超级双相不锈钢S32750焊接工艺的探讨

能源研究与管理2011(1)引言超级双相不锈钢即金相组织为奥氏体(F)+铁素体(A)，两项组织约各占50%左右，所以，其兼具奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的双重性能，具有良好的力学性能和耐腐蚀性能，但由于超级双相不锈钢价格昂贵，且焊接困难，所以目前在国内应用的案例还比较少。相对于普通双相不锈钢，超级双相不锈钢的合金程度更高，具有更加优异的抗点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂的能力，同时也具有更高的强度。因此，其应用前景很广泛的。所以，探讨超级双相不锈钢的焊接对保证工程焊接质量安全和其推广应用具有重要意义。1超级双相不锈钢的焊接性分析超级双相不锈钢焊接时，冷裂纹的敏感性小，有产生热裂纹的倾向，最突出的问题是如何保证焊接接头的耐腐蚀性能及低温冲击性能。焊接接头的相比例及金属间相是影响焊接接头耐腐蚀性能及低温冲击性能的关键因素。所以，在选择合适焊材的条件下，制定合理的焊接参数和层间温度，控制冷摘要：通过试验证明，采用合理的焊接参数，严格控制层间温度及线能量，氩弧焊能保证超级双相不锈钢焊接接头具有合理的相比例，及良好的低温冲击韧性和耐点蚀性能。对实际生产具有指导作用。关键词：超级双相不锈钢；相比例；低温冲击；点蚀中图分类号：TG406文献标识码：B文章编号：1005－7676（2011）01－0041-03DiscussiononS32750SuperDuplexStainlessSteelWeldingTechnologyWANGCang1，HUANGLong-fei2，WANGYan-qiu3（1.QualityControlDepartment,JunyeProcessEquipmentCo.,Ltd.,Jiangdu225267,Jiangsu,China;2.BoilerTechnologySupport,YinluHeavyIndustryCo.,Ltd.,Xiamen361111,Fujian,China;3.TechnologySupport,JianglianEnergyandEnvironmentalCo.,Ltd.,Nanchang330001,Jiangxi,China）Abstract:Thetestsdemonstratedthatthereasonablephaseproportionofthesuperdouble-phasestainlesssteelweldjoints,goodlowtemperatureimpacttoughnessandresistancetopittingcorrosioncouldbeguaranteedwhenadoptingreasonableweldingparameter,strictlymaintainingtheinterbeddedtemperatureandthelineenergyandusingtheargonarcweldingtechnique.Thetestshavetheinstructionfunctiontotheactualproduction.Keywords:superdouble-phasestainlesssteel;phaseproportion;lowtemperatureimpact;pitting超级双相不锈钢S32750焊接工艺的探讨王仓1，黄龙飞2，王燕秋3（1竣业过程机械设备有限公司质控部，江苏江都225267；2银鹭重工有限公司锅炉技术部，福建厦门361111；3江联能源环保股份有限公司技术部，南昌330001）投稿时间：2010-01-25作者简介：王仓（1982-），男，河南商丘人，学士，助理工程师，现从事锅炉压力容器焊接工艺及金属表面硬化研究。研究与探讨41··能源研究与管理2011(1)研究与探讨却速度以保证合理的相比例，减少金属间相的产生，是制定焊接工艺的关键所在。另外，在焊接制造过程中，对超级双相不锈钢坡口的清洁与保护，防止铁离子污染等对于保证其耐腐蚀性能也至关重要。2试验材料及焊接工艺2.1试验材料本试验采用牌号为UNSS32750的超级双相不锈钢钢板，厚度为10mm，其化学成分和力学性能分别见表1和表2。超级双相不锈钢的主要化学成分为Cr、Ni、Mo、N。其中Ni和N是促进和稳定奥氏体的元素，Cr和Mo是铁素体形成元素，所以，焊材合理的化学成分是保证超级双相不锈钢合理相比例的前提。本试验采用的氩弧焊，焊丝为ER2594，Φ2.4mm，其化学成分见表1。