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超級雙相不銹鋼怎么焊?


時間:2018-06-13 11:22  來源:未知   作者:admin  點擊:

1. 超級雙相不銹鋼的性能

對比奧氏體不銹鋼與超級雙相不銹鋼的化學成分及力學性能(見表1、表2),可知超級雙相不銹鋼的Cr、Mo含量顯著提高,有助于形成鐵素體,提高鋼的耐腐蝕性能。Mo能提高抗氯離子產生的點腐蝕和應力腐蝕性能。Ni是擴大奧氏體區的元素,與Cr配合以獲得雙相組織。添加N、Cu,Cu可以提高鋼對非氧化性介質的抗蝕能力,進一步擴大鋼的穩定性范圍。

 

雙相不銹鋼,2507不銹鋼,2205不銹鋼

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超級雙相不銹鋼具有良好的焊接性,選擇合適的焊接材料不易產生焊接熱裂紋和冷裂紋。焊接接頭具有良好的力學性能、耐應力腐蝕、點腐蝕及縫隙腐蝕性能。但是在焊接熱循環的作用下,焊接熱影響區多次受熱,易使鐵素體相增加且晶粒粗大;超級雙相不銹鋼的合金含量較高,過慢冷卻會導致有害相的析出。這些情況都可能破壞奧氏體及鐵素體間的相平衡關系,直接影響焊接接頭的力學性能和耐腐蝕性能。因此,應從焊接工藝方面采取適當措施進行改善或解決。

 

2. 超級雙相不銹鋼的焊接工藝

(1)焊接方法的選擇 管道全位置焊接的特點及华夏彩票多年不銹鋼焊接施工經驗,通常管道采用鎢極氬弧焊或氬電聯焊焊接方法。鎢極氬弧焊的能量集中、熱輸入量小、氣體對焊縫熔池的保護效果好、化學成分損耗最小、焊接質量容易控制,因此超級雙相不銹鋼焊接采用鎢極氬弧焊,能夠更好的控制焊接質量,保證良好的力學性能及抗腐蝕性能。

 

华夏彩票 (2)焊接材料的選擇 依據母材化學成分及力學性能,選擇型號為ER2594的焊絲,其化學成分如表3所示。ER2594焊絲的化學成分:wCr=25.5%,wNi=9.2%,wMo=3.5%,wN=0.25%。當PREN值大于40時,才允許稱這種焊縫金屬為“超級雙相不銹鋼”(PREN是在含氯的潮濕環境中抗腐蝕點的半定量指示值)。

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隨著我國對核電安裝技術自主研發力度的加大,核電工程用材料日趨國產化。目前上海大西洋焊接材料有限公司已具備生產超級雙相不銹鋼焊絲ER2594的能力,大大縮短了進口焊材的運輸周期,即降低成本。此外,依托項目已成功運用此焊材進行施焊活動。因此選用國產ER2594焊絲是可行的。

 

华夏彩票 (3)焊接參數的選擇 工藝試驗執行ASME B31.1及ASME Ⅸ(2001版至2003年補遺)及設計文件等相關要求。

 

华夏彩票 首先,坡口及焊道示意:試件母材型號為S32750,規格為f114.3mm×6.02mm,開V形坡口,坡口及焊道如圖1所示;焊材型號為ER2594,規格為f2.0mm。采用單面焊雙面成形焊接工藝,對打底層焊接質量要求高。電流過大,容易燒穿;電流過小,容易造成未熔合或未焊透。

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圖1    坡口及焊道示意

其次,焊接試驗參數:參考华夏彩票多年的不銹鋼焊接施工經驗,在采用相同的焊接方法、保護氣體、焊材,以及嚴格控制層間溫度、熱輸入的前提下,依據焊層分布、坡口尺寸、焊接電流等不同焊接參數進行4組試驗(焊接過程見圖2)。

