焊接不锈钢管怎样保持耐蚀性的同时提高焊接效率
- 来源：
- 郑州金之缕不锈钢有限公司
- 发布时间：
- 2019-12-23 09:34:19
- 郑州金之缕不锈钢
摘要：在焊接不锈钢管时-正确选择填充金属，接头制备，清洁度和焊接工艺有助于确保最终产品符合指定的质量标准并保持其预期的耐腐蚀质量。但是，
在焊接不锈钢管时-正确选择填充金属，接头制备，清洁度和焊接工艺有助于确保最终产品符合指定的质量标准并保持其预期的耐腐蚀质量。但是，已经建立了完善的工艺和技术，可以使管道制造商在不牺牲不锈钢耐腐蚀性的情况下提高生产率。
本文将介绍焊接不锈钢管的基础知识，其应用范围从高纯度食品和饮料，制药和石化管到石油和天然气应用。在这些基本知识的基础上，我们将介绍最佳方法和现有方法的新功能，这些方法可能有助于提高车间的生产率，同时改善或保持所需的耐腐蚀性。
填充金属的选择对于控制碳水平至关重要
选择用于不锈钢管的填充金属是为了提高焊接性能并满足应用要求。带有“ L”标记的填充金属（例如ER308L）可提供较低的最大碳含量，这有助于保持低碳不锈钢合金的耐腐蚀性。例如：如果您将304L贱金属与标准308填充金属焊接在一起，则实际上会增加该接头的碳含量并增加腐蚀的机会。在食品，饮料，制药等高纯度应用中，低碳含量对于保持耐腐蚀性至关重要。相反，带有“ H”标记的填充金属可为需要更高强度的应用提供更高的碳含量，特别是在高温下。具有较高硅含量的填充金属（例如ER309LSi）可增加焊缝流动性，改善搭接并提高行进速度，从而提高生产率。 309系列填充金属还特别擅长连接异种不锈钢和堆焊应用。
在焊接不锈钢时，选择低痕量（或“流痕”）元素的填充金属也很重要。这些是用于制造填充金属的原材料中的残留元素。它们包括锡，锑，砷，磷和硫，并且可以对耐蚀性产生强烈影响。
用填充金属控制感度，道间温度控制
敏化是导致耐蚀性降低的主要原因，并且受基材和填充金属的化学性质以及焊缝冷却温度的影响。氧化铬是不锈钢的“不锈钢”层。如果提高焊缝和邻近的热影响区的碳含量，则会形成碳化铬，这些铬会束缚铬，从而防止形成氧化铬。反过来，这会使钢腐蚀或不具有预期的耐腐蚀性。
有三种主要的抗敏方法：第一种是在焊接应用中使用低碳贱金属和填充金属来减少或消除碳。但是，这种方法并不总是可行的，因为碳在某些应用中是至关重要的合金成分。
第二个是最小化焊接和热影响区在有利于敏化的温度下花费的时间。该范围将根据您要求的人而有所不同，但是一般的共识是该范围在500到800摄氏度之间。在该温度区域中花费的时间越短，焊接热所造成的损害就越小。因此，重要的是要遵守焊接程序中确定的最大道间温度。多道次应用的目标应该是使用尽可能少的道次，并以尽可能低的热量输入进行焊接，以实现更快的冷却。
第三是使用带有特殊合金成分的填充金属，以防止形成碳化铬。例如，钛和铌可以合金化到填充金属中，并有助于防止铬和碳之间的反应。这些元素对强度和韧性也有很强的影响，限制了它们有用的应用。对于热影响区中距焊接最远的区域，它们也没有任何好处。
保护气体对于保持耐腐蚀性至关重要
传统上，焊接不锈钢管需要反吹氩气。在非关键应用中，以成本为驱动因素，氮气也可以用作反吹气，但它可能导致焊缝根部形成某些氮化物，这牺牲了一些耐腐蚀性。在诸如大型压缩空气系统和液压流体系统的不锈钢管道等应用中，这是可以接受的折衷方案，在这些应用中，管道内通常不存在水，并且内部腐蚀的风险较低。
本文将介绍焊接不锈钢管的基础知识，其应用范围从高纯度食品和饮料，制药和石化管到石油和天然气应用。在这些基本知识的基础上，我们将介绍最佳方法和现有方法的新功能，这些方法可能有助于提高车间的生产率，同时改善或保持所需的耐腐蚀性。
填充金属的选择对于控制碳水平至关重要
选择用于不锈钢管的填充金属是为了提高焊接性能并满足应用要求。带有“ L”标记的填充金属（例如ER308L）可提供较低的最大碳含量，这有助于保持低碳不锈钢合金的耐腐蚀性。例如：如果您将304L贱金属与标准308填充金属焊接在一起，则实际上会增加该接头的碳含量并增加腐蚀的机会。在食品，饮料，制药等高纯度应用中，低碳含量对于保持耐腐蚀性至关重要。相反，带有“ H”标记的填充金属可为需要更高强度的应用提供更高的碳含量，特别是在高温下。具有较高硅含量的填充金属（例如ER309LSi）可增加焊缝流动性，改善搭接并提高行进速度，从而提高生产率。 309系列填充金属还特别擅长连接异种不锈钢和堆焊应用。
在焊接不锈钢时，选择低痕量（或“流痕”）元素的填充金属也很重要。这些是用于制造填充金属的原材料中的残留元素。它们包括锡，锑，砷，磷和硫，并且可以对耐蚀性产生强烈影响。
用填充金属控制感度，道间温度控制
