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不鏽鋼焊條研究曆史及趨勢

更新时间:2019-11-30 22:48人气:0996
  [正文]  不鏽鋼是指含鉻大於12%的鋼種。不鏽鋼自1912年發明以來取得迅猛發展,至今全球仍以每年3—5%的速度遞增。全世界不鏽鋼的消費總量達3500萬。我國正處於不鏽鋼生產和消費利用的高速增加期,已廣泛利用於石油、化工、輕工、食品、釀酒、製藥、家電、水電、機械、建築、市政和各種民用用具中。1990年我國不鏽鋼消費量為26萬噸,1999年為153萬噸,2000年為173萬噸,2001年為225萬噸,2004年不鏽鋼消費量達到447萬噸擺布,居全世界第一名,估計2006年不鏽鋼消費量將達到600萬噸以上,其中鉻鎳奧氏體不鏽鋼的消費量占不鏽鋼總消費量的75%—80%。   我國從五十年代開始研製和生產不鏽鋼焊條,1997年我國不鏽鋼焊條的總產量為7000多噸 。近年來我國不鏽鋼的消費量快速增加,2004年國產不鏽鋼焊條已超過35000噸,估計2006年國產不鏽鋼焊條將達50000噸擺布。   自五十年代開始研製的不鏽鋼焊條,首要是沿襲原蘇聯的鈦鈣渣係及原料體係,它具有本錢低壓塗,抗氣孔好 ,機械性能好等優點,但與歐洲名牌同類不鏽鋼焊條相比焊條發紅嚴重 、飛濺大脫渣及成形差 、焊接效率低 、浪費大 、是以自七十年代中期到八十年代前期,針對國內進口的瑞典AVESTA公司綠P5焊條國內一些科研院校與焊條生產企業共同合作,就不鏽鋼焊條藥皮發紅脫落啟事及解決途徑進行了研究,如哈焊所與天津電焊條廠、甘肅工大與蘭洲長虹電焊條下、太原工學院與山西機床等。   到八十年代,上述幾家論文相繼發表後,人們一方麵以為他們的研究工作很成心義,獲得很多進展;另一方麵經對這幾家研製的焊條實際測試後,也以為仍與國外產品存在明顯差距,但從那時起,國內這方麵的研究工作就處於踏步不前的狀況,從80年代前期到九十年代前期的十年間因內尚無有份量的不鏽鋼焊條研究文獻。從九十年代初期開始 ,國內不鏽鋼焊條研究漸趨活躍。先是太原工大王寶、孫鹹等人在前期工作的基礎上研究了不鏽鋼焊條工藝設計的基本原則和途徑,在不鏽鋼焊條設計理論上取得了首要突破,並是以獲得2000年國家科技進步二等獎;後是冶金部建築研究總院唐伯鋼在九十年代中期消化吸收國外的先進技術,成功完成國產不鏽鋼新型焊條的係列化改進進步,並成功興辦北京金威焊材有限公司,做到理論與實踐的完美結合 ,自1994年始生產至今,其不鏽鋼焊條生產已達年產3000噸以上。   九十年代後期到本世紀初期,國內不鏽鋼焊條研究如雨後春筍般集中開展,雖就其水平本身未超過上述兩家現有水平,但對於活躍學術氣氛,加強學習交流仍有好處。   國外不鏽鋼的產業化生產始於二十年代初期,隨後出現相應的不鏽鋼焊條,成熟的不鏽鋼焊條產品出現於1965年擺布 ,以歐洲國家為代表,特別是西歐的瑞典,人口僅800萬擺布,且集中產生了ESAB、AVESTA和SANDVIK等世界級的不鏽鋼焊材企業,其中AVESTA的野牛牌不鏽鋼焊條更是世界不鏽鋼焊條的典範。日本、台灣及有南亞國家的不鏽鋼焊條其技術根基在歐洲。   