有关耐硫酸腐蚀钢NS1-2的性能特点焊接工艺毕业论文写作资料-论文写作网

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焊接腐蚀论文范文

耐硫酸腐蚀钢是耐候钢的一种,通过添加少量的合金元素,使其具有良好的耐腐蚀性能的低合金强度钢.这种钢的耐腐蚀性能为普通碳钢的2～8倍,使用时间越长,耐腐蚀性能越突出；除具有良好的耐腐蚀性外,还具有优良的成形、焊接等使用性能.

NS1-2钢的最大特点是含有少量的具有防腐蚀作用的Cu、P、Cr等元素,其优良的防腐蚀性能,主要与所含合金元素Cu、P有关.Cu、P在钢中起着活性阴极的作用,在一定条件下可以促使钢产生阳极钝化,从而降低钢的腐蚀速度；Cu在锈层中的富集还能够改善锈层的保护作用,可阻止铁锈的进一步深入.

焊接结构的应力腐蚀:04-电化学腐蚀与二次焊接工艺-电子工艺技术

NS1-2钢的耐腐蚀性能远高于普通碳钢,由上海三钢开发研制,被广泛应用于火电机组的建设中,通过各个使用单位反馈的情况证实,NS1-2耐硫酸腐蚀用钢非常适合燃煤电厂烟囱钢内筒的使用环境.由我公司承建的印度塔尔万迪3×660MW燃煤电站项目正是采用NS1-2耐硫酸腐蚀钢作为烟囱钢内筒用钢,并在现场进行了工艺评定试验.

2　NS1-2钢的性能特点

NS1-2钢之所以具有良好的耐腐蚀性能,其中合金元素起到了决定性作用,主要包括：（1）降低锈层的导电性能,自身沉淀并覆盖钢表面；（2）影响锈层中物相结构和种类,阻碍锈层的生长；（3）推迟锈的结晶,加速钢的均匀溶解；（4）加速Fe2＋向Fe3＋的转化,并能阻碍腐蚀产物的快速生长.主要合金元素的作用如下：

C：对钢的耐腐蚀性能不利,同时影响钢的焊接性能、冷脆性能和冲压性能等,因此C含量被控制在0.12%以下.

Cu：加入0.2%～0.4%的Cu后,使其耐腐蚀性能大幅提高,具体原理为：（1）钢与表面二次析出的Cu之间的阴极接触,促使钢阳极钝化,从而形成保护性较好的锈层；（2）Cu在基体与锈层之间形成以Cu、P为主要成分的阻挡层,它与基体结合牢固,具有较好的保护作用.

P：磷是提高钢耐腐蚀性能的主要元素之一；当P与Cu联合加入钢中时,将显示出更好的复合效应.在烟气腐蚀条件下,钢中的P是阳极去极化剂,它在钢中能加速钢的均匀溶解和Fe2＋的氧化速率,有助于在钢表面形成均匀的α-FeOOH锈层,促进生成非晶态羟基氧化铁FeOx（OH）3-2x致密保护膜,从而增大了电阻,成为腐蚀介质进入钢基体的保护屏障,使钢内部免遭烟气腐蚀.另外,当P形成PO43＋时还可以起到缓蚀作用.

Cr：它能在钢的表面形成致密的氧化膜,提高钢的钝化能力；当Cr与Cu同时加入钢中时,效果尤为明显.另外,Cr元素可以阻止干湿交替过程中,干燥时Fe3＋向Fe2＋的转化,从而提高钢的耐腐蚀性能.

Si：硅与其他元素如Cu、Cr、P配合使用可以改善钢的耐腐蚀性能,较高的Si含量有利于细化α-FeOOH锈层,从而降低钢整体的腐蚀速率.

S：硫元素起不良作用,作为残余元素其含量应被控制在0.04%以下.

3　焊接性分析

3.1　化学成分和力学性能

由南京钢铁股份有限公司出具的钢材材质证明可以得知NS1-2钢的化学成分和力学性能数据分别如表1和表2所示,材质证书编号为：110801P01281.

3.2　化学成分分析

钢材的化学成分对焊接热影响区的淬硬及冷裂纹倾向有直接影响,因此可以用化学成分来分析其冷裂敏感性.各种元素中,碳是对冷裂敏感性影响最显著的一个,因此我们就将各种元素都按相当于若干含碳量折合并叠加起来求得所谓的碳当量（CE或Ceq）,用CE或Ceq来估计冷裂倾向的大小.

