淺談雙相不銹鋼S31803的焊接試驗(yàn)

淺談雙相不銹鋼S31803的焊接試驗(yàn)

雙相不銹鋼S31803的焊接性能是其應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。在實(shí)際應(yīng)用中，焊接接頭的質(zhì)量直接影響著整個(gè)設(shè)備的使用壽命和安全性。因此，對(duì)S31803的焊接性能進(jìn)行深入研究和試驗(yàn)具有重要意義。為了更好地了解S31803的焊接特點(diǎn)，我們進(jìn)行了大量的焊接試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，S31803的焊接接頭具有很好的塑性和韌性，無(wú)常溫脆性，抗晶間腐蝕性和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能均有明顯提高。同時(shí)，S31803也保持了鐵素體不銹鋼的475℃脆性和導(dǎo)熱系數(shù)高等特點(diǎn)。這些優(yōu)良的性能使S31803雙相不銹鋼廣泛應(yīng)用于石油化工設(shè)備、海水與廢水處理設(shè)備、輸油輸氣管線、造紙機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。在試驗(yàn)中，我們還確定了S31803的焊接工藝。由于S31803雙相不銹鋼中鐵素體含量一般在40%～50%之間，其余組織為奧氏體，因此在焊接接頭中單相鐵素體在冷卻過(guò)程中會(huì)形成適量的奧氏體，使焊接接頭的鐵素體組織與奧氏體組織的比例趨于平衡。這樣既可改善雙相不銹鋼焊接熱影響區(qū)的塑性和韌性，又確保了雙相不銹鋼的抗應(yīng)力腐蝕和點(diǎn)蝕能力。同時(shí)，我們還要注意控制焊接接頭的冷卻速度，避免過(guò)快或過(guò)慢的冷卻會(huì)影響焊接接頭的質(zhì)量。總之，S31803雙相不銹鋼具有優(yōu)異的性能，在實(shí)際應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用前景。通過(guò)對(duì)其焊接性能的深入研究和試驗(yàn)，我們可以更好地了解其特點(diǎn)，制定出適合的焊接工藝，為實(shí)際應(yīng)用提供更好的保障。雙相不銹鋼S31803的含鎳量較低，雜質(zhì)極少，不易形成低熔點(diǎn)液膜，同時(shí)保留了鐵素體不銹鋼的高導(dǎo)熱系數(shù)和小膨脹系數(shù)的性能，因此對(duì)熱裂紋的敏感性比奧氏體不銹鋼小。此外，雙相不銹鋼S31803含有50%左右的奧氏體組織，因此韌性高，產(chǎn)生冷裂的傾向也較小。雙相不銹鋼焊接接頭的力學(xué)性能和耐蝕性能取決于焊接接頭的相比例，因此焊接時(shí)需要保證鐵素體含量不少于30%，減少金屬間相的產(chǎn)生。除了合金元素的影響外，焊接時(shí)的熱循環(huán)對(duì)相比例及金屬間相的產(chǎn)生影響也很大。因此，在正確選擇焊材的前提下，選擇合理的焊接參數(shù)，控制層間溫度、冷卻速度等是非常重要的。為了保證焊接質(zhì)量，控制焊接接頭熱影響區(qū)的組織和性能，我們采用非熔化極惰性氣體保護(hù)焊絲打底，電弧焊填充蓋面進(jìn)行S31803的焊接。在焊接材料的選擇方面，由于焊接特點(diǎn)，焊縫金屬凝固和冷卻時(shí)間很快，所以選用的焊接材料的化學(xué)成分與母材不能相同，其鎳含量要高于母材金屬，同時(shí)含有一定數(shù)量的氮元素，以促進(jìn)焊接接頭熱影響區(qū)在高溫下形成的單相鐵素體組織冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變成奧氏體組織。因此選用的焊絲牌號(hào)為ER2209，焊條牌號(hào)為E2209。在保護(hù)氣體的選擇方面，我們需要選擇適合雙相不銹鋼焊接的保護(hù)氣體，以保證焊接接頭的質(zhì)量。經(jīng)過(guò)焊接試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，S31803焊接過(guò)程中如果僅采用氬氣進(jìn)行保護(hù)，焊縫金屬中的氮元素會(huì)擴(kuò)散并抑制鐵素體組織向奧氏體組織的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致鐵素體組織含量超標(biāo)。