材料CSiMnPSCrNiMoNCuUNSS327500.0140.240.770.0230.00124.986.913.810.270.24ER2594(Φ2.4)0.0170.280.680.0230.00124.669.083.800.2480.60表1母材和焊材的化学成分（质量分数）/%表2母材的力学性能材料抗拉强度σb/MPa屈服强度σ0.2/MPa断后伸长率(G-=50mm)/%夏比冲击功Akv/J(20℃)硬度/HBUNSS32750899736292372692.2焊接工艺要点及工艺参数坡口形式、装配及焊接顺序见图1。焊接之前对坡口及其周围25mm范围内仔细打磨，并除油。为保证相比例及减少第三项金属相的产生，应合理控制冷却速度。冷却速度过慢，铁素体含量偏低，且有利于有害金属相析出。反之，则奥氏体含量偏低及氮在铁素体相中的析出。而冷却速度很大程度上取决于焊接线能量，但同时也要考虑工件的尺寸、焊接的环境温度等因素的影响。工件厚度大，焊接的环境温度低时，可适当提高线能量。焊接应尽量采用短弧作业，不摆动或稍微摆动，快速焊接，严格控制层间温度在120℃以下（测量点应在距离焊缝边缘20mm左右处）。本试验采用氩弧焊单面焊双面成型。焊缝第1~3道焊接时反面采用99.99%Ar进行保护，并且在始焊之前约1min提前通入氩气。具体焊接参数见表3所。图1焊接接头示意图3实验方法及结果3.1外观及射线检查经检验，试板表面无咬边、气孔、裂纹等缺陷，RTⅠ级合格。3.2弯曲实验按照JB4708-2000进行侧弯实验，弯曲角度为180°，支轨间距为63mm，弯心直径为40mm。弯曲后试样表面无裂纹。3.3拉伸实验按照JB4708-2000进行拉伸实验，其实验结果见表4。表3试板焊接的主要参数焊接方法焊材牌号焊层焊接电流A焊接电压V焊接速度mm/Min层间温度℃气流量L/minGTAWER25941-3106-10911-1374-96＜1068~10(焊枪)12~14(工装)GTAWER25944-5113-11611-1368-89＜848~1042··能源研究与管理2011(1)4试验结果分析从上述实验结果看，试板焊缝的抗拉强度高于母材的强度，满足强度需求。弯曲试样的表面均无裂纹产生，说明接头的完整性和延塑性良好。焊缝和热影响区在-40℃下的夏比冲击试验值均能满足ASTMA923-B冲击值≥53J的要求。通过金相组织分析及组织测定：焊接接头的焊缝和热影响区无第三相产生，焊缝区为奥氏体+43％~46%铁素体；热影响区组织为奥氏体+45％~51%铁素体。满足铁素体含量30％~60%的要求。点腐蚀腐蚀率为0mg/cm2·d。5结语（1）氩弧焊能保证超级双相不锈钢焊接接头的良好力学性能、相比例和耐腐蚀性能；（2）超级双相不锈钢的焊接应严格控制层间温度和焊接线能量，以控制冷却速度，从而得到合适的相比例及防止有害金属相的产生；（3）超级双相不锈钢对铁离子污染非常敏感，生产中一定要注意防止铁离子污染。参考文献李为卫,高蓉,吉玲康.线能量对2205双相不锈钢焊缝及热影响区组织的影响[J].热加工工艺,2007,36(3):7-9.赵海鸿,祁励春.00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢焊接工艺研究[J].焊管,2008,31(1):29-32.邢卓.双相不锈钢2205的焊接[J].管道技术与设备,2006(1)28-30.申艳丽,孟庆森,张丙静.焊接工艺对2205双相不锈钢焊接接头综合性能的影响[J].焊接,2007,(6):47-50.HenrikSieurin,RolfSandstrm.AusteniteReformationintheHeat-af-fectedZoneofDuplexstainlesssteel2205[J].MeterialsScienceandEn-gineering,2006,A418:250-256.研究与探讨表4拉伸试验结果3.4冲击实验冲击实验按照ASTMA923-B执行，试样为7.5mm×10mm×55mm的V型冲击试样，试验温度为-40℃，试验结果见表5。表5冲击试验结果3.5点蚀实验点蚀实验按照ASTMA923-C执行，将试样在6%FeCL3溶液中腐蚀24h，并且实验温度保持在22℃±1℃。腐蚀率为0mg/cm2d。3.6金相实验金相实验按照ASTMA923-A执行，腐蚀液为40%NaOH溶液，外加3V电压电解腐蚀，腐蚀时间为50s。焊缝区及热影响区的金相组织见图2。取样位置夏比V缺口冲击Akv/J焊缝区134、128、123热影响区164、152、157焊缝区热影响区图2焊接接头的组织形态250×[1][2][3][4][5]试样编号强度极限σb/MPa断裂位置1#912母材2#904母材43··