2205双相不锈钢焊接工艺的实验研究 - 副本.pdf

《2205双相不锈钢焊接工艺的实验研究 - 副本.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2205双相不锈钢焊接工艺的实验研究 - 副本.pdf（3页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、-10-论文广场石油与化工设备2010年第13卷2205双相不锈钢焊接工艺的实验研究梁晓刚1，达育清2，闫科2（1.甘肃省聚合物配混改性成套技术及装备工程技术研究中心，甘肃 兰州 730060）（2.天华化工机械及自动化研究设计院，甘肃 兰州 730060）摘 要 双相不锈钢因具有较高的强度、耐腐蚀性能和加工性能，广泛用于各类化工设备。本文以2205双相不锈钢为例分析了双相不锈钢的焊接工艺并完成了焊接实验。关键词 双相不锈钢；焊接工艺；试验作者简介：梁晓刚（1980），男，甘肃庆阳人，大学本科，工程师。表1 双相不锈钢与316L奥氏体不锈钢化学成分对比(质量分数，%)1 双相不锈钢简介双相不锈

2、钢是近年发展起来的一种新型不锈钢，它具有铁素体和奥氏体两种金相组织，具有良好的强度、耐腐蚀性能和加工性能。常用的双相不锈钢有2205、2304、2507等，其化学成分如表1所示，力学性能如表2所示。不锈钢牌号CCrNiMoN其它22050.0222.15.63.10.18S=0.00123040.022340.20.1S=0.00125070.0125740.27S=0.001316L0.01516.1710.162.11Mn1.84表2 双相不锈钢与316L奥氏体不锈钢力学性能对比不锈钢牌号密度(g/cm3)屈服强度(MPa)线型膨胀系数(10-6/)硬度22057.7041513.5HV2

3、5823047.8040013HV23025077.7555313HV304316L8.02717016.5HV221从表2可以看出，双相不锈钢的强度远大于316L等常用不锈钢，可以节约大量的材料，因此近年来发展迅速，广泛用于各类化工设备。2 双相不锈钢焊接性能分析12双相不锈钢兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的性能，其优良的性能主要靠适当比例的金相组织来保证，焊接参数对焊接接头的金相组织有很大影响，从而直接影响焊接接头的性能。若焊接过程中采用的线能量过低，冷却速度过快，则焊缝及热影响区就会产生过多的铁素体和氮化物，从而降低焊接接头的耐腐蚀性和韧性；若焊接线能量过高，冷却速度过慢，则焊缝及热影响

4、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。因此适当的焊接工艺参数和技术措施相结合才能保证焊缝及热影响区的金相组织和性能。双相不锈钢焊接的主要问题不在焊缝，而在热影响区。主要原因是：在焊接热循环作用下，热影响区处于快冷非平衡态，冷却后总是保留较多的铁素体，从而增大了腐蚀倾向和氢致裂纹(脆化)的敏感性。为了减少和防止焊缝和热影响区产生单相铁素体组织以及焊接热影响区的晶粒粗大，一般应采取以下工艺措施：（1）焊接时在不影响焊接接头质量的前提下尽量选用较小的焊接线能量，使焊接部位可以快速冷却。（2）采用窄焊缝多次焊接的方式，使层间温-11-第12期 梁晓刚等 2205双相不锈钢焊接工艺

5、的实验研究度小于100，同时施焊过程中焊条不允许作横向摆动。（3）与奥氏体不锈钢焊缝相反，接触腐蚀介质的焊缝首先焊，不接触腐蚀介质的焊缝最后焊。目的是利用后一道焊缝对前一道焊缝进行一次热处理，使焊缝和热影响区的单相铁素体组织转为奥氏体。如果要求接触介质的焊缝必须最后施焊，则在此焊缝上需加一道工艺焊缝，工艺焊缝焊后必须清除掉。（5）气体保护焊时保护气中加氮可以提高焊缝的耐蚀性，保护气的纯度应满足工艺要求。应采取有效的背面保护工装，有效的背面保护是保证焊接质量的前提。（6）双相不锈钢含有50%左右的铁素体，同样也存在475脆性，但不如铁素体不锈钢那样敏感。焊接时为了减少相脆化和475脆化，可以进行