因此，在焊接過(guò)程中，應(yīng)添加適量的氮?dú)猓s2.5%～3%），以防止氮元素?cái)U(kuò)散，確保焊縫金屬中的單相鐵素體組織能夠按照需要的數(shù)量在冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)變成奧氏體組織。在選擇焊接坡口形式時(shí)，應(yīng)盡量減少焊接層數(shù)和金屬填充量，以便于控制焊接接頭的組織和性能。為了保證焊接坡口的質(zhì)量，防止母材金屬氧化和鐵離子污染，應(yīng)選用機(jī)械加工的方法進(jìn)行坡口的制備。焊接坡口的形式和尺寸應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行選擇。在焊接前，應(yīng)采用機(jī)械和化學(xué)清洗的方法，對(duì)焊接坡口及其兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)的油脂、氧化皮、灰塵和污染物等進(jìn)行徹底清理。焊接前，還應(yīng)使用配比35%HN03混合5%HF的酸液對(duì)坡口內(nèi)側(cè)10～15mm進(jìn)行必要的酸洗，以消除雜質(zhì)等對(duì)焊縫金屬的影響。焊接完成后，應(yīng)使用專用的不銹鋼絲刷擦刷焊縫，以防止雙相不銹鋼耐腐蝕性能的下降。在焊接過(guò)程中，控制焊接接頭的冷卻速度是最重要的措施之一。為此，應(yīng)控制焊接過(guò)程中的熱輸入，一般控制在15～30kJ/cm。線能量太小會(huì)導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生過(guò)多的鐵素體和氮化物，從而降低焊接接頭的耐腐蝕抗力和韌性；線能量太大會(huì)導(dǎo)致焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生過(guò)多的奧氏體組織，同時(shí)高溫停留時(shí)間長(zhǎng)會(huì)析出金屬間相，降低焊接接頭的耐腐蝕性和韌性。焊接時(shí)，線能量和層間溫度應(yīng)根據(jù)焊件的壁厚和環(huán)境溫度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在焊接過(guò)程中，應(yīng)采用Ar+N2混合保護(hù)氣，防止鐵素體含量超標(biāo)。焊接時(shí)，焊槍不應(yīng)擺動(dòng)，焊接速度適當(dāng)加快。蓋面焊縫必須一次焊接完成，確保焊縫組織均勻。盡量采用多層多道焊接，層間溫度應(yīng)小于150℃，并嚴(yán)格控制焊接線能量。最后，需要進(jìn)行S31803雙相不銹鋼的焊接工藝評(píng)定，以確保焊接質(zhì)量符合要求。經(jīng)過(guò)大量的焊接試驗(yàn)，我們深入了解了S31803雙相不銹鋼的性能特點(diǎn)和焊接特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行了S31803雙相不銹鋼的焊接工藝評(píng)定，并選擇了最適合該鋼種的焊接工藝。具體的焊接工藝參數(shù)詳見(jiàn)表4，而焊接工藝評(píng)定的試驗(yàn)結(jié)果則見(jiàn)表5。我們使用了三種不同的焊接方法，分別是氬弧焊（GTAW）、手工電弧焊（SMAW）和手工電弧焊（SMAW）。填充金屬型號(hào)分別為ER2209、E2209和E2209，直徑分別為?2.5、?3.2和?3.2。焊接電流、電弧電壓、焊接速度和線能量等參數(shù)也有所不同，具體數(shù)值見(jiàn)表4。通過(guò)我們的焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，我們得出了如下結(jié)論：S31803雙相不銹鋼的焊接接頭具有良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。在試驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)填充金屬型號(hào)為E2209的手工電弧焊（SMAW