镍基合金在碳钢与不锈钢焊接中的应用
在电力、石油化工等行业中,异种钢的焊接应用越来越广泛,异种钢焊接接头的服役条件也日益苛刻,如何保证异种钢焊接接头的质量显得尤为重要。在实际生产应用中,以珠光体型低碳钢和奥氏体不锈钢的异种钢焊接最为常见。珠光体型低碳钢和奥氏体不锈钢的金属组织和化学成分各不相同,焊接性也比较复杂,焊接时易出现问题。有用户规定碳钢和不锈钢焊接的焊接材料必须采用镍基合金,不允许使用之前通常采用的309型(Cr25-Ni13)焊接材料。
为此,科研人员进行了镍基合金用于碳钢SA106 Gr.B和不锈钢SA312 TP304L焊接的工艺试验,以确定合适的焊接工艺参数,用于指导实际生产。
采用规格Φ168.3mm×7.11mm,长150mm的无缝钢管对焊,每根管子一侧开单边30°坡口。采用钨极氩气保护焊(GTAW),焊接材料选用镍基合金Inco82(AWS牌号为ERNiCr-3)。
焊接前要打磨清理坡口面及两侧20mm范围内的油污、铁锈及氧化皮等,直至露出金属光泽,要保证装配质量。由于焊丝合金含量高,为防止焊缝根部氧化,打底焊接时管子内部要充氩气保护。焊接打底时,第·1一层和第二层都要进行充氩保护。采用多层多道焊,要注意层间清理,防止出现焊接缺陷。
对焊接后的试件进行射线检测,合格后取样进行力学性能试验和金相组织分析。力学性能试验测得试件拉伸强度为565MPa、532MPa,在碳钢热影响区断裂,侧弯(4个试样、α=180°)试验合格。V型缺口-20℃冲击功Akv分别为焊缝62、60、60J,热影响区46、67、55J(碳钢)和118、96、104J(不锈钢)。可以看出,使用镍基合金ERNiCr-3焊接的焊接接头的力学性能均满足NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》要求,焊缝的强度、韧性均符合要求。观察发现异种钢焊接接头试样焊缝金相组织为奥氏体化的合金化合物,组织致密均匀。
过去通常采用309型焊接材料焊接碳钢和不锈钢异种钢接头,这种接头在长时间高温作用下,会造成碳的迁移,严重影响接头的力学性能。试验结果表明,采用镍基合金焊接材料,减少了高温下碳的迁移,可防止增碳层、脱碳层及脆化过渡层的形成,保证长时间高温工作条件下接头的性能。采用镍基合金进行异种钢接头焊接,得到的焊接接头外观成型良好。对焊接接头进行100%射线检测,没有发现气孔、未焊透及未熔合等焊接缺陷,焊接接头力学性能满足使用要求。
产能再压缩 废钢仍将延续弱势
全1国“两会”期间,去产能及“地条钢”话题热度不断,从目前已知信息来看,各方论调恐仍不利于废钢价格走势。
从政1府工作报告中可见,今年要扎实有效地去产能,再压减钢铁产能5000万吨左右。尽管看起来比去产能实际压减的6500万吨钢铁产能要少,但去年压减产能中多为无效产能,即长期闲置或停产的产能,在产的有效产能仅为三成左右;今年若要实实在在地去掉5000万吨产能,可以说压力不小,困难仍大。
而对于废钢市场来说,无疑将在中频炉需求几近消失的情况下,再度迎来需求下降的局面。由于工艺的限制,相较中频炉厂,转炉钢企本身的废钢消耗量就较低,即使在限产阶段也会影响废钢的需求量,何况在目前废钢供应十分充足的情况下,钢厂产能下降所带来的利空影响了。
另外,在3月5日,工信部部长苗圩在“两会部长通道”回答记者提问时表示,将继续依法彻底取缔“地条钢”产能,明确了6月30日前全部取缔“地条钢”产能的时间表。今年政1府工作报告也指出,要严肃查处一些地区违规新建钢铁项目、生产销售“地条钢”等行为。
