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2205双相不锈钢的焊接性及焊接技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-17  浏览次数:19 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网大数据显示:双相不锈钢优良的性能是靠适当比例的两相组织来保证的。焊接工艺参数对焊缝的组织有很大的影响。焊接

  中华不锈钢网大数据显示:双相不锈钢优良的性能是靠适当比例的两相组织来保证的。焊接工艺参数对焊缝的组织有很大的影响。焊接过程采用的线能量过低,工件冷却速度过快,焊缝及热影响区会产生过多的铁素体和氮化物,从而降低焊接接头的腐蚀抗力和韧性;线能量过高,工件的冷却速度过慢,焊缝及热影响区可能析出金属间相,也会使焊接接头的腐蚀抗力和韧性降低。可见,合适的焊接工艺参数和一定的技术措施相结合才能保证焊缝及热影响区的组织和性能。是试验得到的焊接接头腐蚀速率(Vw)和低温韧性(Akv-IC)随线能量的变化曲线;是工艺参数不当时焊缝产生的点蚀形貌。
  
  1.3摩擦系数与磨损量计算1.3.1摩擦系数的计算陶瓷材料与其他材料一样,其摩擦磨损与摩擦系数有很大关系,因此需要测出摩擦副的摩擦系数。销、盘摩擦磨损。用式(1)计算摩檫系数。
  
  磨损。
  
  1.SiC的总磨损量;2. Sia1Cr18Ni9Ti摩擦副总磨损量讨论由可知,SiC与不锈钢组成摩擦副时,载荷增加,SiC的磨损率增加。每种载荷情形下,SiC的磨损率初期都很大。但随着时间的延长,SiC的磨损率呈下降并趋于稳定的趋势。分析原因是:随载荷增加磨损率亦增加,而摩擦系数随载荷的增加而减小,这是因为磨损率增加,导致SiC磨屑增加,SiC中的碳有润滑作用,致使摩擦系数随载荷的增加而减小,SiC的磨损率在后期因此而减少并趋于稳定;同时不锈钢盘的初期磨损率非常大,因为SiC的硬度与不锈钢相比相当高,在接触时近似于刀具与对不锈钢进行切削。后期磨损趋势与SiC的磨损趋势相似。磨损过程中由于摩擦升温而使不锈钢盘摩擦环周围颜色变成褐黄色。
  
  有关专家曾经对陶瓷材料的摩擦磨损进行了大量实验和研究,指出陶瓷材料除了固有的初始裂纹、孔洞等缺陷外,在摩擦磨损过程中还容易诱发各种类型的裂纹如横向裂纹、中位裂纹、径向裂纹等,这些裂纹在外力的作用下相互交汇导致材料从表面脱落,形成材料的磨损。陶瓷材料的磨损也像金属材料一样,在滑动过程中磨痕亚表面产生位错遇到阻碍如晶界、夹杂物等将会堆积或形成空洞、微裂纹,微裂纹进一步聚合形成平行于表面的连续裂纹,导致材料的分层磨损M,SiC为陶瓷材料,其磨损机理也有此现象。对热压多晶SiC陶瓷材料其磨损机理主要为脆性微切削,同时也出现沿晶剥落和分层磨损特点。在实验中,发现SiC磨损剧烈,磨屑成片状,充分体现了分层磨损的特点。在微量磨损情形下塑性变形与微观切削占主导(责任编辑:孟素兰)(上接第160页)(Al23,ZrO2,SiC)自配对组成6组摩擦副,在销盘式摩擦磨损设备上,在大范围载荷与速度条件下进行了干摩擦实验,并得出结论磨损量大于104mm3AN°m),陶瓷的摩擦磨损称作严重磨损M.实验过程中,销、盘的磨损量均达到1(T4mm3AND所以SiC与不锈钢组成的摩擦副磨损量为剧烈磨损,它们不适合组成摩擦副在实际中应用。
  
  2205是现代双相不锈钢其中一种,用途最为广泛,具有优良的力学性能和耐蚀性能,在石油天然气输送、海洋工程、化学工业等行业具有广阔的应用前景。石油和天然气工业目前采用双相不锈钢材料铺设的油气输送管线长度已超过850km,绝大部分为2205DSS.西气东输某气源工程由于输送天然气介质的腐蚀性强,高压管道采用2205双相不锈钢材料。
  
