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不銹鋼管焊接變形的原因
添加時間:2020.04.29

不銹鋼管焊接變形的原因

焊接變形是焊接中的質量通病,厚壁不銹鋼管道因導熱慢、熱變形系數高、熔池填充量大等特性,導致其焊接變形更加難以控制。本文分析了焊接變形產生的原因,采取焊前、焊中、焊后的幾種反變形方法對焊接變形加以控制,保證了厚壁不銹鋼管道的焊接質量。

隨著油田油氣層中二氧化碳、硫化氫等酸性介質濃度不斷升高,高壓天然氣管道逐漸采用厚壁不銹鋼材質(壁厚大于8mm)來替換碳鋼管道,以保證管線的耐腐蝕性能。但由于不銹鋼材質具有熔點高、熱膨脹系數大、熱影響區大等特性,導致焊接后極易產生焊后變形、應力集中等問題。本文通過分析焊接變形、焊后應力等問題產生的原因,有針對性地采取反變形控制方法,減小了焊接變形和應力的產生,達到了提高焊接質量的目的。

1焊接變形原因分析

熱膨脹系數高

奧氏體不銹鋼熱膨脹系數約為低碳鋼的1.5倍,不銹鋼材質受熱膨脹影響更大、更容易產生變形[2]。如圖1所示“低碳鋼、奧氏體不銹鋼熱膨脹系數對比表”。

1.2熱影響區大

不銹鋼中含有13%以上的鉻元素,鉻的熔點達1855℃,導致不銹鋼管道焊接過程中要求焊接電流更大、熔池溫度更高。厚壁管熔池及填充量更大,焊接層數多在3層以上,加劇了焊接過程中的變形。如圖2所示焊接熱影響區示意圖。

1.3焊接應力產生

焊縫熔合區受高溫熱源的影響被急劇加熱并熔化,而周圍溫度相對較低區域對熔合區產生約束,從而產生應力;焊后熔合區材料冷卻收縮受到周圍區域不均勻溫度場的影響,產生不均勻的收縮變形,焊接及相鄰區域形成殘余應力。應力產生后不僅造成焊接變形,而且降低了母材局部耐腐蝕和物理性能。


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