类别 |
标准 |
牌号 |
化学成分 % | ||||
C |
Si |
Mn |
P |
S | |||
母 材 |
GB25025 |
Q235B
Q235C
Q245R |
≤0.19 |
0.15~0.5 |
≤ 1.0 |
≤0.030 |
≤0.020 |
钢号 |
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Ti |
Ti/C |
Q245GT |
0.06~0.12 |
≤0.3 |
0.5~1.2 |
≤0.025 |
≤0.02 |
0.08~0.16 |
≥1.0 |
该钢板与目前选用的搪玻璃钢材相比,可减少气体析出所造成的泡影、气泡和细孔等搪玻璃缺陷。钢中的钛能与瓷釉中多种组分结合,钛的析出相可以阻碍高温奥氏体晶粒长大,使密着增加,并有效减少了鳞爆的发生。钢板具有良好的冲压,拉延和成型等冷加工性能。烧成后组织稳定,低温韧性良好,能满足低温工况下搪玻璃设备的使用。
使用该钢板与目前搪玻璃现用材料相比,可减少搪烧次数,节约能源。同时,因为搪烧变形都发生在搪烧的过程中,所以,搪烧次数越少就越有利于对搪烧的变形的控制。
本材料性能指标达到了GB713中对Q245R的要求,且具良好热稳定性,其安全设计系数与Q245R一样,相对于使用Q235-B、Q235-C而言,可以节省材料。
我公司通过试用,认为该钢板在搪玻璃性能方面具有密着性能良好、抗鳞爆,不产生气孔等缺陷、搪烧过程中高温刚度好、变形少等优点;并具有良好的成型性能和强韧性;焊接性能好,搪后强度水平稳定。所以,Q245GT钢板是我们应该优先选用的材料。
1.2焊接
焊缝的质量缺陷,如:未焊透,裂纹、气孔、夹渣及焊接应力等,在搪烧过程中的危害是很大的。这些焊接接头处往往具有结构不连续性,受力情况复杂的特点,同时由于不免存在焊接缺陷,又可能造成这些连续部位的削弱,因此,焊接接头的焊接质量都要予以重视,实践证明,该部位爆瓷现象比较常见。如图1,就是焊缝区域爆瓷。
1
焊缝内部的缺陷主要有:裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔等。对搪玻璃来说,影响最大的莫过于位于表面肉眼不易发现的气孔和夹渣。这些缺陷的存在,对搪玻璃瓷釉的密着非常不利。
在搪玻璃设备制造过程中,搪玻璃设备的搪瓷侧不应存在非连续性结构,所有转角部位应该圆滑过渡。由于焊缝区域内部焊接缺陷的存在造成的焊缝区晶相组织结构不连续引发的局部应力突变是焊缝区域容易爆瓷的主要诱因。
焊缝中化学成分的偏析。焊接时,焊接区域的化学反应(氧化还原、脱硫、脱磷反应)及物理反应(渗合金)很激烈,由于焊接时加热速度快,熔池结晶时的冷却速度也快,化学成分来不及扩散。所以在熔池的凝固过程中,靠近母材的、熔点高的、比较纯的部分先结晶,而后结晶的杂质就比较多。这种情况称为偏析。偏析可分为三种类型:即显微偏析、区域偏析及层状偏析。如图2、图3,为焊缝层状偏析横断面图及纵断面图;
偏析横断面图(图2) 偏析纵断面图(图3)
这种在熔池中的偏析现象,无论是焊后热处理或多次搪烧加热都是无法消除的。虽然,目前为止还没有人对焊缝中化学成分的偏析导致底釉对其浸润性和密着性的影响作出定量的分析,但搪玻璃的实践证实其将产生一定程度的不良影响。
从图1中很明显可以观察到该区域搪玻璃内表面不平整,焊缝内凸明显,说明噴搪前的打磨不平整,打磨不合格。
焊缝外表面未磨平,见图4。该区域设备厚度的连续性不好,冷却速度的不同,加剧了该区域应力的存在。
焊缝中的气体。焊接过程中熔融金属会吸收溶解大量的气体。主要为O、H、N,还有化学反应产生的CO等。不过,通过予烧,大多数气体能够消除。
尽量采用小电流多道焊,切忌大电流、高电压、慢焊速施焊;选择合适的焊接接头形式,避免角接焊缝。提高无损检测要求,鉴于搪玻璃制造中,瓷釉密着对焊接缺陷比较敏感的特点,建议所有搪玻璃焊缝要求100%无损检测,对所有检测到的焊接缺陷进行返修。像裂纹,未融合等焊接缺陷是绝对不能在搪玻璃设备焊缝内存在的,否则将严重影响搪玻璃的密着或产品的正常使用寿命。另处,即使100%无损检测,要求全部是Ⅰ级片合格,也可能存在一定的焊接欠缺及缺陷,这些欠缺,也有可能对瓷面质量产生影响。总之,焊接还是应该将缺陷的数量控制到最少为好,以提高搪玻璃产品的质量和使用寿命。
应重视装配质量,特别是定位焊缝的质量和引(熄)弧板的装配质量。焊缝中的气孔、夹渣的根源往往源于自定位焊缝的缺陷,大多数筒体纵缝的终端裂纹产生原因都是因为引(熄)弧板太小或组焊不良造成的。
噴搪前的机械修模要提高要求,尤其是内焊缝位置一定要磨平。作为一个质量控制点认真检查。
焊缝外表面必须磨平,作为一个质量控制点认真检查。
在能够避免的情况下,设备内筒体,尽量采用整板,尽量减少B类焊缝的数量。焊缝越少,出问题的可能就越小。
焊接材料的控制,焊接材料是焊接时所消耗材料的统称,主要有:焊条、焊丝、焊剂、气体、电极、钎料、钎剂等。搪玻璃设备用焊接材料主要有:焊条、焊丝、焊剂、保护气体。同时焊接材料必须符合JB/T 4747 《承压设备用焊接材料技术条件》要求的焊接材料。JB/T4747标准与GB/T5117 标准相比,主要在下列方面有更高的要求
1)对熔敷金属中硫、磷的含量控制更严;现以常用的J422及J426为例进行对比,具体数值见表3;
表3
标准 |
焊条型号 |
牌号 |
S≤ |
P≤ |
GB/T5117 |
E4303 |
J422 |
0.035 |
0.040 |
JB/T4747 |
E4303 |
J422 |
0.035 |
0.035 |
GB/T5117 |
E4316 |
J426 |
0.035 |
0.040 |
JB/T4747 |
E4316 |
J426 |
0.020 |
0.030 |
4)对熔敷金属中扩散氢的要求更少;
对焊剂的基本要求
1)应有良好的工艺性能、电弧稳定、熔渣具有合适的熔点、粘度和表面张力。焊缝成形良好、脱渣容易、有害有毒的气体少。
2)应有良好的冶金作用。配以适当的焊丝和合理的焊接工艺通过熔渣与熔融金属之间发生一系列冶金化学反应(氧化还原反应),达到脱氧、脱硫、脱磷,熔敷金属能获得预期的化学成分和力学性能。
3)应有良好的抗气孔、抗裂纹性能。
1.3关于因搪烧引起的搪烧变形
搪烧加热温度很高,一般在930℃到960℃,此时材料的刚度急剧下降,因焊缝冷却收缩及设备支点受力,容易引起搪烧设备变形。
搪烧过程中设备的加热是一个渐进升温的过程,其进炉温度很高,升温速度也很快,而真正在搪烧温度下瓷釉熔平保温的时间很短。产品在