  中华不锈钢网大数据显示:天然气管道的施工,焊接是最主要、最关键的工作之一。该材料焊接工序复杂,工艺要求高,加上管道焊接的特殊性和现场条件的限制,现场焊接难度很大。在对材料焊接性试验研究的基础上,通过收稿曰期:2005-09-08基金项目:中国石油天然气集团公司技术开发项目(04B41101)主要从事油气输送管材料及焊接研究工作;2205DSS板材典型的显微组织表12205DSS力学性能典型值硬度(HB)早期的双相不锈钢的焊接性很差,也因焊接问题出现了许多质量事故。甚至直到现在,对于双相不锈钢的焊接性仍有人担心。现代双相不锈钢具有最佳的铁素体-奥氏体比例(各约50%),并采用氮合金化使得现代双相不锈钢具有良好的焊接性,因而在热影响区能够很好地重新形成奥氏体并获得力学性能和耐蚀性能良好的焊接接头。
  
  与奥氏体不锈钢相比,2205DSS材料导热系数大,线膨胀系数小,又包含两种组织,因此热裂倾向和变形小;与低合金高强钢相比,因组织中含有约50%的奥氏体,因此冷裂纹倾向小。总的来说,2205DSS可焊性良好,一般焊前不需预热,焊后不需热处理,可与18-8型奥氏体不锈钢或碳钢等异种钢焊接。
  
  2材料的焊接技术为了取得良好的焊接质量,焊接人员应掌握双相钢的焊接特点和注意事项。另外,从腐蚀的角度来看,焊接接头总是不锈钢结构的最薄弱环节,实际上管道最终的耐蚀水平是由焊工决定的,为了尽可能的取得良好的结果,焊接操作过程应当遵守一些基本规则。总结出的2205DSS焊接的一些关键技术如下:焊接方法和材料的选择一般用于奥氏体不锈钢的焊接方法,如手工电弧焊、钨极惰性气体保护电弧焊和熔化极气体保护焊等,都可用于双相不锈钢的焊接。焊接材料要选用比母材含镍量高的双相钢焊材,确保焊缝中奥氏体相占优势,焊缝铁素体含量控制在30%45%为宜。
  
  焊接工艺参数的选择焊接线能量太大或太小都不好,一般控制在0.52.5kJ/cm范围,其具体大小要根据焊件厚度选择。一般焊接时不需要预热,但焊件壁厚过大或环境温度过低时,为防止冷速过快造成焊缝和热影响区铁素体含量过高,必要时要采取预热措施。为避免冷却速度过低而引起析出相的产生,多层/多道焊的层间温度要控制。
  
  焊接熔池及背面的保护气体保护焊时保护气体中加氮可以提高焊缝的耐蚀性。有效的背面气体保护是保证焊接质量的前提,保护气体的纯度应满足工艺要求,应采取有效的背面保护工装,开始焊接时要对焊缝背面的氧含量进行检测,满足工艺要求后才能开始焊接。
  
  定位焊缝定位焊缝焊接时,如果长度过短,焊接未建立起平衡过程即结束,焊缝冷却会很快,可能导致铁素体含量过高、低韧性并因氮化物析出而降低耐腐蚀性能。因此,如采用定位焊,对定位焊缝的最短长度应进行规定,且应采用较大热输入规范参数。
  
  焊接过程材料的保护材料表面的弧击和起弧,是一个瞬间的高温过程,冷却速度很快,表面显微组织中铁素体含量很高,这种组织对裂纹和腐蚀很敏感,应尽力避免,如果产生必须用细砂轮打磨去除。现场焊接过程中材料的保护非常重要,应避免碳钢、铜、低熔点金属或其它杂质对不锈钢的污染,可能情况下,不锈钢和碳钢管应分开存放和焊接。焊接和切割过程中应采取措施防止飞溅、弧击、渗碳、局部过热等。
  
  中华不锈钢网大数据显示:根据研究掌握的技术,拟定工艺规程进行焊接工艺评定,表2、表3是D508>45.9管子的焊接表2D508X15.9管子环焊缝焊接工艺评定的主要试验条件焊接方法焊材牌号保护气体坡口形式焊接位置焊接线能量/kJ*cm-1 TIG打底2层SMAW填充及盖面单面V 45°固定焊(6G)表3D508X5.9管子环焊缝焊接工艺评定的主要试验结果导向弯曲(侧弯)金相检验点蚀试验焊缝热影响区弯轴直径90mm,弯曲180°试样完好铁素体比例:焊缝为35°%~50°%,热影响区为50°% ~65%;均无析出相存在22C下,6%FeCl3水溶液中3个试样表面均无点蚀坑,平均腐蚀速率为:工艺评定情况,评定结果满足相关标准要求,焊接接头性能优良。

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