320立方不锈钢保温水箱腐蚀焊接改进修复实践

杭州紫元置业有限公司 浙江 杭州 310013

0 前言

杭钢紫元下沙高教园东区桃李苑、成蹊苑热水机房共有2只320立方和2只160立方的不锈钢保温热水水箱,提供给浙江财经大学、浙江金融学院、浙江经贸学院34000多学生热水洗浴,自投入使用7年,就存在不同焊接点位的腐蚀、开裂漏水现象,其中成蹊苑1只320立方保温水箱,每天渗漏热水达30余立方,可问题一直没有得到有效解决,处于报废状态,外部机组因长时间受潮运转,使用寿命也受到影响。同时维护人力,生产成本大大增加。

1 原因分析

经观察水箱腐蚀部位主要集中在水箱内壁,焊缝点位、焊缝旁边有裂纹存在,焊缝处有一层红褐色的锈斑,存在不同规律的腐蚀,这些裂纹有很明显的分叉特征,锈蚀打磨之后,内壁有一定的腐蚀,发现有点腐蚀存在,并有很多的微小裂纹,裂纹处没有特征明显的塑形变形,裂纹的宽度与扩展的深度不成比例,裂纹在焊接表面点腐蚀微小坑洼,许多裂纹已扩展到整个壁厚,而且分叉严重,具有明显的氯化物中应力腐蚀裂纹的特征。氯离子来源于水箱热水,因此可以确认热水水箱的裂纹是由氯离子造成的应力腐蚀裂纹。

2 腐蚀、开裂焊接工艺对策

2．1 A304不锈钢是0Cr18Ni9型中的一种,Ni、Ti、Nb等元素是稳定奥氏体细化晶粒作用,在实际施焊中,应避免这些元素的烧损,或是焊材匹配上,应补充这些元素进行选择,来改善其性能,满足使用要求,并在焊接热循环中生成少量的铁素体,有助于防止产生热裂纹,再通过冷塑变形来提高焊接质量和强度。

2．2 在焊接过程中,应严格遵守,焊接工艺,避免产生焊接腐蚀,表面晶间、点状、缝隙和应力腐蚀。焊接腐蚀会造成晶间结合力丧失,强度几乎只有零,在不锈钢焊接腐蚀破坏事故中,由焊接腐蚀引起的事故中达到90%以上,可见,避免焊接腐蚀的重要性。

2．3 对于焊接腐蚀,主要措施应把钢中的Cr含量控制在12%以上,最好在12．5%以上,影响Cr含量减少在于焊接热循环、焊接温度和高温停留时间,温度是决定组织变化最主要因素,控制好温度,也就控制好了焊缝及热影响区的组织。A304,不锈钢并非是超低碳不锈钢,在实际焊接操作中,应尽量避免产生脆相的生成,可以采取相应的措施,如分段焊、间隙焊,跳焊、不摆动焊,有必要时可采取强制强冷手段进行对焊缝的冷却,避免高温长时间停留,在多层焊接时,第二层焊缝,应再第一层冷却至60度以下,在进行焊接,避免再结晶温度以上焊接。在匹配焊条上,选择含Ni、Nb元素来稳定奥氏体组织,使生成少量的铁素体组织,有利于防止裂纹。但焊条含Ni、Nb元素时,有再热裂纹的可能,引起腐蚀,焊接过程中应减少敏化区温度时间。

2．4 在焊接过程中避免应力引起的应力腐蚀,在一定拉应力和温度下产生,针对这些现象的产生,应严格控制H2含量,避免产生氢脆。另一方面,严格控制Ci和O2的含量,避免产生氯脆。

3 改进要领概述

3．1 对于A304不锈钢的焊接总的来说,控制好焊接腐蚀,避免热裂纹、脆化以及缺陷的产生,在焊条匹配上,根据A304性能,应选择ER304、ER308等,控制好热循环对组织的影响,高温时间停留,焊后、焊前的的处理,应掌握的原则是:控制层间温度、小电流、快速焊、多层多道焊。来实现优良的焊接,满足焊接工艺质量要求。

3．2 对所有老焊缝进行清理、打磨、角落隐蔽处焊缝进行酸洗,焊接时严格按照焊接工艺规程焊接,特别是在450度－到800多之间焊缝温度的控制,保持焊缝银白色和金黄色,避免产生晶间腐蚀。对焊接应力变形控制,进行对称、分段、倒退的焊接焊法,控制热输入的焊接工艺,局部焊接完再进行效应工艺。焊接完成后,对加固部位的拉杆撑杆进行切割,打磨清理焊接,重新加固．。对老焊缝引起的局部变形,进行释放应力操作,然后进行焊接。对于底部焊缝,包括侧面进行着色擦伤,仔细寻找隐蔽裂纹、气孔、龟裂,在裂纹背部难以清理的采取包圈方法处理来解决漏水问题。

3．3 奥氏体不锈钢焊后处理,为增加奥氏体不锈钢的耐腐性,焊接后进行表面处理,处理方法有抛光和钝化处理。

4 密封性能试验

将焊接完成后的水箱用干毛巾把所有焊接部位擦拭干,检查焊缝无砂眼、气孔、夹渣等缺陷有无漏焊,再注入水至标明的容量,静置24小时后,外部用面巾纸擦拭焊接部位,面巾纸应无水湿现象。

5 改进前与改进后图片对比

改进前

改进后

6 实绩与效果

我们对改进修复的保温水箱焊接质量进行跟踪检查,到目前已使用6年,因此我们得出结论,分析改进修复保温水箱的原因是正确的,,在改进过程中所制定的改进修复方案也是可行的,现通过焊接改进后,使用寿命保守估计可延长8年,本来更换一只不锈钢保温水箱需要费用40万元左右,杭钢紫元下沙高教园共有4只不锈钢保温水箱,通过改进直接节省更换不锈钢保温水箱费用100万左右。

7 结语

掌握该修复法,可以使一些修复方面的“常见病”得到有效控制,经测算,实施该方法以来,对学生洗浴得到了较大的改善,为设备顺利运行提供了有利的设备保障,它具有科学性,先进性和普及推广性。通过检测,之前不锈钢板及阀门部件可重复使用,为公司的发展获得了良好的经济效益,根据实践证明与论证,目前,桃李苑热水机房320立方不锈钢保温水箱腐蚀、裂纹渗漏,此改进修复实践方法已推广应用。