化工裝置臨氫條件下不銹鋼管道焊接后易產(chǎn)生裂紋，通過(guò)分析裂紋產(chǎn)生的原因，并采取針對(duì)性的一系列措施，能夠有效的避免臨氫不銹鋼管道焊接裂紋的產(chǎn)生，從而確保工程質(zhì)量。

臨氫條件是指溫度>250℃,氫分壓>1.4Mpa的介質(zhì)環(huán)境，化工裝置經(jīng)常存在到這種介質(zhì)環(huán)境，臨氫不銹鋼管道焊縫易出現(xiàn)裂紋，有些裂紋在返修后還會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。裂紋是一種嚴(yán)重的焊接缺陷，影響管道的安全使用，故需要對(duì)其產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，制定有效的預(yù)防措施以確保工程質(zhì)量。

1臨氫不銹鋼管道裂紋產(chǎn)生的原因

1.1焊接熱裂紋的產(chǎn)生

由于奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小，在焊接過(guò)程局部加熱條件下，溫度梯度較大，又因其線膨脹系數(shù)較大，在加熱和冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力和變形。另外，奧氏體不銹鋼焊縫結(jié)晶時(shí)，脆性溫度區(qū)域較寬，且樹枝狀結(jié)晶方向性明顯，使低熔點(diǎn)的雜質(zhì)或共晶體在晶粒處集中，從而在焊接應(yīng)力作用下易產(chǎn)生熱裂紋。

1.2應(yīng)力腐蝕斷裂的產(chǎn)生

在臨氫條件下工藝管道焊縫和影響區(qū)部位的腐蝕特別嚴(yán)重，腐蝕的原因主要是由于H 2分解，產(chǎn)生H或H原子，滲入金屬內(nèi)部，并在金屬晶界部位和焊縫缺陷部位聚集，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)FeC+2H 2=CH 4+Fe，而CH 4在鋼中的擴(kuò)散能力很小，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的積累，形成局部高壓而造成微觀裂紋，這些微觀裂紋連接起來(lái)，便出現(xiàn)較大的裂紋，最終會(huì)發(fā)展成應(yīng)力腐蝕斷裂。

1.3晶間腐蝕裂紋的產(chǎn)生

450-850℃為不銹鋼的敏化溫度，不銹鋼管道的焊接接頭在450-850℃敏化溫度區(qū)間時(shí)，焊接過(guò)程的快速連續(xù)加熱使金屬晶粒內(nèi)部過(guò)飽和固溶的碳原子逐步向晶粒邊緣擴(kuò)散，與晶粒邊緣層的鉻原子結(jié)合而成碳化物(Gr.Fe)23 C 6，并沿晶界沉淀析出。由于鉻原子的擴(kuò)散速率比碳原子的擴(kuò)散慢的多，來(lái)不及補(bǔ)充形成碳化物所消耗的鉻，于是晶粒邊緣貧鉻而喪失了耐腐蝕性能，在臨氫工況條件下，將產(chǎn)生晶間腐蝕，從而產(chǎn)生晶間腐蝕裂紋。

2臨氫不銹鋼管道裂紋的預(yù)防措施

2.1嚴(yán)格對(duì)原材料金屬成分進(jìn)行檢驗(yàn)確認(rèn)

通過(guò)降低臨氫不銹鋼管道焊縫金屬中的碳含量，使其低于其在奧氏體鋼中室溫附近的溶解極限，極大的減少碳的析出及(Gr.Fe)23 C 6的形成，最大限度的減少貧鉻區(qū)的出現(xiàn)，可以有效的預(yù)防晶間腐蝕的出現(xiàn)。同時(shí)，嚴(yán)格限制非金屬磷、硫、硼的含量，增加與碳形成穩(wěn)定碳化物的鈦、鈮及促使鋼中產(chǎn)生鐵素體的金屬元素鉬、釩，使焊縫成為鐵素體-奧氏體的雙向組織，以使鐵素體溶解硫、磷等微量元素，最大范圍的降低氫氣在鋼中反應(yīng)生成CH 4后在非金屬部位聚集的空間，可以有效的避免氫腐蝕及焊接熱裂紋的出現(xiàn)。故必須嚴(yán)格對(duì)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)收，使用全定量和半定量光譜對(duì)進(jìn)場(chǎng)材料進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，保證臨氫不銹鋼管道材質(zhì)符合要求。

2.2制定合理的焊接工藝

2.2.1焊接方法的選擇

現(xiàn)場(chǎng)焊接采用手工鎢極氬弧焊打底，手工電弧焊蓋面的方法，對(duì)局部多次出現(xiàn)裂紋部位采用全氬的方法進(jìn)行焊接。手工電弧焊采用較低的焊接線能量，并進(jìn)行多層多道焊。

2.2.2坡口形式的選擇

對(duì)于薄壁臨氫不銹鋼管道坡口采用V型坡口。

對(duì)于厚壁的臨氫不銹鋼管道坡口形式盡量采用U+V型組合坡口；盡可能減少焊接過(guò)程中熔敷金屬量，使焊接熔池輸入的熱量減小，縮短焊接接頭在敏化溫度450-850℃區(qū)間停留的時(shí)間，減少敏化溫度對(duì)焊接接頭的影響。

2.2.3焊接材料的選擇

選用含鉬、鈦、鈮、鉭元素的焊接材料，這些元素比鉻更容易與碳結(jié)合，可消除晶界的貧鉻區(qū)減少產(chǎn)生晶間腐蝕的傾向；選用超低碳的堿性焊條，降低碳在焊縫熔敷金屬中的含量，減少形成碳化鉻的幾率，提高焊縫的抗晶間腐蝕能力。

2.2.4焊接工藝參數(shù)的選擇

為防止焊接接頭過(guò)熱，減少焊縫熱裂紋傾向，同時(shí)提高接頭抗腐蝕性，焊接過(guò)程中選用小電流、快速焊、多層多道焊、盡量不做橫向擺動(dòng)，多層焊時(shí)要嚴(yán)格控制層間溫度應(yīng)<150℃，必要時(shí)可采用強(qiáng)制冷措施，以避免焊縫過(guò)熱而引起嚴(yán)重的變形和產(chǎn)生晶間腐蝕，全程使用紅外線測(cè)溫儀對(duì)層間溫度進(jìn)行監(jiān)控。

2.3臨氫TP321不銹鋼管道的穩(wěn)定化熱處理

臨氫不銹鋼管道焊接后，將其加熱到900±25℃，并保溫1-4小時(shí)后再空氣中快速冷卻，使碳與鈦生成更穩(wěn)定的碳化物，降低碳的活性，同時(shí)把鉻從碳化物中釋放出來(lái)，使鉻在此溫度下，有足夠時(shí)間向貧鉻區(qū)進(jìn)行擴(kuò)散，使晶界的鉻均勻分布，消除貧鉻區(qū)的出現(xiàn)，避免腐蝕傾向。

3結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，臨氫不銹鋼管道通過(guò)嚴(yán)格控制原材料成分，合理的選擇焊接工藝參數(shù)以及采取合理的穩(wěn)定化熱處理工藝，能夠有效的避免臨氫不銹鋼管道的裂紋問(wèn)題，確保工程質(zhì)量和裝置的安全運(yùn)行。