國內不鏽鋼焊條整體上與國外先進水平相比存在六大題目,急待解決和研究:   1、發紅題目及抗發紅焊條 。AVESTA野牛牌綠P5φ3.2×350及φ4.0×400不鏽鋼焊條分別在110-120A及150-160A下餘頭50mm擺布藥皮不發紅開裂。P5—HX焊條φ4×450甚至在160-170A餘頭不發紅,這是國內外同類焊條的最好水平。   2、氣孔題目及抗氣孔性能的進步,一般以為不鏽鋼氣孔屬氫氣孔,在焊後最後一段或焊縫前部或多層焊時易發生可見氣孔。國外隻要焊條不受潮或使用前經250℃以上複烘就不會出現氣孔 。國內現已有采用鋁箔塑料複合膜真空包裝,隻要包裝良好可省往使用前複烘工序,直接使用,避免烘不幹而出氣孔或烘過幹損傷落皮。由於不鏽鋼焊條氣孔受鋼芯、原輔料及烘幹工藝影響波動大,國內多采用犧牲工藝性能,確保不出氣孔為生產原則,導致國內不鏽鋼焊條的研究水平和實物水平有較大差異。   3 、效率題目及高效焊條。普通不鏽鋼焊條熔敷效率一般在小於110%,在85%擺布。而高效不鏽鋼焊條則在140%以上,最高可達180%,是一種可大幅度縮短焊接施工時間的焊條,它具有以下特點:可像低碳鋼一樣使用大電流進步工效而不發紅無氣孔;飛濺小、焊道美觀,焊條藥皮過熱可能性小,操縱輕易,如日本神鋼的HIMELT係列,AVESTA的HX係列及ESAB的OK6X.41係列等,大型化工設備焊接時往往要求高效,國內尚處空缺,值得重視的是高效不鏽鋼焊條隻適合平焊及平角焊。   4、滲碳題目及超低碳係列焊條 ,超低碳焊條是國內外不鏽鋼焊條發展的重點,為獲得超低碳焊縫必須要求藥皮不增碳及焊芯超低碳。大理石和金紅石是增碳之源,應尋求其它有效途徑。   5、特種焊條。   a、具有高溫耐腐蝕性能的專用焊能(抗蠕變斷裂強度和延伸率高)   b、耐晶間腐蝕性極好且-196℃衝擊韌性高的尿素級不鏽鋼焊條 。   c、耐汽蝕堆焊用不鏽鋼焊條。   d 、焊接性差的鉻不鏽鋼專用焊條。   e、耐吸潮不鏽鋼焊條。   f、定向下焊專用不鏽鋼焊條如AVESTA VDX330,PHILIPS BM316-V。   g、定位焊專用不鏽鋼焊條如PHILIPS BM316L。   6、焊條操縱工藝性能。由於不鏽鋼焊條內在性能差異不大,所以不鏽鋼焊條之比較首要在於焊接操縱工藝性能,以下是幾個判定層次或標準。   a、脫渣性。要求在T型接頭角焊縫,對接角焊縫及船形焊穎等位置脫渣淨且在平焊、平角焊位置渣可自翹 、整條脫落、邊沿及焊縫表麵無粘渣。   b 、飛濺大小。按AVESTA樣本的說法可分為三個層次飛濺小(litter spatter or usually spatter)、飛濺極小(very little spatter)和無飛濺(no spatter)。國內多數處第一層次,少數幾個廠家處第二層次,目前尚無第三層次無飛濺的不鏽鋼焊條。   c 、再引弧性,要求藥皮套筒呈深直型,深度在3mm以上,再引弧極其輕易 ,一般條件下,不受時間間隔限製。   d、全位置焊接性,特別是4mm以上大規格的焊條的全位置焊接性要好。   e、焊縫成形及顏色,要求焊縫成形細美光亮,多數情況下 ,焊縫顏色呈雪白色或金黃色 。   