304不锈钢法兰焊接裂纹分析及返修
张有文
摘 要：在我们发电企业设备管道连接经常用到不锈钢管道和法兰，在有的水系统或酸碱管道经常用不锈钢替代碳钢，在焊接过程中，经常碰到焊接接头或法兰经常出现裂纹开裂现象，因此对于其裂纹和焊接的工作进行分析探讨是现阶段研究工作中的一项重要内容。本篇文章将对于不锈钢裂纹的相关问题展开讨论，分析其产生的真实原因，并对于具体的处理工艺提供一些合理的建议。
关键词：304不锈钢；焊缝；裂纹；晶间腐蚀
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.016
0 引言
一般而言，304不锈钢具有十分优秀的可塑性以及耐蚀性，但是自身屈服强度相对比较差。由于内部碳的含量十分稀少，因此有着比较好的焊接性，适合安装工件的制造。然而，其自身热系数相对较小，因此有着比较高的电阻率。实际焊接的工作中必须严格遵守相关规定，以防烧损的问题出现。
1 问题简述
本次实验选取了内冷水管道，其连接方式为法兰连接的形式。内冷水管以及法兰的内部材料全部都是304不锈钢，且具体焊缝的位置设置了K形的坡口。
在进行检修时，发现内冷水管的内部的焊缝有一条明显的裂纹。对其打磨之后，发现内部有大量焊渣残留。具体没有完成焊接的部分大概有16毫米，内冷水管焊接的深度约为12毫米，而尾水管外部焊接的部分为16毫米。
在发现问题之后，机组人员扩大了检查的范围，隔离内冷水系统，对内部的焊缝进行检测，发现其裂纹与之前的裂纹十分相似，具有一定的共性。同时，最明显法兰本身也有十分明显的裂纹存在[1]。
初步选择的处理方式是将法兰进行更换，对所有焊缝进行打磨，并重新焊接。具体焊接的方法为氩弧焊，为了确保检修的进度不会出现拖延，因此对于层间的温度没有进行控制。在完成焊接的工作之后，发现法兰本体的裂纹逐渐加大[2]。
2 原因分析
（1）焊缝裂纹分析。利用光谱检验的方式对于法兰和尾水管进行检查，发现其内部的化学成分与304不锈钢完全不一样。
焊缝裂纹的产生主要原因是在实际焊接的过程中存在没有完全焊透的情况，而且层道之间的焊渣也没有进行清理。由此能夠判断，焊缝本身存在一定缺陷，从而导致焊缝表面有裂纹存在，其中根部没有焊透的情况所造成的结果最为严重。此类缺陷通常为危害性的缺陷，在管道投入运行的过程中，没有完全焊透的部位会有裂纹产生，从而导致裂开的情况出现。
（2）法兰本体裂纹分析。在内冷水管道内部发现碳化物聚集，比起法兰的晶粒，其个体相对比较小。
由此能够发现，法兰本体内部有大量碳化物析出，因此其内部的强度大幅度下降。而且晶体在实际固溶处理的过程中长时间停留于敏化温度的范围之内，从而出现了腐蚀[3]。
（3）返修裂纹分析。在进行返修的过程中由于层间温度没有得到有效控制，导致焊缝长时间停留于敏化温度的区间，从而产生晶间腐蚀。内冷水管内部的粒度相对较大，但是没有碳化物析出。然而法兰却有腐蚀的倾向，而且焊接的操作进一步加剧了这个过程，从而导致法兰裂开。
3 处理工艺
（1）法兰替换。为了防止在进行法兰制造的过程中有晶间腐蚀的现象出现，因此往往会对于其具体制造过程进行限定。通常会要求终缎的温度必须超过860℃，同时需要提前对平台以及实际操作的砧面进行预热。在锻造的实际过程中，尽可能防止有渗碳的情况出现，同时还要防止火焰喷射到毛坯上面。因此便需要使钢增碳，从而能够有效增加钢体对于晶间腐蚀作用的敏感性。锻造结束之后必须快速进行冷却，特别是在敏化温度的附近。同时，固溶处理工作的温度通常需要达到1050℃到1200℃。为了避免内部的晶粒扩大过快，固溶的温度较低为宜，实际保温的时间较短为宜。此外还要注意，固溶结束之后需要快速冷却。
（2）焊接返修。焊接返修的工作通常会采用焊条进行操作，以此能够避免在实际焊接的过程中接头会停留在敏化温度上。采取较小的电流，并以快速焊接的方式，可以有效限制热量的实际摄入，从而能够对于焊缝的实际宽度进行控制。同时，还需要对于层间的温度进行控制，确保其低于140℃，条件允许的情况下可以采取背后通水的方式强行降温，而残留于层道之间的焊渣可以采取机械方法进行清除。为了能够确保焊接的质量能够符合相关要求，在实际操作的过程中可以对其进行检测。在全部焊接完成的24小时之后，对其进行全面检测，确保其没有任何损伤存在，则可以判定其为合格[4]。
（3）结论。首先，将内冷水管与法兰进行对比，从中可以发现法兰的金相组织里面，晶界的内部有碳化物聚集的情况，而且十分明显。因此可以推断其在一定程度上有腐蚀的倾向。
其次，焊缝出现裂开的原因主要是焊缝本身没有完全焊透，在进行焊接返修的实际操作中，如果对焊接线能量不进行有效控制，同样会造成裂开的情况出现。同时，还会使得晶间腐蚀的具体影响区域产生大面积破坏。所以，在进行焊接返修的过程中，需要对于实际热量度输入以及层间保持的温度进行严格控制，确保敏化温度不会对焊缝造成影响。
4 结束语
综上所述，304不锈钢是当前生活中应用率非常高的一种材料。因此需要分析其常见问题的具体原因，并采取方案进行处理，从而将其进一步改善。
参考文献：
[1]赵强，肖维宝，王大强等.304不锈钢法兰焊接裂纹分析及返修[J].焊接，2017（02）：54-57.
[2]张正法，陈培敦.钛/304不锈钢板爆炸焊接界面开裂原因分析[J].焊接技术，2016（10）：89-91.
[3]王影，谢国君，韩露，等.法兰开裂原因分析[J].失效分析与预防，2016，11（06）：369-371.
[4]刘露，韩克甲.304不锈钢钢管焊接断裂原因分析[J].热处理技术与装备，2016，37（04）：56-57.endprint