敏化是导致耐蚀性降低的主要原因，并且受基材和填充金属的化学性质以及焊缝冷却温度的影响。氧化铬是不锈钢的“不锈钢”层。如果提高焊缝和邻近的热影响区的碳含量，则会形成碳化铬，这些铬会束缚铬，从而防止形成氧化铬。反过来，这会使钢腐蚀或不具有预期的耐腐蚀性。
有三种主要的抗敏方法：第一种是在焊接应用中使用低碳贱金属和填充金属来减少或消除碳。但是，这种方法并不总是可行的，因为碳在某些应用中是至关重要的合金成分。
第二个是最小化焊接和热影响区在有利于敏化的温度下花费的时间。该范围将根据您要求的人而有所不同，但是一般的共识是该范围在500到800摄氏度之间。在该温度区域中花费的时间越短，焊接热所造成的损害就越小。因此，重要的是要遵守焊接程序中确定的最大道间温度。多道次应用的目标应该是使用尽可能少的道次，并以尽可能低的热量输入进行焊接，以实现更快的冷却。
第三是使用带有特殊合金成分的填充金属，以防止形成碳化铬。例如，钛和铌可以合金化到填充金属中，并有助于防止铬和碳之间的反应。这些元素对强度和韧性也有很强的影响，限制了它们有用的应用。对于热影响区中距焊接最远的区域，它们也没有任何好处。
保护气体对于保持耐腐蚀性至关重要
传统上，焊接不锈钢管需要反吹氩气。在非关键应用中，以成本为驱动因素，氮气也可以用作反吹气，但它可能导致焊缝根部形成某些氮化物，这牺牲了一些耐腐蚀性。在诸如大型压缩空气系统和液压流体系统的不锈钢管道等应用中，这是可以接受的折衷方案，在这些应用中，管道内通常不存在水，并且内部腐蚀的风险较低。
建议将直氩用于不锈钢管的钨极气体保护焊（TIG）。线材工艺的保护气体选择更加复杂。
传统上，MIG焊接依靠的是氩气和二氧化碳的混合物，氩气和氧气以及基于氦气，氩气和二氧化碳的3种气体混合物。这些混合物通常主要包含氩气或氦气，而二氧化碳所占比例不到总气体混合物的5％。这是因为二氧化碳可以在电弧中分解，并向焊缝中积碳，从而形成易于腐蚀的敏化焊缝。 MIG工艺不使用纯氩气，因为它不容易支撑稳定的焊接电弧。其他微量成分（例如二氧化碳和氧气）也可以起到这一作用。氩气和氧气的混合物只能用于扁平位置的焊接，因为氧气会形成非常流动的熔融焊缝熔池。氩气/二氧化碳与脉冲MIG组合可用于所有位置的焊接，Tri-Mix保护气体混合物也可用于所有位置。
用于焊接不锈钢的药芯焊丝设计用于传统的75％/ 25％的氩气/二氧化碳混合物。助焊剂成分可防止保护气体贡献的碳污染焊缝，而炉渣覆盖层的助焊剂作用可清除多余的碳并阻止其进入焊缝。可以使用调节金属沉积（RMD™）工艺成功焊接304不锈钢，而无需进行反向吹扫。对于双相不锈钢则不是这样。这些必须用惰性气体如氩气吹扫。
焊缝准备和装配的重要性
如果没有关于接头准备的讨论，关于不锈钢管焊接的讨论是不完整的。适用于焊接不锈钢的常规陷井：使用专用的刷子，锉刀和砂轮，它们切勿接触碳钢或铝。清洁度至关重要。甚至焊缝中掺入的微量异物也可能导致缺陷，并降低耐腐蚀性和强度。由于不锈钢对热输入非常敏感，以保持其形状和耐腐蚀性能，因此，管子的切割和坡口方式也会对焊缝产生不利影响。任何缝隙或不适合的情况都要求焊工添加更多的填充金属，并可能减慢焊接过程，导致受影响区域的热量积聚。您想要尽可能接近完美的装配，尤其是在卫生和高纯度管道上。
控制热量输入和速度驱动过程发展
焊接过程本身在控制热量输入和冷却，从而控制耐腐蚀性和变形方面也起着至关重要的作用。传统上，TIG焊接用于焊接不锈钢管，对于直径不超过6英寸且壁厚计划为10英寸的管子或管子，其纯度极高，仍然是最佳的解决方案。高纯度食品级不锈钢的首选方法是自体TIG方形对接焊。无需添加任何填充金属即可熔化管道的功能有助于降低热量，并消除了添加的填充金属可能引起的任何化学变化。这种做法通常适用于任何小于1/8英寸的管子。厚。当管子变厚时（在10到40的范围内），则有必要对管子进行倒角并添加填充金属。有些较小直径的管壁较厚，例如2英寸直径表80，TIG仍然是理想选择，因为在这么小的管直径上切换成线材工艺是不切实际的。
如今，TIG逆变器在此应用方面表现出色，因为自从大型变压器式电机问世以来，脉冲功能已大大提高，并有助于降低热量输入。较旧的TIG技术仅限于以每秒约20个脉冲的速度进行脉冲。最新的TIG逆变器技术（例如Maxstar®200）允许每秒高达500个脉冲的高速DC TIG脉冲。能够将脉冲控制在该范围内，使焊工能够显着降低其平均安培数和热量输入，从而有助于控制熔深并减少变形。通过在较高的峰值和较低的背景电流之间快速脉动，以这些较高的频率脉动可以增加电弧聚焦，从而使您能够获得更大的穿透力，更快地移动并减小热影响区。测试表明，每秒250至400个脉冲之间的脉冲可将行进速度提高35％，而不会牺牲任何焊缝熔深。
