雙相不銹鋼焊接工藝試驗研究.pdf

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1、俘擄生產(chǎn)應(yīng)用雙相不銹鋼焊接工藝試驗研究上海振華港口機(jī)械(集團(tuán))股份有限公司(200125)劉建波付俊黃巍摘要介紹了ASTMA790UNS$31803雙相不銹鋼的性能特點。通過焊接工藝試驗，確定了該雙相不銹鋼的焊接1二藝。采用適當(dāng)?shù)暮附庸に嚭图夹g(shù)措施，嚴(yán)格控制層間溫度和焊接熱輸入，焊縫及熱影響區(qū)獲得了適當(dāng)比例的鐵素體+奧氏體雙相組織。焊接接頭具有良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。關(guān)鍵詞：雙相不銹鋼焊接熱輸入焊接工藝中圖分類號：TG4060前言2焊接工藝評定試驗雙相不銹鋼具有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的2．1試驗管材ASTMA790UNSS

2、31803雙重性能試驗管材ASTMA790UNSs31803(22—5型)屬于，固溶組織中既有奧氏體組織又有鐵素體組50％一種含氮的超低碳不銹鋼織，且兩種組織大約各占，是近幾年發(fā)展比較快的第二代雙相不銹鋼，它是。一168種新型不銹鋼材料試驗采用的管材規(guī)格為6．3mm×11．0mm，管材中。它具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐腐蝕性能，以及良好的焊接性，在石油及天然氣的輸送、鐵素體組織含量為47％，其余組織為奧氏體，母材的金?海洋工程、化學(xué)工業(yè)等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。相組織如圖1所示，化學(xué)成分見表1，主要力學(xué)性能見一2一18—5型)相比步上海

3、振華港機(jī)公司為國外公司制造的采油平臺項表。與第代雙相不銹鋼(，該鋼進(jìn)目中部分管道首次應(yīng)用了牌號為ASTMA790UNS降低了C含量，提高了Mo的含量，同時加入了奧氏體形S31803的雙相不銹鋼。為充分了解雙相不銹鋼的性能成元素N，提高了該雙相不銹鋼的力學(xué)I生能和耐腐蝕能力。特點，保證焊接質(zhì)量，對該鋼進(jìn)行了焊接工藝試驗，通過試驗基本掌握了該雙相不銹鋼的焊接工藝特點。1雙相不銹鋼的焊接特性雙相不銹鋼具有良好的焊接性，由于鋼中C，S，P等雜質(zhì)元素含量較低，焊接熱裂紋、冷裂紋敏感性低。Fe—cr—Ni三元相圖可知由，雙相不銹鋼在高溫下是1

4、00％的鐵素體，連續(xù)冷卻過程中會發(fā)生鐵素體組織向奧氏體組織轉(zhuǎn)化的相變，在平衡條件下或非快速冷卻條件下，部分鐵素體會保留到室溫，獲得了適當(dāng)比例的舊0圖1母材的金相組織+奧氏體鐵素體雙相組織。如果雙相組織中鐵素體<25％含量，將導(dǎo)致強(qiáng)度和耐腐蝕性能的降低；如果鐵表1ASTMA790UNSS31803鋼化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)％)，素體含量>70％，也會降低耐腐蝕性能和低溫沖擊性CsiMnPSCrMoNiNFe”】能。雙相不銹鋼焊接接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕性能0．0190．600．790．0220．00122．483．195．430．16余量取

5、決于焊接接頭能否保持適當(dāng)?shù)蔫F索體+奧氏體雙相組織。焊接工藝參數(shù)對焊縫及熱影響區(qū)的組織有很大2．2焊接方法的影響一定的技術(shù)措施相結(jié)，合適的焊接工藝參數(shù)和為了保證焊接質(zhì)量，控制焊接接頭焊縫和熱影響M’0合能夠保證焊縫及熱影響區(qū)的組織和性能。區(qū)的組織和性能，并結(jié)合實際生產(chǎn)情況提高生產(chǎn)效率收稿日期：2008—10—22的要求。對于小管徑和薄壁管材采用鎢極氣體保護(hù)電542009年第6期釤r腳施鋤‰生產(chǎn)應(yīng)用蜉擄表2ASTMA790UNS$31803鋼的力學(xué)性能弧焊(GTAW)一N元，而對于大管徑及厚壁管材采用鎢極氣材金屬高些，同時需含有定數(shù)量

6、的素。加N不體保護(hù)電弧焊打底+焊條電弧焊(SMAW)填充的焊接僅能延緩金屬問相的析出，而且能提高焊縫金屬的強(qiáng)方法。度和耐腐蝕性能。實際選用的焊絲牌號為BOEHLER—CN22／9NIG2．2．3焊接材料．0mmBOE，直徑為；焊條牌號為A790UNS$31803HLERFOXCN22／9N—B3對于焊后不熱處理直接使用的．2mm，直徑為，化學(xué)成分雙相不銹鋼，選用的焊接材料化學(xué)成分鎳含量要比母見表3。表3焊接材料熔敷金屬的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)2．4焊接位置圖4所示，直到焊縫厚度達(dá)到8mm后才能停止背面充。A施焊位置為全位置焊，即

7、管子傾斜45并固定，焊r保護(hù)。接方向為立向上，用鎢極氣體保護(hù)電弧焊打底并要求根部單面焊雙面成形。2．5坡口形式對于焊接坡口形式，應(yīng)盡量考慮焊接層數(shù)和填充金屬量。為了防止母材金屬的氧化和鐵離子污染，保證焊接坡口的質(zhì)量，采用機(jī)械加工的方法制備坡口，焊2所示接坡口形式及尺寸如圖。圖3焊接時背面充Ar保護(hù)圖2坡口形式及尺寸2．6保護(hù)氣體鎢極氣體保護(hù)電弧焊(GTAW)時，焊接過程中正面用99．99％Ar保護(hù)。為了保證根部焊縫不被氧化，影響其耐腐蝕性能，背面也需充99．99％Ar保護(hù)，如圖3所示。當(dāng)背面保護(hù)氣中的氧氣含量小于0．5％后才能進(jìn)行

8、焊接，背面氧氣含量用專用測氧儀進(jìn)行測量，如圖4背面氧氣含量專用測氧儀2009年第6期55俘擄生產(chǎn)應(yīng)用2．7焊接工藝參數(shù)的選擇及控制工件的冷卻速度過慢，鐵素體組織晶粒粗大，焊縫及熱由于焊接過程是一個快速加熱、快速冷卻的熱循影響區(qū)可能析出金屬問相，也會