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双相不锈钢焊接工艺分析
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摘要:本文主要介绍了S32205双相不锈钢的焊接性能及焊接工艺,控制铁素体与奥氏体的比例,保证接头的性能,是S32205不锈钢焊接的基本要求。根据S32205不锈钢的焊接特点,采用合适的坡口形式和掌握合理的焊接线能量是满足S32205不锈钢焊接要求的关键。通过工艺评定,选择电极电弧焊方法,获得合适的焊接参数,取得了满意的效果,可应用于相关工程中。
关键词:双相不锈钢;S32205;工艺;分析
铁素体-奥氏体双相不锈钢是目前应用最广泛的不锈钢材料之一。S32025双相不锈钢不仅具有较高的结构强度和疲劳强度,而且具有良好的低温韧性、抗点蚀性和抗应力腐蚀裂纹敏感性。本文介绍了双相不锈钢的焊接工艺及注意事项。
1双相不锈钢的焊接性
S32205双相不锈钢的主要合金元素为22%左右的Cr、5%左右的Ni、3%左右的Mo、0.15%左右的N。在正常输送状态下,其组织为50%左右的铁素体和50%左右的奥氏体,因此冷裂纹倾向较小。双相不锈钢S32205焊接时,最为薄弱的区域为热影响区,相对于母材和焊缝区,其热影响区含有较多的铁素体,降低了耐腐蚀性和增大氢致裂纹的可能性。双相不锈钢S32205含有50%的铁素体,因而也存在475℃脆性和在铁素体中析出的σ相的脆化的可能性,但与铁素体不锈钢相比,可能性大大降低。
2双相不锈钢焊接要点分析
(1)为了获得更好的焊接质量,为了保证焊接接头良好的熔合,尽量选择较小的焊接电流、焊接电压和较快的焊接速度,并且焊接零件可以快速冷却,以快速跳过450-850℃的区间。
(2)为防止晶粒过度长大,尽量采用多层多道焊方法,同时采用直线条焊方法,尽量避免水平摆动。
(3)与奥氏体不锈钢不同,与腐蚀性介质接触的焊缝应首先焊接,最后焊缝不与腐蚀性介质接触。其目的是利用后焊缝的热量对第一焊缝进行一次加热,以提高与腐蚀介质接触的焊缝的性能。
3双相不锈钢S32205焊接工艺试验
以某工程为例,该双相不锈钢焊接时采用了手工电弧焊的焊接工艺。
表1S32205双相不锈钢化学成分
S32205双相不锈钢可以采用CO2气体保护焊、埋弧自动焊、手工电弧焊等焊接方法。通过相关资料查阅,手工电弧焊虽然焊接效率偏低,但焊接的机械性能和耐腐蚀性能更具有优越性,因此本工艺评定采用手工电弧焊的焊接方法。试验所用母材为厚度为25mm的S32205双相不锈钢。试验所用手工焊焊材为GES-2209。表1为S32205双相不锈钢母材的化学成分,表2为S32205双相不锈钢母材的机械性能。
下面对S32205双相不锈钢手工电弧焊为例作简要介绍。焊接用试件的坡口采用机械加工方式,开X型坡口,坡口为不对称双面坡口,如图1所示。焊前将坡口及其两侧各50mm范围内进行打磨,除去表面的油污、灰尘等。所有使用的工具皆为不锈钢专用工具。焊接过程中层间温度<100℃。表3为S32205双相不锈钢手工电弧焊工艺参数,表4为S32205双相不锈钢焊后力学性能。以上试验所得的各项数据都符合《材料与焊接规范》要求,达到S32205双相不锈钢母材的最小值。
图1焊接试板坡口
4焊接注意事项
(1)焊接材料要选用比母材含Ni最高的双相钢焊材,通常W(Ni)相对于母材应增加2%-3%,保证焊态下焊缝组织中具有适合的组织成分。
(2)焊接时不需要预热、后热,一般不进行热处理。尽量采用多层多道焊,层间温度<100℃。
(3)施工现场应无水、油、油漆等污染物,同时还应避免碳钢、铜、低熔点金属对不锈钢的污染,工件放在木垫或不锈钢垫板上。
(4)双相不锈钢S32205的焊接热输入不仅有最大值,还有最小值的限制,一般在0.5kJmm~3kJ/mm的范围内。
5结束语
双相不锈钢S32205焊接后的性能主要由焊缝化学成分和金相组织所决定的。焊接过程中,若焊接电流电压过小,焊后冷却速度过快,其焊缝及热影响区就会产生较多的氮化物和铁素体,从而降低焊接接头的耐腐蚀性和韧性;若焊接电流电压大,冷却速度过慢,其焊缝及热影响区可能析出金属间化合物,也会使焊接接头的耐腐蚀性和韧性降低。双相不锈钢S32205这些特性决定了其在焊接过程中须选择合适的焊接电流、电压和焊接速度,以及合适的运条方法,因此在施工过程中必须严格执行相关的焊接工艺规范,才能减少因为焊接而带来的性能的降低。
参考文献
[1]张其枢,堵耀庭.不锈钢焊接[M],北京:机械工业出版社,2000.
[2]赵川儒.双相钢(S32205)焊接性的研究[J]中国化工装备,2016(4):33-38.
[3]陈森,严铿,王为华.基于国产核级焊材的2205双相不锈钢焊接接头性能分析[J]焊接技术,2016(7):26-29.
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