双相不锈钢焊接工艺试验研究.pdf

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1、俘掳生产应用双相不锈钢焊接工艺试验研究上海振华港口机械(集团)股份有限公司(200125)刘建波付俊黄巍摘要介绍了ASTMA790UNS$31803双相不锈钢的性能特点。通过焊接工艺试验，确定了该双相不锈钢的焊接1二艺。采用适当的焊接工艺和技术措施，严格控制层间温度和焊接热输入，焊缝及热影响区获得了适当比例的铁素体+奥氏体双相组织。焊接接头具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。关键词：双相不锈钢焊接热输入焊接工艺中图分类号：TG4060前言2焊接工艺评定试验双相不锈钢具有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的2．1试验管材ASTMA790UNSS

2、31803双重性能试验管材ASTMA790UNSs31803(22—5型)属于，固溶组织中既有奥氏体组织又有铁素体组50％一种含氮的超低碳不锈钢织，且两种组织大约各占，是近几年发展比较快的第二代双相不锈钢，它是。一168种新型不锈钢材料试验采用的管材规格为6．3mm×11．0mm，管材中。它具有优良的力学性能、耐腐蚀性能，以及良好的焊接性，在石油及天然气的输送、铁素体组织含量为47％，其余组织为奥氏体，母材的金⋯海洋工程、化学工业等行业具有广阔的应用前景。相组织如图1所示，化学成分见表1，主要力学性能见一2一18—5型)相比步上海

3、振华港机公司为国外公司制造的采油平台项表。与第代双相不锈钢(，该钢进目中部分管道首次应用了牌号为ASTMA790UNS降低了C含量，提高了Mo的含量，同时加入了奥氏体形S31803的双相不锈钢。为充分了解双相不锈钢的性能成元素N，提高了该双相不锈钢的力学I生能和耐腐蚀能力。特点，保证焊接质量，对该钢进行了焊接工艺试验，通过试验基本掌握了该双相不锈钢的焊接工艺特点。1双相不锈钢的焊接特性双相不锈钢具有良好的焊接性，由于钢中C，S，P等杂质元素含量较低，焊接热裂纹、冷裂纹敏感性低。Fe—cr—Ni三元相图可知由，双相不锈钢在高温下是1

4、00％的铁素体，连续冷却过程中会发生铁素体组织向奥氏体组织转化的相变，在平衡条件下或非快速冷却条件下，部分铁素体会保留到室温，获得了适当比例的旧0图1母材的金相组织+奥氏体铁素体双相组织。如果双相组织中铁素体<25％含量，将导致强度和耐腐蚀性能的降低；如果铁表1ASTMA790UNSS31803钢化学成分(质量分数％)，素体含量>70％，也会降低耐腐蚀性能和低温冲击性CsiMnPSCrMoNiNFe”】能。双相不锈钢焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能0．0190．600．790．0220．00122．483．195．430．16余量取

5、决于焊接接头能否保持适当的铁索体+奥氏体双相组织。焊接工艺参数对焊缝及热影响区的组织有很大2．2焊接方法的影响一定的技术措施相结，合适的焊接工艺参数和为了保证焊接质量，控制焊接接头焊缝和热影响M’0合能够保证焊缝及热影响区的组织和性能。区的组织和性能，并结合实际生产情况提高生产效率收稿日期：2008—10—22的要求。对于小管径和薄壁管材采用钨极气体保护电542009年第6期钐r脚施锄‰生产应用蜉掳表2ASTMA790UNS$31803钢的力学性能弧焊(GTAW)一N元，而对于大管径及厚壁管材采用钨极气材金属高些，同时需含有定数量

6、的素。加N不体保护电弧焊打底+焊条电弧焊(SMAW)填充的焊接仅能延缓金属问相的析出，而且能提高焊缝金属的强方法。度和耐腐蚀性能。实际选用的焊丝牌号为BOEHLER—CN22／9NIG2．2．3焊接材料．0mmBOE，直径为；焊条牌号为A790UNS$31803HLERFOXCN22／9N—B3对于焊后不热处理直接使用的．2mm，直径为，化学成分双相不锈钢，选用的焊接材料化学成分镍含量要比母见表3。表3焊接材料熔敷金属的化学成分(质量分数，％)2．4焊接位置图4所示，直到焊缝厚度达到8mm后才能停止背面充。A施焊位置为全位置焊，即

7、管子倾斜45并固定，焊r保护。接方向为立向上，用钨极气体保护电弧焊打底并要求根部单面焊双面成形。2．5坡口形式对于焊接坡口形式，应尽量考虑焊接层数和填充金属量。为了防止母材金属的氧化和铁离子污染，保证焊接坡口的质量，采用机械加工的方法制备坡口，焊2所示接坡口形式及尺寸如图。图3焊接时背面充Ar保护图2坡口形式及尺寸2．6保护气体钨极气体保护电弧焊(GTAW)时，焊接过程中正面用99．99％Ar保护。为了保证根部焊缝不被氧化，影响其耐腐蚀性能，背面也需充99．99％Ar保护，如图3所示。当背面保护气中的氧气含量小于0．5％后才能进行

8、焊接，背面氧气含量用专用测氧仪进行测量，如图4背面氧气含量专用测氧仪2009年第6期55俘掳生产应用2．7焊接工艺参数的选择及控制工件的冷却速度过慢，铁素体组织晶粒粗大，焊缝及热由于焊接过程是一个快速加热、快速冷却的热循影响区可能析出金属问相，也会