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SAF2205双相不锈钢设备SAW焊接工艺

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-08  浏览次数:26 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网网民提供:在球团的还原过程中是先还原后熔化,还是熔化后还原对探讨铬的还原回收率有重大意义。  前期研究是在氧化

中华不锈钢网网民提供:在球团的还原过程中是先还原后熔化,还是熔化后还原对探讨铬的还原回收率有重大意义。

  前期研究是在氧化期将球团加入,研究过程发现由于不是还原性气氛,金属的还原率较低,特别是铬回收率较低;之后改在还原期加入,发现金属的回收率明显提高。但是仍然没有研究清楚熔化与还原的问题,本工作就是从熔化与还原的速度入手,考察它们相对速率的大小,并进一步探讨渣对熔化还原的影响。

1设备结构是其中一台典型设备溶剂脱水塔的结构示意,其主要设计参数见表1.材料设计压力设计温度介质筒体(封头)厚度设备净重水+醋酸2.2壳体材料化学成分与力学性能壳体材料选用瑞典AVESTA公司生产的SAF2205,其化学成分见表2,力学性能见表3.项目厚度化学成钢厂标准值复验值项目厚度钢厂标准值矣31复验值2.3焊接材料由于该批设备设计要求高,对焊接接头的力学性能、耐蚀性能以及金相组织等都有严格的要求,尤其是对焊接接头的低温冲击性能要求,见表4.国际上一些主要技术标准对焊缝冲击功的要求见表5.表4对焊接接头的性能要求及检验标准项目拉伸试验(MPa弯曲试验冲击试验AKv腐蚀试验铁素体含量检验标准合格值面弯。背弯试样各1件,180°弯曲后无裂纹目视无腐蚀迹象,重量损失小于0.1g/cm2表5国际上一些主要技术标准对2205焊缝冲击功的要求技术标准试验温度(C)AKv冲击值(J)DNV(造船业)27 40 27可见,该批设备的设计对冲击性能的要求相当高双相钢设备制造常用的焊接方法有手工电弧焊和钨极氩弧焊两种。手工电弧焊焊条根据药皮成分分为酸性和碱性两种,前者脱渣性能良好,工艺操作性好,但当焊件对低温力学性能要求较高时,应考虑使用碱性焊条。

  中华不锈钢网网民提供:常见焊接方法焊缝冲击韧性与温度关系2205双相钢采用各种常见焊接方法焊接后焊缝冲击韧性与温度的对应关系,可见,用酸性焊条根本达不到设计对焊缝冲击韧性的要求,用碱性焊条则勉强能达到设计要求,钨极氩弧焊-40°C焊缝冲击值最高,达到170J以上,埋弧自动焊-40°C焊缝冲击值则在100J以上,也有相当的裕量,但埋弧自动焊的效率与成本是钨极氩弧焊无法比拟的,因此,将埋弧自动焊列为开发与应用的对象。埋弧焊丝选用AVESTA2205小3.2丽,配套焊剂AVESTA 805.经复验其化学成分和力学性能分别见表6和表7.焊缝金属铁素体含量42%表7AVESTA2205/AVESTA805熔敷金属力学性能却贝冲击值AKv(J)3焊接工艺试验及评定确定了焊接方法及焊接材料后,随即开展焊接工艺试验。

   焊接线能量对焊接接头性能的影响用不同的线能量进行焊接试验,其焊接规范参数见表8.焊后对3对试板的焊缝、HAZ的冲击性能、铁素体、耐腐蚀性能进行了测定,结果见表9.表8 3对试板焊接规范参数试板编号焊丝直径(mm)电源极性焊接电流(A)电弧电压焊接速度线能量表9 3对试板焊缝、HAZ的冲击性能、铁素体、耐腐蚀性能试板编号铁素体含量(%)卩已〔13溶液腐蚀焊缝从表9可以看出,A1试板各项指标都最好,A2试板焊缝冲击值有1个低于设计要求,铁素体含量过高,A3试板焊缝冲击值有2个都低于设计要求,A2、A3试板经FeCl3溶液腐蚀后重量损失都超标。

  双相不锈钢的主要化学成分为Cr、Ni、Mo和N,其中,Cr、Mo是铁素体形成元素,而Ni、N则是奥氏体形成元素,合金成分保证了它的a+Y双相组织。焊接过程中,随着温度的升高,Y相逐渐转变成a相,在熔合线附近,Y相完全固熔,成为a单相组织,随后冷却过程中Y相再次从a相的晶界、晶内析出,形成双相组织。若焊接线能量过小、冷却速度过大,则Y相来不及析出或析出量少,原先应该固溶于Y相中的C、N等以氮化物(CrN)、碳化物(M23C6)形式析出,生成一贫Cr层,使其耐腐蚀性能下降。另一方面,若线能量过大、冷却速度过小,在700900°C区间容易析出相、碳化物、氮化物等,导致其耐腐蚀性能下降、韧性变差。因此,为了得到良好的耐腐蚀性能和较高的冲击韧性,应避免使用过大或过小的线能量。

