SUS316L不锈钢化学品舱裂纹焊补工艺

SUS316L不锈钢化学品舱裂纹焊补工艺冉维佳王欣（大连辽南船厂91439部队）摘要：介绍了SUS316L不锈钢裂纹修复焊接工艺。通过一系列工艺措施，修复原有裂纹，使产品满足使用技术要求。实践证明，按此工艺施工，焊接质量良好。关键词：SUS316L不锈钢；焊接工艺我厂近期承接某化学品运输船，进厂时该船5号化学品舱后壁板母材及焊缝多处开裂，经鉴定分析，开裂主要是因局部应力腐蚀、晶间腐蚀所致，并且，该壁板靠近泵机舱，长期承受动载荷，从而加剧了该壁板开裂的速度。由于该船主要运输苯类、氯类等剧毒化学品，故化学品舱一旦发生泄漏，将直接威胁船上工作人员的生命安全。我们通过一系列工艺措施，对该舱开裂处进行修复，取得了良好的效果。1材料该化学品舱壁板材质为日本进口奥氏体超低碳不锈钢SUS316L，相当于我国的00Cr17Ni14Mo2钢，钢板厚度t＝8mm。SUS316L钢的化学成分见表1。表1SUS316L钢化学成分（质量百分数）（％）CSiMnPSCrNiMo≤0.030≤1.00≤2.00≤0.045≤0.03016.0～18.012.0～15.02.00～3.002焊接性分析SUS316L属于奥氏体超低碳不锈钢，具有良好的塑性和韧性，耐蚀性能优良，尤其是耐晶间腐蚀性能良好。但由于这种钢热胀冷缩很大，容易在焊接过程中出现热裂纹和焊接变形大的问题。再者就是保证焊接接头的耐晶间腐蚀性和耐应力腐蚀性的问题。虽然，奥氏体超低碳不锈钢通过降低钢组分中碳的含量，使晶间腐蚀基本上可得到避免，但仍有资料显示，含钼类超低碳不锈钢在敏化温度区间，其晶界会析出σ相并在析出处发生晶间腐蚀，另外，杂质元素磷等，也可在晶界富集并且其影响程度远大于碳。3工艺措施3.1防止热裂纹的工艺措施由于该类型不锈钢导热率小，线膨胀系数大，因此焊缝区在降温时必然要产生较大的拉应力，从而导致各种热裂纹的产生。从工艺角度上，可通过以下一些方法加以控制：①采用适当焊接坡口及焊接方法，降低熔合比（即使母材金属在焊缝金属中所占的分量减小）。②选用小的热输入（小电流快速焊），多层焊时降低层间温度。③焊接过程结束收弧时，减慢收弧速度，使熔敷金属填满弧坑。3.2防止晶间腐蚀的工艺措施①通过适当的焊接方法，尽量降低输入焊接熔池的线能量。通过此途径，尽可能缩短焊接接头在敏化温度区间的停留时间，减小危险温度对焊缝的影响。②工艺参数的制定也以降低焊接熔池在危险温度停留时间为宗旨，即尽量选择小的焊接电流，并适当提高焊接速度。③在施工操作方面，首先尽量采用窄焊缝，多道多层焊，并且控制每道焊缝施焊的时间间隔，等焊接部位冷却到室温后再进行下一道焊缝的焊接。其次，在施焊过程中不允许焊接材料摆动，焊接材料的摆动会增加熔池温度和冷却的时间。再次，可采取背面强制冷却措施降低熔池在危险温度的停留时间，即封底焊操作完毕后，在焊道背面由一名施工人员用水或氩气强制冷却，注意，用水进行强制冷却时，不要让水浸入焊接熔池，而是对焊接热影响区进行冷却。3.3防止应力腐蚀的工艺措施众所周知，残余应力较大的奥氏体不锈钢焊接接头在氯化物、氟化物等腐蚀介质中，对应力腐蚀开裂较为敏感。根据工程实际情况，主要采取如下工艺措施：①选择适当焊接材料、焊接方法及工艺参数，使焊缝金属及近缝区焊后为奥氏体—铁素体双相组织。②焊后进行时效处理，以减少焊接残余应力。4焊接工艺4.1焊接规范及坡口采用TIG焊封底、手工电弧焊盖面的方法进行焊接。焊接材料选择及规范见表2。焊接坡口形式及焊道层次见图1。图1焊接坡口形式及焊道层次表2焊接工艺规范层焊接方法焊材牌号焊材规格电流（A）电压（V）1GTAWH00Cr19Ni12Mo2φ2.095～11016～192SMAWE316L—16φ3.2110～15020～243SMAWE316L—16φ4.0140～19021～254SMAWE316L—16φ4.0140～19021～254.2焊接施工操作步骤⑴着色渗透检查确定裂纹大小、数量、方向。⑵为防止气刨渗碳，在施工条件允许的下，裂纹处一律采用砂轮打磨的方法开坡口，由于化学品舱内壁板无加强结构，承受应力相对较大，故先在此侧开坡口。⑶着色渗透检查，确定原始裂纹等缺陷彻底清除。⑷用丙酮彻底清洗坡口处及其两侧各30㎜的区域。⑸按既定焊接工艺对化学品舱内壁板裂纹进行焊补。焊缝背面采用强制冷却工艺（氩气冷却，气体流量15～20L/min冷却工装见图2）。铜丝网带网孔紫铜板氩气接入口图2冷却工装示意图⑹由于焊接部位限制，无法进行热处理，改为焊接完成后进行48小时时效处理。⑺100％着色渗透探伤，100％射线探伤。5结束语通过采用以上工艺措施及焊接规范，取得了良好的焊接效果，焊缝金属显微组织呈现枝晶状奥氏体组织及α相（双相组织），如图3所示。图3焊缝金属显微组织各项力学性能试验全部达到标准要求。该化学品舱从焊补完至今使用已将近一年，焊补部位没有出现任何问题。参考文献[1]王文翰.焊接技术手册[M].郑州：河南科学技术出版社，1999.[2]张其枢，堵耀庭.不锈钢焊接[M].北京：机械工业出版社，2001