隨著石油化工、醫療器械 、食品機械及原子能產業的快速發展,不鏽鋼無論是產量還是品種均有了較大的增加。1995年今後,西方發達國家的不鏽鋼生產有了超常的發展 。不鏽鋼產量已接近粗鋼產量的3%(我國僅0.3%)。製造本錢比1980年降低了50%以上,美國以S31803和329為代表的奧氏體/鐵素體雙相不鏽鋼從1987年形成規模生產,這類低鎳高性能不鏽鋼已被確認有可能慢慢取代316等不鏽鋼成為在含氮、硫化氫等雜質環境中使用的更佳材料,同時還開發了多種配套的焊條,值得引發我國關注。   1、雙相不鏽鋼焊條,雙相不鏽鋼是指金相組織由50%F和50%A構成平衡狀況的一類不鏽鋼,由於具有雙相組織,它兼有奧氏體不鏽鋼和鐵素體不鏽鋼的特點,與鐵素體不鏽鋼相比,雙相不鏽鋼韌性高,脆性改變溫度低,耐晶間腐蝕性能和焊接性能均明顯進步,同時又保存了鐵素體不鏽鋼的一些特點,如475℃脆性、導熱係數高、具有超塑性和磁性,與奧氏體鋼相比,雙相不鏽鋼強度高,耐晶間腐蝕,耐應力腐蝕性能有明顯進步,雙相不鏽鋼屬於性能價格比良好的不鏽鋼。   這類鋼的特征是:含鉻22-25%、鎳5-7%低於304、316奧氏體不鏽鋼水平 ,都添加了一定量的鉬,及少量氮,有的還添加了銅和鎢。為評價雙相不鏽鋼在氯化物環境抵抗孔蝕的能力,建立了孔蝕抗力當量值(PRE)   PRE=%Cr 3.3×%Mo 16×%N   一般PRE25-43,當PRE超過40時通常稱為超級雙相鋼。現在國內外都研究出各類雙相不鏽鋼焊條,如英國曼徹特(METRODE)公司雙相不鏽鋼品種達10餘種,包括標準雙相鋼焊條,超級雙相鋼焊條,立仰焊專用雙相鋼焊條。國內鋼鐵研究總院安樂科技股份公司研究了四種雙相不鏽鋼焊條,北京金威和四川大西洋等也開發了2209雙相不鏽鋼焊條。   2、新型鍋爐用不鏽鋼焊條的開發。   為了進一步進步鍋爐用不鏽鋼管的高溫蠕變強度,耐高溫腐蝕特性和耐蒸汽氧化性,日本對現有SA213-TP304H及TP310H兩種奧氏體鋼進行了改進,開發出綜合性能良好的超臨界,超超臨界鍋爐用不鏽鋼管的新材料即超級304H不鏽鋼及配套焊條。   3、通用鋼種不鏽鋼焊條的係列化,專業化。   對於產業上常用的不鏽鋼種 ,如304 、316型。國外考慮焊接工藝的需要,開發出了各種專用焊條如AVESTA公司焊管專用308L/MVR—PW焊條,立向下焊的308L/MVR—VDX焊條及供食品醫療器械等使用的飛濺特別小的日本油脂的EX係列焊條。   另外隨不鏽鋼冶金產業的發展,國外還開發了具有各種性能的不鏽鋼焊條,以滿足各方麵產業手需要。如日本油脂(TASETO)對於常用的308型焊條除了通用的308、308L焊條外 ,還開發了進步高溫性能的308HL焊條 ,用於極低溫的308LA焊條,控製不同含碳量以進步其耐腐蝕性能的308L3、308L2焊條。日本溶接棒公司除了有上述品種外,還開發了具有一定含氮量,以進步焊縫強度的WEL308N2 、WEL316LN等含氮不鏽鋼焊條,國外廠商還致力於開發一些特殊不鏽鋼焊條,以滿足一些特殊需要,深受用戶歡迎。

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