  可见,A1试板的线能量最合适(15kJ/cm左右),A2试板线能量偏低(10kj/cm左右),导致铁素体含量偏高,A2试板则线能量偏高(20kJ/cm左右),使得冲击韧性和耐腐蚀性能都下降。

  3.2稀释率对焊接接头性能的影响填充金属被母材稀释的程度即为稀释率,显然,坡口角度越小,稀释率越大。使用16mm厚2205钢板,制作2对SAW试板,试板采用不同的坡口角度、基本相同的线能量进行焊接试验,坡口形式如、所示。焊后对2对试板的焊缝、HAZ的冲击性能、铁素体、耐腐蚀性能进行了测定,结果见表10.从表10可以看出,A7试板的坡口角度是比较合适的,各项指标都能很好地符合设计要求,而A8坡口由于角度较小,稀释率高,使得各项指标都不理想。

  A8试板坡口示意表10 3对试板焊缝、HAZ的冲击性能、铁素体、耐腐蚀性能试板编号铁素体含量(%)卩已〔13溶液腐蚀焊缝焊接过程中,焊接热循环速度非常快,从热动力学角度来看,焊缝金属平衡状态,若使用与母材化学成分相同的填充材料焊接就会获得a相过高的焊缝组织,因此,通常选择比母材具有更高Y相形成元素的填充材料,一般是增加焊丝中Ni和N的含量,以提高焊缝金属中Y相的比例。而若稀释率高,则焊缝金属中Ni和N含量就会偏低,从而组织中Y相过少,使得焊缝冲击韧性变差,耐腐蚀性能也相对下降。

  3.3工艺焊缝对焊缝铁素体含量的影响所谓工艺焊缝是指焊接终了时,在焊缝表面再施焊一层焊缝,以对表层焊缝和邻近的HAZ进行所谓的热处理,从而改善组织,提高性能,最后再将工艺焊缝加工去除。

  对前面的试板进行焊缝铁素体含量测定时发现,面层铁素体含量均比心部组织要高,通过增加工艺焊缝后,铁素体含量可降低610%.采用多层多道焊时,后续焊道对前层焊道有热处理作用,焊缝金属中的a相进一步转变成y相,成为以Y相占优势的两相组织。表面焊道由于无后续焊道的热处理作用,使得a相偏高,而增加工艺焊缝后则有了工艺焊缝的热处理作用,Y相增加。

  3.4层间温度对焊接接头性能的影响合适的层间温度具有降低前道焊缝冷却速度的作用,有利于焊缝金属中Y相的形成,但若层间温度过高,会使焊缝组织和性能恶化,通过前面的试验,只要将层间温度控制在150C以下,即可获得性能满意的焊接接头。

  3.5焊接工艺评定试验通过前面的焊接工艺试验,按设计提供的《双相钢设备材料、制造技术要求》,结合JB4708-2000进行工艺评定试验。试板规格为600mmX150mmX16mm,焊接位置为水平位置(1G)。

  3.5.1焊前准备采用机加工制备试板坡口,坡口形式见。用不锈钢专用砂轮片打磨坡口及坡口两侧各30mm范围,并用丙酮清洗,以除去氧化膜、油污。

  3.5.2焊接工艺参数采用试板A1的焊接规范,控制层间温度在150C以下。

  3.5.3试验结果热影响区,合格;面弯、背弯无裂纹,合格;合格;通过以上试验,说明该双相钢焊接接头性能能满足设计技术要求,焊接工艺评定所选择的各项参数合适。

  4结论埋弧自动焊作为高效率、低成本的焊接方法,在造船业双相钢焊接中已有较多的应用,但在石油化工业双相钢设备制造中,由于技术要求偏严,仍主要采用手工电弧焊、钨极氩弧焊。通过大量试验,只要选择合适的焊接材料,配以合理的焊接工艺参数,埋弧自动焊焊接接头性能也能符合设计要求,从而可大大提高工效,降低生产成本,提高焊接质量。

  埋弧自动焊值得在石油化工业双相钢设备制造尤其是厚板中予以推广应用。中华不锈钢网网民提供

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