6、980固溶处理，获得奥氏体铁素体双相组织的不锈钢。3 双相不锈钢2205焊接工艺参数12双相不锈钢可采用钨极惰性气体保护焊、惰性气体保护金属极电弧焊、埋弧自动焊、手工电弧焊等焊接方式。以双相不锈钢2205为例，提出了各种焊接方式的适用范围及相应的焊接工艺参数。焊条电弧焊适用于中、厚钢板的焊接，一般选用A312和A022Si牌号的碱性焊条，其焊接接头的力学性能见表3。无论是薄板，还是中、厚钢板的焊接，焊前均不需要预热，焊后也不要求进行热处理。表3 焊条电弧焊的焊接接头力学性能表焊条牌号抗拉强度b(MPa)硬度HV冲击韧度KU(J/cm2)焊缝接头焊缝熔合区热影响区母材距熔合线距离/mm粗晶区退火

7、区00.51.01.5A312768856199221239229221A022Si6256372202342492452421109777105焊条电弧焊的工艺参数可按表4选取，最终形成的熔敷金属的化学成分见表5，力学性能见表6。表4 焊条电弧焊的焊接工艺参数表焊条直径(mm)极性焊接电流(A)电弧电压(V)焊接速度(cm/min)线能量(kJ/cm)2.5DECP701102022801200.81.53.25DECP801102224801200.81.53.25DECP801102225801000.81.54.0DECP15016026281802200.81.5表5 焊条电弧焊熔敷

8、金属的化学成分（质量分数，%）CSiMnSPCrNiMoN铁素体含量0.020.800.800.0020.01423.009.503.000.1730表6 焊条电弧焊熔敷金属的力学性能0.2/MPab/MPa5（%）k/(J/cm2)0-40640850335540当使用钨极惰性气体保护焊时，只要将线能量控制在1025kJ/cm以内，层间温度控制在150以下，就能得到性能优良的焊接接头。表7是双相不锈钢2205钨极惰性气体保护焊的焊接工艺参数。表7 钨极惰性气体保护焊的焊接工艺参数表焊丝直径(mm)极性焊接电流(A)电弧电压(V)焊接速度(cm/min)线能量(kJ/cm)气体流量(L/min

9、)2.0DECN8010091240700.81.58152.4DECN1101401013801300.81.58153.2DECN1701801819120130-815-12-论文广场石油与化工设备2010年第13卷4 双相不锈钢2205焊接实验为了更好地保证焊接质量，对2005的焊接性能进行了试验研究。焊接方式选用埋弧自动焊，焊丝选用AVESTA2205，焊丝直径为3.2mm，焊剂选用AVESTA805。具体实施方法是：对焊焊接16mm的2205钢板，以3个不同线能量进行焊接，具体工艺焊接参数见表8，焊接试板的性能检验结果如表9所示。表8 埋弧自动焊焊接实验工艺参数表表9 焊接试样的性

10、能参数表试样编号焊丝直径(mm)电源极性焊接电流(A)电弧电压(V)焊接速度(cm/min)焊接线能量(kJ/cm)A13.2DECP440450303250521416A23.2DECP37038026285355911A33.2DECP510520333548501921试样编号冲击吸收功AK-40/J铁素体含量（体积分数，%）FeCl3溶液腐蚀速率（mg/cm2）焊缝热影响区123123A111712312114915115242.32.900.10A272777111711512058.53.400.20A35557609910510437.14.500.28很显然，A1试板的线能量最

11、合适，焊接效果最好。A2试板线能量偏低，导致铁素体含量偏高，A3试板则线能量偏高，使得冲击性能和耐腐蚀性能都有所下降。5 结论在焊接2205双相不锈钢时，为保证焊接接头和热影响区的强度和耐腐蚀能力，必须选择合适的焊接工艺和焊接参数，本文提出了2005双相不锈钢常用的焊接参数，但针对某种具体的焊接过程时，还需进行焊接实验以确定最佳的焊接工艺和焊接参数。参考文献1 于启湛，丁成钢，史春元编.不锈钢的焊接M.北京：机 械工业出版社，2009：51354.2 岳斌，马鹏举，王大治，原进秋，孙红先.2205双相不锈 钢的焊接工艺研究J.化工机械，2009，36(1)：58.收稿日期：2010-2010-10-21；修回日期：2010-11-11简 讯根据民政部民函201052号文批复，中国石油和化学工业协会自2010年5月10日起，正式更名为中国石油和化学工业联合会。为此，自该日起，原中国石油和化学工业协会主管的报纸、期刊、网站所标注的主管单位由中国石油和化学工业协会更改为中国石油和化学工业联合会。我刊关于石油和化工设备杂志主管单位更名的请示已获国家新闻出版总署新出审字2010566号文批复同意，自即日起，石油和化工设备杂志主管单位更名为中国石油和化学工业联合会，其它登记项目不变。（本刊编辑部）