淺談ND鋼鋼管的焊接技術

（大慶石油化工機械廠，黑龍江 大慶 163000）

淺談ND鋼鋼管的焊接技術

劉紹寬

（大慶石油化工機械廠，黑龍江 大慶 163000）

對ND鋼鋼管的化學成分和使用要求進行了介紹，對使用過程存在的問題進行了分析，對焊接技術進行了歸納提煉。

ND鋼鋼管；使用；焊接技術

1 ND鋼鋼管的化學成分和使用要求

ND（09CrCuSb）鋼是一種耐腐蝕鋼材，尤其是耐硫酸低溫露點，ND鋼制造的無縫鋼管已經被廣泛的用在生產制造某種高含硫的煙氣場所的省煤器、熱交換器、空氣預熱器，以及蒸發器等設備，目的是用來抵御某種含硫煙氣露點的腐蝕。ND鋼同時還具有耐氯離子腐蝕能力。ND鋼無縫鋼管需要符合GB150-1998要求。技術規范如下。

1.1 ND鋼的化學成分（熔煉分析）（表1）

1.2 ND鋼組織結構

ND鋼屬于低合金高強鋼。按用途分類，應屬于不銹鋼，ND鋼的組織結構以奧氏體為主。

ND鋼管需要進行一種耐腐蝕性能的試驗，通常每批次是在3根ND鋼管內分別取1個試驗樣品，每個樣品是以10mm長鋼管。然后在50%濃度的H2SO4溶液里，同時在恒溫條件為70±2℃的環境下浸泡24小時，按樣品腐蝕的速率平均值小于每小時14mg/cm2，鋼管的其他技術要求按GB9948的規定，逐支進行渦流，超聲波探傷。

鋼管用于受壓元件的設計壓力P≤6.4 MPa。

使用溫度為0～400℃。

2 ND鋼鋼管在使用中存在的問題及分析

ND鋼鋼管在中壓鍋爐省煤器上使用后，短時間內即出現了腐蝕泄漏，割管檢查發現，泄漏點距離焊口1～3厘米，見圖1，小孔外壁特別光滑，為自外而內的腐蝕。因為ND鋼為奧氏體，自身的導熱性較差、線膨脹系數較大，通常在約束焊接變形的時候，能夠殘留很大焊接的應力，這些應力基本集中在焊口周圍的熱影響區。

從表1能夠看出來，通過對局部進行防水強化的處理，同時選擇新型的保溫介質材料，在對保溫材料進行優化配比，最終能夠得到滿意保溫效果，進而達到預期目標。這同時對保溫層的強度以及防水性能都得到很大的提高，這就對裝置長周期的運轉奠定基礎。

圖1 ND鋼鋼管腐蝕泄漏圖

因為含硫燃料燃燒時，所有的硫基本上轉化為SO2，其中少量SO2進一步轉化成SO3，然后有些SO3形成氣溶膠，與煙氣中的水蒸氣化合生成稀硫酸。在此運行環境下，殘余應力未經消除的焊口周圍，陽極發生金屬的溶解，金屬以離子狀態溶入介質，便發生陽極溶解腐蝕，在高溫稀硫酸環境下，不斷的擴展、延伸，最終導致形成泄漏點。

3 ND鋼管焊接技術的特點

為了避免在焊接過程時產生的應力消除不了而產生了腐蝕，因此在焊接時的技術需要嚴格要求如下。

在焊接材料選擇上，其化學成分應盡可能與母材一致，使焊縫具有較好的抗應力腐蝕能力。

因為ND鋼的導熱系數較小，因此其線膨脹的系數較大，在自由狀態時的焊接容易出現比較大的變形量。因此，需要選擇使用焊接能量比較集中的某種焊接方式，這里選用機械化快速焊為好。

由于ND鋼電阻率大，導熱系數小，焊絲的熔化系數比較大。在自動焊時，焊絲的伸出長度就需要短，在焊絲的直徑是2～3mm的時候，焊絲的伸出長度則不能達到20～30mm。

表1 化學成分 %

由于ND鋼導熱系數小，在同樣的焊接電流下可獲得更大的熔深。為了防止過熱，焊接電流應比普通低合金鋼小10～20%。

對彎頭和焊縫則必須進行消除應力的處理，焊接后應力的消除不但能夠降低冷裂以及脆斷的故障，同時還能夠降焊接低應力腐蝕的發生以及改善焊接接頭的組織。對于某些是在腐蝕條件下進行的焊接結構，則必須進行消除應力處理。如進行整體熱處理，加熱650℃，保溫20～40h，基本上是能夠消除全部殘余應力。

為降低成本，可采用局部消除應力的處理方式?？梢圆扇〖t外、火焰、感應、電阻等各種加熱的方式，來保持加熱的均勻，同時也具有一定的加熱寬度，這種加熱寬度是：

式中：R——管道半徑，mm；

H——板厚，mm。

ND鋼焊接時，更應嚴格控制隨處任意打弧、火花四處飛濺、焊縫表面凹凸不平、殘渣清除不凈等現象，管與管之間焊縫要交錯安排。

ND鋼作為一個新的鋼種，1998年才有國家標準，在使用環境、腐蝕介質、焊接要求這三大方面，因為涉及的各種問題比較多，因此在影響因素，形成機理，以及防治措施等方面都還需要完善，技術資料嚴重匱乏。這些都有待于研究機構及使用者做進一步的深入研究和探索。

[1]張文鉞.焊接冶金與金屬焊接性[M].機械工業出版社.

[2]春汽車材料研究所編寫組編.機械工程材料手冊.黑色金屬材料[M].機械工業出版社.

[3]壓力容器.GB150-2011.

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