且在日前发布的中(工)频炉界定标准中,可以说将“地条钢”与“中频炉”几乎划了等号,在接下来的三个多月内,“地条钢”“中频炉”市场将受到进一步打击。
金联创保守估计,国内80%以上的中频炉钢厂无复产可能,而剩余的两成企业或可分为两种情况;一是拥有相关资质,顺利改换电弧炉,5月前后或能集中复产,但以当前国内厂家的情况来看,电弧炉消耗废钢的多少本就不确定(多数以生铁钢件/铁水为主),再者少量复产的电弧炉需求,必定难以弥补中频炉缺口,无法夺回废钢市场的主动权。
二是小型中频炉厂家成为漏网之鱼,就当前市场状况来看,仍有部分位置偏僻或者无名的小厂存在开工现象,而这部分厂家由于监管困难,短期内无法彻底关停,它们的存在为市场次料、薄料提供了出处。但随着钢铁市场变革以及政1府对于终端用钢的控制,小厂的生存空间也将继续被挤压。而且此类小厂数量不多、开工不稳,也难以扭转市场弱势。
从近期中央与各地政1府的动作来看,打压“地条钢”的手段越来越强硬,除了加大加深核查范围,封停,督促拆炉等,更是从多方面严禁向制售“地条钢”的企业提供任何形式的授信支持,包括设立举报电话、奖励举报行为等;中频炉产能已经被放入去产能的篮子里。接下来的三个月内,废钢仍将延续弱势。
什么是超级不锈钢?镍基合金?
超级不锈钢、镍基合金是一种特种的不锈钢,首先在化学成分上与普通不锈钢304不同,是指含高镍,高铬,高钼的一种高合金不锈钢。其次在耐高温或者耐腐蚀的性能上,与304相比,具有更加优1秀的耐高温或者耐腐蚀性能,是304不可取代的。另外,从不锈钢的分类上,特殊不锈钢的金相组织是一种稳定的奥氏体金相组织。
由于这种特种不锈钢是一种高合金的材料,所以在制造工艺上相当复杂,一般人们只能依靠传统工艺来制造这种特种不锈钢,如灌注,锻造,压延等等。
在许多的领域中,比如
1,海洋:海域环境的海洋构造物,海水淡化,海水养殖,海水热交换等。
2,环保领域:火力发电的烟气脱硫装置,废水处理等。
3,能源领域:原子能发电,煤炭的综合利用,海潮发电等。
4,石油化工领域:炼油,化学化工设备等。
5,食品领域:制盐,酱油酿造等
在以上的众多领域中,普通不锈钢304是无法胜任的,在这些特殊的领域中,特种不锈钢是不可缺少的,也是不可被替代的。近几年来,随着经济的快速发达,随着工业领域的层次的不断提高,越来越多的项目需要档次更高的不锈钢特种不锈钢(超级不锈钢、镍基合金)。
一些代表性的特种不锈钢有:
1,超级不锈钢,也就是说是一种含有约6%钼的特种不锈钢,世界上有十来种钢种。大家也叫6钼不锈钢。比如他的主要成分为;25Ni-23Cr-5.5Mo-0.2N
2,英苛莱合金,比如说英苛莱800,他的主要成分为;32Ni-21Cr-Ti,Al
3,英苛镍合金,比如说英苛镍600,他的主要成分位;73Ni-15Cr-Ti,Al
4,哈氏合金,比如说C-276,他的主要成分位;56Ni-16Cr-16Mo-4W
5,蒙乃尔合金,比如说蒙乃尔400,他的主要成分位;65Ni-34Cu
综合以上事例中,如果是选用普通不锈钢(304),而不是选用特种不锈钢的情况下,普通不锈钢(304)并不适合这样的高温或者高腐蚀的环境,材料会马上发生腐蚀,或者发生高温氧化。所以在众多的需要耐高温,耐腐蚀的环境下,特种不锈钢是最1好的选择。特种不锈钢超越了从来的不锈钢范畴,具有卓越不凡的性能,无论是今天还是将来,特殊不锈钢材料都有着源源不绝的需求。