铁素体不锈钢430焊接性评定报告.doc

铁素体不锈钢430焊接性评定试验报告 一、铁素体不锈钢的焊接特点： 1、要求低温预热 高铬铁素体不锈钢在室温时韧性较低,焊接时焊接接头易形成高温脆化,在一定条件下可能产生裂纹。通过预热，使焊接接头处于富有韧性的状态下施焊，能有效地防止裂纹的产生；但是焊接时的热循环又会使焊接接头近缝区的晶粒急剧长大粗化，而引起脆化。为此，预热温度的选择要慎重，一般控制在100-200℃，随着母材金属中含铬量的提高，预热温度可相应提高。但预热温度过高，也会使焊接接头过热而脆 2、475℃ 475℃脆性是高铬铁素体不锈钢焊接时的主要问题之一。杂质对475℃脆性有促进作用，因此，需提高母材金属和熔敷金属的纯度，缩短铁素体不锈钢焊接接头在这个温度区间的停留时间，以防止 一旦出现475℃脆性，可以在600 3、焊接材料的选择 对于可以焊前预热或焊后进行热处理的焊接构件，可选用与母材金属相同化学成分的焊接材料；对于不允许预热或焊后不能进行热处理的焊接构件，应选用奥氏体不锈钢焊接材料，以保证焊缝具有良好的塑性和韧性。 铁素体不锈钢的焊接方法通常采用焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊和埋弧焊等。当采用同质的焊接材料时，焊缝金属呈粗大的铁素体组织，韧性很差。通过焊后热处理，焊接接头的塑性可以得到改善，韧性略有提高。用同质焊材焊成的焊缝其优点是：焊缝与母材有一样的颜色和形貌，相同的线膨胀系数和大体相似的耐蚀性，但抗裂性不高。用异质奥氏体焊材所焊成的焊缝具有很好的塑性，应用较多，但要控制好母材金属对奥氏体焊缝的稀释。用异质焊条施焊，通过“5、操作要点”可减少高温脆化和475℃脆化，防止裂纹的形成 鉴于多方面的适应性，本次评定试验拟采用奥氏体不锈钢焊接材料，且考虑到铁素体不锈钢母材（高Cr无Ni）对焊接接头的稀释作用，决定选择较高Ni含量的ER308 4、焊后热处理 对于同质材料焊成的铁素体不锈钢焊接接头，热处理的目的是使焊接接头组织均匀化，从而提高其塑性及耐蚀性。焊后热处理温度为750-800℃，空冷。用奥氏体焊材所焊成的焊缝可免去 5、操作要点 焊接过程中，尽量减少焊接接头在高温的停留时间，有助于焊接接头的热影响区铁素体组织的晶粒不致很快长大，从而提高焊接接头塑性。可采取焊后强制的冷却方式来减少高温脆化和475℃脆化，防止裂纹的形成。 1） 无论采用何种焊接方法，都应采用小的热输入的焊接参数，选用小直径的焊接材料。 2） 采用窄焊缝技术和快的焊接速度进行多层多道焊。焊接时，焊接材料不允许进行摆动施焊。 3） 多层焊时，要严格控制层间温度在150℃ 4） 采用强制冷却焊缝的方法，以减少焊接接头的高温脆化和475℃脆性，同时还可以减少焊接接头的热影响区过热。其方法是通氩冷却或通水冷却、 二、焊前准备 基于以上的种种考虑，所采取的焊接设备、焊接评定用材料、试板坡口形式等如下： 1、焊接设备 设备选用日本产（OTC）P—300交直流氩弧焊机，焊接电源为直流陡降外特性，由两只流量计来控制正面和背面的保护气体。 2、焊接评定用材料 对厚度为4毫米的B430-1板进行焊接工艺试验。其化学成份和机械性能列于表1；填充金属用ER309L的焊丝，其化学成份见表2 表1 B430-1 化学成份（％）和机械性能 C S P Si Mn Cr Ni σb（MPa） δ5（％） 0.050 0.0060 0.023 0.300 0.255 15.88 0.155 550 22.3 表2 ER308L的化学成份 C S P Si Mn Cr Ni σb（MPa） δ5（％） 0.040 0.002 0.023 0.430 1.86 19.85 9.80 590 45 表3 保护气体分析（升） 材料 纯度 N2 O2 H2 H2O 露点 氩气 ＞99.99% ＜100ppm ＜15ppm ＜5ppm ＜30ppm －50 3、试板坡口形式 由于焊接层数的增多，在焊接过程中会产生较大的变形和焊后收缩。因此，坡口尺寸的制定原则为尽量减少焊接层数和焊缝金属填充量。具体坡口形式见图3： 图3 试板坡口形式 4、焊件和焊丝的清洗 坡口两侧各20mm范围内应打磨呈现金属光泽，以上范围内及坡口表面上的水、锈和油污等有害物质应清理干净；焊丝表面应清除油锈。 四、焊接工艺评定试板试验 对焊接工艺规范参数进行认真选择，是保证B430-1板焊接质量的前提。影响因素主要有保护条件和焊接规范。 1、焊接保护效果 1.1 喷嘴流量选择 由于喷嘴的气流直接对焊接熔池进行保护。因此它的保护效果是影响焊缝质量的重要因素。在焊枪结构固定以后，涉及保护效果的主要有喷嘴距工件距离和喷嘴流量。由于喷嘴距工件的距离增大会使空气侵入熔池