啤酒不銹鋼發(fā)酵罐底部裂紋焊補(bǔ)工藝初探

摘 要：本文在對啤酒不銹鋼發(fā)酵罐的化學(xué)成分、力學(xué)性能以及焊接性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，介紹了啤酒不銹鋼發(fā)酵罐底部裂紋的手工電弧焊焊補(bǔ)工藝。

關(guān)鍵詞：啤酒不銹鋼發(fā)酵罐 裂紋 手工電弧焊 焊補(bǔ)

某單位所使用的啤酒發(fā)酵罐規(guī)格為直徑5000mm、高17000mm，有效容積300m3，由厚120mm的0Cr17Ni12Mo2鋼板制造。發(fā)酵罐的工作介質(zhì)呈酸性，且工作過程中受到熱應(yīng)力的影響，使用一段時間后發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵罐底部產(chǎn)生了數(shù)條裂紋。為了節(jié)省時間、降低成本，決定采用手工電弧焊對裂紋進(jìn)行焊補(bǔ)修復(fù)。

一、焊接性分析

1.0Cr17Ni12Mo2不銹鋼的性能特點(diǎn)

本案例中母材0Cr17Ni12Mo2屬于典型的奧氏體不銹鋼，具有良好的耐腐蝕性和綜合力學(xué)性能，多用于制造要求具有耐腐蝕性、抗氧化性、耐高溫和超低溫度的零件及設(shè)備。0Cr17Ni12Mo2的化學(xué)成分和力學(xué)性能如表1、表2所示。

2.0Cr17Ni12Mo2不銹鋼的焊接性

（1）晶間腐蝕。室溫下碳在奧氏體中溶解度很小，約為0.02%～0.03%。本案例中母材含碳量（≤0.08%）遠(yuǎn)超過0.02%～0.03%，因此只能在淬火狀態(tài)下使碳固溶在奧氏體中。但是這種淬火狀態(tài)的奧氏體不銹鋼重新加熱到450℃～850℃或長期在該溫度下工作時，易產(chǎn)生晶間腐蝕。

為防止晶間腐蝕，可采取以下措施：①采用添加鈦或鈮等元素的不銹鋼焊條或采用碳含量≤0.08%的焊條；②焊后除鈍化和拋光處理外，還要進(jìn)行固溶處理；③減少線能量，采用小電流、大焊速、短弧、多道焊、水冷等措施；④采用雙相組織，在焊縫中加入鐵素體形成元素，如鉻、硅、鋁、銅等，從而形成奧氏體和鐵素體組織。

（2）熱裂紋。奧氏體不銹鋼固、液相線相差大，結(jié)晶時間長，低熔點(diǎn)雜質(zhì)偏析嚴(yán)重且集中在晶界處，導(dǎo)熱性差，線膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力，導(dǎo)致熱裂紋產(chǎn)生。

為防止熱裂紋，可采取以下措施：①采用雙向組織的焊條；②使用堿性焊條，采用小電流、快速焊，收尾時盡量填滿弧坑；③采用優(yōu)質(zhì)焊條，減少硫、磷等有害元素的來源。

二、焊接工藝

1.焊前準(zhǔn)備

ZX7-400直流焊機(jī)1臺，小錘1把，角磨機(jī)1臺。用等離子切割將需焊補(bǔ)處加工成60°左右的V形坡口，坡口兩側(cè)20～30mm范圍內(nèi)用丙酮清理干凈，并涂石灰粉，以防止飛濺傷害操作金屬表面。

2.焊接材料的選擇

為保證焊縫金屬的主要合金元素不低于母材，并考慮抗熱性、抗腐蝕性，選用含有穩(wěn)定劑鈮（Nb）的焊條，如A207，見表3。

為了控制氫的來源，減少氣孔的產(chǎn)生，焊條在使用前應(yīng)在350℃～400℃烘干1～2.5h，放在專用的保溫筒中隨用隨取。

3.焊接工藝要點(diǎn)

為保證電弧穩(wěn)定防止飛濺，采用直流反接；由于不銹鋼的電阻較大，且導(dǎo)熱性差，焊接電流要比同直徑的碳鋼焊條小20%（見表4），既保證所需熔深，又防止過熱；熔池冷卻速度要快，通過敏化區(qū)間（450℃～850℃）的速度更要快，必要時采取冷水降溫，以免產(chǎn)生晶間腐蝕；焊接時采用短弧，以減少合金元素的燒損；焊條不作橫向擺動，一次焊成的焊縫寬度不宜超過焊條直徑的3倍；運(yùn)條要穩(wěn)，收弧要慢，弧坑要填滿；每焊完一層后要用小錘均勻敲擊焊縫，減少內(nèi)應(yīng)力，防止熱裂紋產(chǎn)生，用角磨機(jī)清理焊縫，并認(rèn)真檢查焊縫是否有缺陷；采用多層焊時，要等前一道焊縫冷卻后再焊下一道焊縫，層間溫度不超過60℃；焊縫盡可能一次焊完，少中斷、少接頭；焊縫表面應(yīng)光滑、平整，無殘渣；禁止在容器表面任意打弧。

4.注意事項

施焊過程中應(yīng)注意：打底間隙為3±2mm，施焊在焊縫內(nèi)引弧；焊前溫度控制在60℃左右，連續(xù)的點(diǎn)焊時為防止溫度過高，必要時要用簡易自制冷水系統(tǒng)降溫；焊完后為增加不銹鋼的耐腐蝕性，表面應(yīng)采用鈍化和拋光處理。

采用本方案焊補(bǔ)處理后，通過檢驗質(zhì)量合格，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，值得廣大同行借鑒。