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圖2    焊接過程

最后,焊接注意事項:第一,坡口加工尺寸應滿足WPS要求。

 

第二,焊件組對前應將坡口及距離坡口50mm的表面徹底清除,不應有水汽、磷化物、含碳材料(如:油、漆、垢、銹、毛刺及鹵素等),且不得有裂紋、夾層等缺陷。采取隔離堆放等適當措施,防止鐵元素對超級雙相不銹鋼的污染。

 

华夏彩票 第三,溫度低于10℃時,嚴禁施焊。

 

第四,焊件不得強行組對,做好防變形措施。

 

第五,嚴禁在坡口之外的母材表面引弧和試驗電流,并應防止電弧擦傷母材。施焊過程中應保證起弧和收弧處的質量,收弧時應將弧坑填滿。

 

华夏彩票 第六,焊接定位焊縫時,應采用與根部焊道相同的焊接材料和焊接工藝施焊。定位焊點數宜為2點、3點或4點且為均分固定,厚度不宜超過2/3管壁厚,以保證焊縫在正式焊接過程中不致開裂。若發現缺陷必須清除干凈。

 

第七,保護氣體采用氬氣,純度≥99.99%。

 

第八,嚴格按照選定的相關參數進行焊接,為了使焊接工藝試驗可覆蓋實際施工的大管徑、厚壁的管道,在試件過程中應使用盡量大的參數范圍。

 

第九,嚴格控制焊接熱輸入≤1500J/mm,在保證焊接質量的前提下,盡量采用小電流、快速焊、小的熱輸入、多焊層、多焊道進行施焊。

 

第十,嚴格控制層間溫度小于120℃。

 

华夏彩票 第十一,在后續焊道焊接前,須對前一焊道仔細進行外觀檢查并做層間清理,去除所有影響焊道間良好熔合的其他物質。打磨時要防止產生過熱區,保證焊縫表面成形良好。

 

(4)焊縫外觀檢查及無損檢測 焊縫外觀檢查執行ASME B31.1—2001版+2003補遺第136.4.2條,焊縫射線檢測執行 ASME Ⅴ—2001版+2003補遺(驗收執行ASME B31.1-2001第136.4.5條)。

 

(5)破壞性試驗 依據ASME Ⅸ及設計要求對超級雙相不銹鋼焊接工藝進行拉伸、彎曲等破壞性試驗,試驗項目及試樣數量如表4所示。

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經一系列試驗及查閱大量資料表明:①打底層電流過大時,嚴重影響焊接質量。②對比SJ-2、SJ-3及SJ-4試驗結果(見表5)可知,采用小電流、快速焊、小的熱輸入及合理控制焊接層數更有助于保證焊縫的耐腐蝕性能及奧氏體-鐵素體的相平衡(奧氏體、鐵素體相比例分別滿足30%~65%),從而獲得良好的焊接質量。

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3. 結語

(1)在嚴格控制層間溫度的前提下,合理控制焊接熱輸入量、多層焊、多道次及低熔敷率,鎢極氬弧焊能夠保證超級雙相不銹鋼的相平衡及耐腐蝕性。

 

(2)在保證焊接質量的前提下,盡量采用小電流、快速焊、小的熱輸入進行施焊。

 

(3)使用99.99%的純氬,且注意控制氬氣保護效果。

 

(4)可適當增大焊縫坡口角度,以便于控制熔合比,調整焊縫金屬成分,進而調節超級雙相不銹鋼的相平衡。

 

(5)奧氏體不銹鋼及超級雙相不銹鋼均具有良好的耐腐蝕性及焊接性,但是超級雙相不銹鋼耐氯化物應力腐蝕性能優于奧氏體不銹鋼,且產生熱裂紋的傾向較低。因此超級雙相不銹鋼已逐漸應用于海水及廢水處理裝置、造紙、石油化工設備等對耐腐蝕性能要求苛刻的環境,具有廣闊的應用前景。

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