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1、316L超低碳不锈钢埋弧焊焊接工艺探讨炼油与化TREnNINGANDCHEMICALINDUSTRY第20卷316L超低碳不锈钢埋弧焊焊接工艺探讨孔祥宇(大庆石化公司质量安全环保处,黑龙江大庆163714)摘要:316L超低碳不锈钢的物理特性与碳钢的差异较大,采用埋弧焊焊接不锈钢时,在同样的热输入下,不锈钢母材的熔化速度和对焊丝伸出端的预热作用比碳钢大得多.在大量焊接试验的基础上,分析了不锈钢埋弧焊的特点,提出了不锈钢埋弧焊合理的焊接工艺,使不锈钢母材及焊丝的熔化速度和焊缝金属凝固速度平衡,从而避免了焊缝中心区热裂纹和热影响区
2、耐蚀性降低,保证了焊接施工质量.关键词:316L埋弧焊;耐蚀性;热裂纹中图分类号:TG4文献标识码:B文章编号:1671—4962(2009)O1一OO44—02大庆石化公司承接了甘肃省白银市银光集团新建20kt/aTDI装置的3台316L超低碳不锈钢压力容器的制造任务.该器为三类压力容器,操作介质为剧毒介质.设备所使用的母材为316L,厚度6=l6mm,此类奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能,在炼油化工压力容器设备中大量采用.但与碳钢相比,316L超低碳不锈钢又有其物理性能方面的特殊性,在埋弧焊焊接工艺参数的选用上有与碳钢不同
3、的特点.文中针对316L超低碳不锈钢埋弧焊焊接工艺参数的选取进行了探讨,确定了最佳的施工方案.1316L埋弧焊焊接特点分析1.1316L的比电阻对焊丝熔化速度的影响316L与碳钢物理性能比较见表1.表1316L与碳钢物理性能比较由表1可见,316L与碳钢的比电阻和电导率均有较大的差异,这就决定了其焊接工艺不同.熔化焊中用于加热和熔化焊丝的总热量JpI主要由2部分组成,即:=,?"+,?尺s(1)式中-加热和熔化焊丝的热量,J;卜焊接电流,A;u电弧电压,V;尺广焊丝伸出长度的电阻,Q.由(1)式可见,加热和熔化焊丝的热量Pm是
4、单位时间内电弧热(,?")和焊丝伸出端产生的电阻热(,?R)提供的能量.埋弧焊时焊丝伸出长度上产生的电阻热对焊丝起着预热作用,由于埋弧焊采用的焊接电流较大,焊丝伸出长度产生的电阻热对焊丝的预热作用不可忽视l1.不锈钢焊丝的比电阻约为碳钢焊丝的5倍,与碳钢相比,焊丝伸出长度对焊丝的预热作用明显,显着地加快了焊丝熔化速度.1.2不锈钢的低热导率对母材熔化速度的影响不锈钢的热导率为碳钢的1/3左右(见表1).焊接316L不锈钢时,焊接熔池的热量传导速度比碳钢要低得多,先焊的焊接熔池对后焊的不锈钢母材的预热作用明显,在同样的焊接工艺参
5、数下,不锈钢母材的熔化速度比碳钢母材的熔化速度要快.1.3316L埋弧焊特点由于316L不锈钢固有的物理性能,和碳钢相比,在同样焊接工艺参数下,不锈钢焊丝的熔化速度和母材的熔化速度比碳钢要大得多,只有在焊接碳钢的焊接工艺参数基础上做适当调整才能获得理想的焊接接头.1.3.1焊缝中心区的热裂纹316L不锈钢的物理特性是热导率小,因此在焊接局部加热和冷却条件下,焊接接头部位的高温停留时间较长,焊缝中心区在高温时承受较高的拉伸应力与拉伸应变,这是产生热裂纹的基本条件之一,而316L不锈钢焊缝通常联生结晶形成方向性很强的粗大柱状晶组织
6、,这是产生热裂纹的基本条件之---t21.1.3.2热影响区耐蚀性降低热影响区耐蚀性降低主要原因是奥氏体晶界析出碳化铬造成晶界贫铬所致.由于316L不锈钢的比电阻值高,热导率小,且埋弧焊热输入较大,影响了焊接接头热影响区的冷却速度,更易产生此类缺陷I引.2009年第1期孔祥宇.316L超低碳不锈钢埋弧焊焊接工艺探讨452焊接工艺实验及分析针对316L不锈钢埋弧焊特点,选择2组不同规格316L埋弧焊的焊接工艺参数进行比较性焊接实验.试板母材用316L,6=14mm和6=16mm两组,试板规格为600mm~150mm,焊丝HW—H
7、316L,焊丝直径4mm,焊剂SJ一601,40～60目『31.焊丝去油污,焊剂按规定温度烘干,实验结果见表2.表2两组焊接实验结果3实验结果分析由1,2组焊接实验结果对比可以看出,在相同的焊接电流和电弧电压下,提高316L不锈钢埋弧焊的焊接速度,焊缝成形良好,按JB4708—2000《钢制压力容器焊接工艺评定》的要求,拉伸,弯曲试验合格;显微金相检验合格:母材为奥氏体,热影响区为奥氏体,焊缝为枝晶状奥氏体+铁素体;晶间腐蚀按GB/T4334.5—2000验收合格.分析实验结果可知,由于316L不锈钢本身的物理特性,在相同的焊
8、接电流和电弧电压的作用下,316L不锈钢母材及焊丝的熔化速度比碳钢要快得多,只有将焊接不锈钢时的焊接速度提高,以降低焊接热输人,才能避免焊缝中心区热裂纹产生.同时,选用直径较细的焊丝,提高焊接接头的冷却速度,尤其是减小热影响区的高温停留时间,提高其耐蚀性.另外,值得注意的是3
