常見不銹鋼管生產(chǎn)缺陷有哪些
不銹鋼管的牌號較多,應(yīng)用場景也各有不同,一般按照鋼的金相類型可以劃分成:奧氏體、馬氏體、鐵素體、沉淀硬化型、雙相不銹鋼管。1897年首次在鋼中添加了鉻元素,在此基礎(chǔ)上,又進行了更深入的研究,并在二十世紀(jì)初公布了鉻-鎳鋼的研制成果,開創(chuàng)了奧氏體不銹鋼研究的先河。時至今日,在不銹鋼管制造與使用中,奧氏體已經(jīng)是牌號最多、用量最大的一種,大體上占據(jù)了全年生產(chǎn)總量的65~70%。
奧氏體不銹鋼管不只是使用量巨大,它在耐腐蝕性能、力學(xué)性能和加工工藝性能等方面也優(yōu)于其他的鋼種,因此其使用領(lǐng)域也很廣泛。石油化工行業(yè)常使用奧氏體不銹鋼制成的壓力容器來儲存液體或者氣體,例如揚子石化的環(huán)氧乙烷儲存球罐是使用牌號為06Cr19Ni10的奧氏體不銹鋼管制造而成的。核電反應(yīng)堆的主回路管道、蒸汽發(fā)生器等重要部件,也常使用奧氏體不銹鋼制作。這些奧氏體不銹鋼管的應(yīng)用方式都是在安全性要求極高的場合,一旦發(fā)生事故,將造成重大生命和財產(chǎn)損失的嚴(yán)重后果。
大型的奧氏體工件無法一次性制造成形,需使用焊接的方式逐步拼接完成。但是在焊接過程中,由于焊接工藝、焊接環(huán)境、人為因素、母材特性等眾多因素,極易導(dǎo)致奧氏體不銹鋼管焊縫(以下簡稱奧氏體焊縫)中可能會出現(xiàn)各種類型的缺陷。焊縫缺陷的種類較多,常見且危害較大的類型一般有如圖所示的裂紋、夾渣、未焊透和氣孔等。
1. 裂紋
是一種在焊縫中很常見的缺陷類型,一般呈現(xiàn)面狀形態(tài),形成的原因主要有焊接應(yīng)力,以及一些導(dǎo)致脆性增加的因素。這些因素導(dǎo)致了金屬原子間的結(jié)合力遭到破壞,從而在晶粒間或晶粒內(nèi)形成新的分界面。按照產(chǎn)生部位、產(chǎn)生溫度、尺寸大小、相對焊道方向、產(chǎn)生形態(tài)和產(chǎn)生原因等條件可將裂紋分為多個類型。
裂紋具有潛伏性和擴展性,是對焊縫安全性具有巨大威脅的一種缺陷類型。潛伏性是指一部分裂縫會在焊縫金屬冷卻后立馬形成,而另一部分的裂紋會在推遲不等的時間后才形成,因此容易被忽略。擴展性是指在腐蝕或者變載荷的作用下,裂紋作為斷裂源逐漸擴展,最終導(dǎo)致焊縫斷裂,從而造成設(shè)備破壞的后果。
2. 夾渣
是一種在焊接過程中殘留在金屬材料內(nèi)部的塊狀或彌散狀夾雜物,一般常出現(xiàn)于焊縫內(nèi)部或熔合區(qū)。多層焊道焊接時,焊道間的藥皮留有殘余、焊接的電流和時間不足、焊條質(zhì)量不合格、以及焊接操作手法不當(dāng)?shù)榷喾N問題,都會造成焊縫夾渣。夾渣的外形一般呈現(xiàn)不規(guī)則的狀態(tài),常見的有點狀和線狀兩種類型。
相比于對安全性威脅較高的裂紋等面狀缺陷,屬于體積型缺陷的夾渣對安全性的威脅程度較低。夾渣一般會呈現(xiàn)分散點狀型或者連續(xù)密集型兩種分布情況,在循環(huán)載荷或者隨機載荷的作用下擴散成裂紋缺陷,最終造成工件斷裂。同時夾渣的存在會縮小焊縫接頭承受載荷的能力,從而使工件無法達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的質(zhì)量等級。
3. 未焊透
形成的原因是母材或者焊條沒有被充分加熱,導(dǎo)致兩個接頭之間的間隙沒有完全被熔融的金屬完全填滿,按形成位置的差異可分成根部和中間兩種未焊透。根部未焊透一般存在于單V型或單U型坡口的單面焊中,形成的原因為液態(tài)熔融金屬未進入根部鈍邊;中間未焊透存在于雙V型或雙U型坡口的雙面焊中,產(chǎn)生原因為液態(tài)金屬未進入中間鈍邊。
未焊透與結(jié)構(gòu)斷裂韌度之間的規(guī)律至今仍未確定,因此未焊透對焊縫安全性的影響程度也難以評定,通常將其簡化為裂紋處理。未焊透一般沿母材對接縫隙處呈連續(xù)狀,長度越大危害也越大,美國ASME標(biāo)準(zhǔn)中直接規(guī)定了不允許未焊透缺陷的存在,我國壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也有規(guī)定,必須將未焊透打磨干凈才能符合使用要求。
4. 氣孔
是指焊接時焊縫中熔融的金屬從外界吸收氣體,或者因焊接反應(yīng)而產(chǎn)生氣體,這些氣體在液態(tài)金屬凝結(jié)成固體的過程中沒有及時逸散出去,在對接接頭內(nèi)部形成了氣穴。可以形成氣孔的氣體種類較多,奧氏體熔化焊中常見的氣孔一般是由氫氣或者一氧化碳形成的。類似于夾渣,氣孔是一種體積缺陷,容易造成應(yīng)力集中、減少焊接接頭承受載荷的能力、降低金屬結(jié)構(gòu)的強度以及塑性等問題,同時還會使壓力容器的焊縫變得疏松,最終導(dǎo)致泄漏等事故。焊縫的失效容易引起各種安全問題,這會給工業(yè)生產(chǎn)造成極大的潛在威脅,常見的情況有壓力容器和核電管道等重要部件的失效。例如核電站的奧氏體不銹鋼回路管道上,即使發(fā)生一個簡單的焊縫破裂事故,但如果處理不當(dāng),最終也可能會成為“極限事故”工況的導(dǎo)火索。
因此本文的選題背景為:大型的奧氏體不銹鋼工件一般無法一次成形,需使用焊接的方法拼接而成。這些工件在一些重要場合中服役時,焊縫中的缺陷極易在載荷和腐蝕的作用下生長和擴大,最終導(dǎo)致焊縫發(fā)生泄露或者斷裂的情況。為了避免因焊縫失效而造成生產(chǎn)事故,需要使用一種合適的檢測方法,對奧氏體不銹鋼工件的制造質(zhì)量和服役情況進行可靠的安全評估,這對保護工業(yè)生產(chǎn)中的生命和財產(chǎn)安全具有重要的意義。
本文標(biāo)簽:不銹鋼管
發(fā)表評論:
◎歡迎參與討論,請在這里發(fā)表您的看法、交流您的觀點。