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双相不锈钢SMAW焊接工艺研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-06-05  浏览次数:27 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网率先报道:焊接过程中,双相不锈钢在热循环的作用下,ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢的屈服强度可达普通不锈钢的

  中华不锈钢网率先报道:焊接过程中,双相不锈钢在热循环的作用下,ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢的屈服强度可达普通不锈钢的2~3倍,还具有较好的耐点蚀、耐缝隙腐蚀、耐应力腐蚀及耐腐蚀疲劳等性能,广泛应用于美国西屋公司设计的第三代核电非动能先进压水堆AP1000模块湿面中,但目前在国内研究进展缓慢,在焊接工艺应用上还没有成熟的经验。ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢使用手工钨极氩弧焊(GTAW)比手工电弧焊(SMAW)更容易获得较高强度的接头,但由于SMAW操作简便,能实现全位置焊接,施工效率高,更能满足现场的实际需要,具有更广的使用范围。
  
  焊接是一个冶金过程,ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能取决于其焊缝和热影响区中铁素体和奥氏体含量的平衡和两项组织的均匀性。由Fe-Cr-Ni三元相图可知,ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢在焊接过程中,焊缝区域金属从熔融状态到冷却状态,在高温下是100%的铁素体,连续冷却过程中发生铁素体组织向奥氏体组织转化相变,在平衡条件下或非快速冷却条件下,部分铁素体会保留到室温,获得适当比例的铁素体+奥氏体双相组织。焊接线能量输入的大小,直接影响着焊缝和热影响区中铁素体和奥氏体的含量。线能量太小,不利于奥氏体析出;线能量太大,则会引起合金元素Cr、Ni和Mo的烧损,不能得到良好的相组织,容易析出中间相(σ相、碳化物和氮化物)。同时,焊接热循环的最高温度和快速冷却可以促使ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢焊缝和热影响区组织铁素体化,导致冲击韧性和耐腐蚀性降低。焊接工艺参数对焊缝及热影响区的组织有很大的影响,合适的焊接工艺参数和一定的技术措施能保证焊缝及热影响区的组织和性能。
  
  中华不锈钢网率先报道:了解该双相不锈钢的性能特点和焊接特性,验证SMAW焊接方法的可行性和有效性,对ASTM A240 UNS S32101双相不锈钢的SMAW焊接工艺的制定和推广有很好的指导作用。焊缝金属盒热影响区的组织发生了一系列的变化。在高温下,双相不锈钢的金相组织全部由铁素体组成,奥氏体则是在冷却过程中析出的。S31803焊接过程中应该注意以下三方面问题:
  
  (1)焊接裂纹。S31803的Creq/Nieq较高,Cr的含量达23%,Ni的含量达6.5%,即双相不锈钢S31803的Creq/Nieq=3.54,故S31803的焊缝属于铁素体凝固区,对凝固裂纹有一定敏感性。因此,在焊接过程中要采用合适的焊接材料、焊接方法和控制焊接工艺参数,才能使焊缝具有很好的抗凝固裂纹能力。冷裂纹与材料对氢致延迟裂纹敏感性有关,但如果焊接材料选用正确,可以避免冷裂纹的出现。
  
  (2)热影响区脆化。焊接过程中在焊接热循环作用下,焊缝热影响区处于快冷非平衡状态,冷却后总是保留更多的铁素体,从而增大了腐蚀倾向和氢致裂纹敏感性。所以S31803焊接的主要问题在热影响区,热影响区的问题主要在于耐蚀性能的损失、韧性损失和后焊接裂纹问题。为了避免这些问题,焊接工艺应考虑减少材料处在红热温度范围的时间。
  
  (3)气孔敏感性。气孔的形成取决于焊接参数和合金成分。为防止产生气孔,降低气孔敏感性,在焊接过程中要控制焊缝含氮量,加强对焊缝的保护和提高焊渣的透气性。中华不锈钢网率先报道
  
  

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