采用国际焊接学会（IIW）推荐的碳当量公式计算出碳当量如下：

CE＝C＋Mn/6＋（Ni＋Cu）/15＋（Cr＋Mo＋V）/5＝0.381%

由于CE＝0.381%＜0.41%且含C＝0.08%＜0.207%,所以焊接厚度小于37mm的NS1-2钢板时可以不预热.

采用日本JIS和WES推荐的碳当量公式计算出的碳当量如下：

Ceq＝C＋Mn/6＋Si/24＋Ni/40＋Cr/5＋Mo/4＋V/14＝0.377%

由于Ceq＝0.377%＜0.46%,抗拉强度＝490MPa＜500MPa,所以焊接厚度小于25mm且焊接线能量小于论文范文J/cm的钢板时可以不预热.

由以上两种碳当量计算方法得出的NS1-2钢的碳当量可知：NS1-2钢的冷裂倾向较小,当焊接厚度不超过25mm的钢板时,在合理的焊接线能量输入的情况下,可以不进行焊前预热措施.

4　焊接工艺的确定

4.1　预热温度

本次工艺评定试验所选用的NS1-2的钢板为现场实际使用的钢板,厚度为16mm；通过上文对其碳当量的分析,结合施工现场的环境温度,在合理控制焊接线能量的情况下,不需要进行预热,因此预热温度为环境温度.

4.2　焊接方法

根据现场实际情况,加上手工电弧焊有设备简单、工艺灵活、适应性强等优点,结合设计要求,选用手工电弧焊背面清根双面焊的焊接工艺.

4.3　焊接材料

根据NS1-2钢耐硫酸腐蚀的性能特点,为了使焊缝具有相似的性能,就要选择同样具有耐蚀性的焊接材料；结合NS1-2钢的化学成分和力学性能,选用AWS A5.5的E8018-W2耐候钢焊条,焊条的化学成分如表3所示；焊条使用前要在350～400℃烘培1小时,使用时放在80℃～100℃的保温桶中随用随取.

4.4　坡口形式

由于现场施工时,所有坡口均在现场加工,结合现场实际情况,选用V型坡口.采用这种形式的坡口,还有以下两个优点：（1）环焊缝结构时,平焊位置施焊条件好,焊接电流、焊接速度可以适当增大；（2）坡口两侧,电弧停留时间可加长,防止咬边,且焊工操作容易,焊接质量也可相应提高.坡口形式均采用机械加工完成,焊前坡口处及其周围必须清理干净油污、铁锈、水分等杂质.

4.5　焊接工艺参数

焊接时线能量不易过高,否则将使热影响区过宽,粗晶区扩大,造成焊接接头韧性下降.因此焊接时的层间温度控制在250℃以下,适宜的焊接工艺参数如表4所示：

5　试验结果

5.1　硬度

（1）近表面硬度值为：母材180.5VHN,热影响区207、191VHN,焊缝243VHN；（2）层间硬度值为：母材170.5VHN,热影响区205、189VHN,焊缝233VHN；（3）根部硬度值为热影响区206、188VHN,焊缝232VHN.

硬度测试依据标准ASTM E92进行,具体硬度检查结果见表5所示：

5.2　力学性能

根据A论文范文E第Ⅸ卷中的QW462.1a进行了拉伸性能测试（见表6）,根据A论文范文E第Ⅸ卷中的QW462.3（a）和QW466.1进行了弯曲性能测试

5.3　试验结果分析

（1）两个试样的抗拉强度分别为502MPa和509MPa,且均断在母材,结果合格；（2）四个焊缝弯曲试样,试验后均未在外表面发现裂纹,结果合格；（3）硬度值沿厚度方向从表面到根部硬度平均值分别为：母材硬度为180.5VHN、170.5VHN；焊缝一侧的热影响区硬度为207VHN、205VHN、206VHN；焊缝另一侧的热影响区硬度为191VHN、189VHN、188VHN；焊缝硬度为243VHN、233VHN、232VHN,所有硬度值均在合格范围之内.

6　结语

据统计,全世界所有的金属制品中,每年由于腐蚀而报废的重量,大约相当于金属年产量的三分之一,因此扩大耐蚀钢的应用及研究其焊接工艺具有重大的经济意义.本项目对应用于烟囱钢内筒的NS1-2耐硫酸腐蚀钢采用上述焊接工艺进行施焊,试验结果表明在满足其本身耐蚀性的基础上,焊缝熔敷金属的力学性能也很好地满足了母材的要求,可为今后同类钢材的焊接提供参考和借鉴.

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作者简介：李孟良（1980-）,男,河南洛阳人,山东电力建设第一工程公司工程师,研究方向：金属焊接技术管理.