双相不锈钢复合钢板的焊接-焊条焊丝不锈钢焊丝不锈钢焊条镍基焊条.DOC

双相不锈钢复合钢板的焊接 摘要：阐述了双相不锈钢复合钢板的焊接性，通过焊接工艺评定确定了焊接工艺参数，并将其应用在焊接工程中，获得了满意的焊接质量，满足了设计与规范要求，为同种材料的焊接积累了宝贵的经验。 关键词：双相不锈钢；复合钢板；焊接 中图分类号：TG457.1 文献标识码：B 本单位施工的重庆万州索特百万t/a真空制盐工程蒸发罐材料采用双相不锈钢复合钢板，该钢板是采用3mm厚的双相不锈钢2205作为复材，16MnR/Q235C钢板作为基材的复合钢板。以（3 20）mm的2205 16MnR复合钢板为例介绍双相不锈钢的焊接。 1 焊接特点 2205钢为超低碳的奥氏体－铁素体不锈钢（简称双相不锈钢），在通过固溶处理后，钢中大约含有50％～60％的奥氏体和50％～40％的铁素体组织，该钢具有良好的韧性、强度和焊接性，由于该钢Cr当量与Ni当量比值适当，在高温加热后仍保留有较大量的一次奥氏体组织，又可使二次奥氏体组织在冷却中生成，结果钢中的奥氏体相总量不低于30％～40％，因而使钢具有良好的耐腐蚀性能，因母材中含有较高的N，焊接近缝区不会形成单相铁素体区，奥氏体含量一般不低于30％。 双相不锈钢因其奥氏体及铁素体的双相组织而兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的焊接特点，其焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能取决于接头能否保持适当的相比例，但焊接接头近缝区由于受到焊接热循环的影响，其过热区段的铁素体晶粒会不可避免地粗大或铁素体相增多，从而降低力学性能及该区段的耐蚀性。因此过渡层及复层焊缝的焊接是该双相不锈钢复合钢板的焊接重点与关键，应从焊接工艺方面采取改善措施，以促进奥氏体相的析出。 过渡焊缝及复层焊缝的焊接应选用奥氏体形成元素（Ni，N等）含量较高的焊材作为填充金属，以促进焊缝的铁素体向奥氏体转变，并减少过渡焊缝金属的稀释率，保证其形成较为适当的相比例。焊接过程中，由于不锈钢钢芯电阻大（约为碳钢的4～5倍），易造成药皮发红开裂，影响焊接工艺的稳定和焊接质量，因此应尽量选择小的焊接电流。 2 焊接工艺评定 2.1焊接方法的选择 复合钢板常用的焊接方法有焊条电弧焊、钨极惰性气体保护焊、熔化极惰性气体保护等，根据真空制盐蒸发罐的结构形式，并从施工进度及经济方面考虑，决定采用焊条电弧焊，焊条电弧焊可以满足异种钢熔合比小、稀释率低的焊接要求。 2.2焊接材料 复合钢板基层16MnR的焊接选用CHE507焊条，直径为3.2mm3.2，4.0 mm。过渡层的焊接材料选择难度大，通过比较焊条的化学成分，并运用不锈钢组织图（舍夫勒图）进行分析，最终选定AVESTA P5不锈钢焊条焊接过渡层，AVESTA2205焊条作为复层的焊接材料，熔敷金属的化学成分见表1。 表1 熔敷金属化学成分（质量分数）（％） C Mn Si Cr Ni Mo Cu S P V N Ti Nb Ta CHE507 0.087 1.20 0.56 0.048 0.011 0.001 0.046 0.010 0.027 0.046 － － － P5 0.021 1.14 0.81 22.46 13.55 2.73 0.07 0.011 0.019 0.066 － － － 2205 0.03 0.6 0.90 21.7 9.9 2.92 0.07 0.015 0.022 － 0.14 0.01 0.02 2.3坡口形式的确定 根据真空制盐蒸发罐的受力要求，结合现场的具体施工条件，在保证焊缝质量的前提下，应尽量减少焊缝金属的填充量，尤其是复层侧焊缝的填充量，结合过渡层的焊接特点，选用如图1所示的非对称X形坡口形式。 2.4焊接设备 焊接设备选用ZX7400逆变弧焊电源，直流反接。 2.5焊接工艺评定 双相不锈钢复合板为本单位首次焊接，依据GB 150－1998《钢制压力容器》、GB/T 13148－1991《不锈钢复合钢板焊接技术条件》及用JB 4708－2000《钢制压力容器焊接工艺评定等标准的要求，并结合建设单位的要求及现场施工的实际情况进行了平焊及横焊的焊接工艺评定。焊接工艺评定试验包括接头的拉伸试验、弯曲试验、冲击韧性试验、过渡层及复材焊缝金相试验、复材焊缝金属的晶间腐蚀及点蚀试验（ASTMA923-C），试验结果表明均满足设计及规范要求。 2.6焊接工艺参数 焊接工艺参数见表2，焊缝层道布置图见图2。 表2 焊接工艺参数 焊接位置 焊材及直径/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 焊接速度/(mm·s-1) 平焊 CHE507/3.2 125～135 23～25 1.8～2.2 CHE507/4.0 165～170 23～26 1.8～3.0 P5/3.2 95～110 22～24 2.5～3.0 2205/3.2 90～110 22～24 2.5～3.5