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雙相不銹鋼管的焊接要點(diǎn)

日期：2024-07-13 17:11

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摘要： 雙相不銹鋼管的焊接要點(diǎn) 雙相不銹鋼由于具有奧氏體+鐵素體雙相組織，且兩個(gè)相組織的含量基本相當，故兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)。屈服強度可達400Mpa ~ 550MPa，是普通奧氏體不銹鋼的2倍。與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的韌性高，脆性轉變溫度低，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均明顯進(jìn)步；同時(shí)又保存了鐵素體不銹鋼的一些特點(diǎn)，如475℃脆性、熱導率高、線(xiàn)膨脹系數小，具有超塑性及磁性等。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的強度高，特別是屈服強度明顯進(jìn)步，且耐孔蝕性、耐應力腐蝕、耐腐蝕疲憊等性能也有明顯的改善。 雙相不銹鋼按其化學(xué)成分分類(lèi)，可分為Cr18型、Cr23(不含Mo)型、Cr22型和Cr25型四類(lèi)。對于Cr25型雙相不銹鋼又可分為普通型和超級雙相不銹鋼，其中近年來(lái)應用較多的是Cr22型和Cr25型。我國采用的雙相不銹鋼以瑞典產(chǎn)居多，具體牌號有：3RE60(Cr18型)，SAF2304 (Cr23型)，SAF2205 (Cr22型)，SAF2507(Cr25型)。 雙相不銹鋼的焊接特點(diǎn) ① 雙相不銹鋼具有良好的焊接性，它既不像鐵素體不銹鋼焊接時(shí)熱影響區易脆化，也不像奧氏體不銹鋼易產(chǎn)生焊接熱裂紋，但由于它有大量的鐵素體，當剛性較大或焊縫含氫量較高時(shí)，有可能產(chǎn)生氫致冷裂紋，因此嚴格控制氫的來(lái)源是非常重要的。 ② 為了保證雙相鋼的特點(diǎn)，確保焊接接頭的組織中奧氏體及鐵素體比例合適是這類(lèi)鋼焊接的關(guān)鍵所在。當焊后接頭冷卻速度較慢時(shí)，δ→γ的二次相變化較充分，因此到室溫時(shí)可得到相比例比較合適的雙相組織，這就要求在焊接時(shí)要有適當大的焊接熱輸人量，否則若焊后冷卻速度較快時(shí)，會(huì )使δ鐵素體相增多，導致接頭塑韌性及耐蝕性嚴重下降。 雙相不銹鋼用的焊材，其特點(diǎn)是焊縫組織為奧氏體占優(yōu)的雙相組織，主要耐蝕元素(鉻、鉬等)含量與母材相當，從而保證與母材相當的耐蝕性。為了保證焊縫中奧氏體的含量，通常是進(jìn)步鎳和氮的含量，也就是進(jìn)步約2％ ~ 4％的鎳當量。在雙相不銹鋼母材中，一般都有一定量的氮含量，在焊材中也希看有一定的含氮量，但一般不宜太高，否則會(huì )產(chǎn)生氣孔。這樣鎳含量較高就成了焊材與母材的一個(gè)主要區別。 根據耐腐蝕性、接頭韌性的要求不同來(lái)選擇與母材化學(xué)成分相匹配的焊條，如焊接Cr22型雙相不銹鋼，可選用Cr22Ni9Mo3型焊條，如E2209焊條。采用酸性焊條時(shí)脫渣優(yōu)良，焊縫成形美觀(guān)，但沖擊韌性較低，當要求焊縫金屬具有較高的沖擊韌性，并需進(jìn)行全位置焊接時(shí)，應采用堿性焊條。當根部封底焊時(shí)，通常采用堿性焊條。當對焊縫金屬的耐腐蝕性能具有特殊要求時(shí)，還應采用超級雙相鋼成分的堿性焊條。 對于實(shí)心氣體保護焊焊絲，在保證焊縫金屬具有良好耐腐蝕性與力學(xué)性能的同時(shí)，還應留意其焊接工藝性能，對于藥芯焊絲，當要求焊縫成形美觀(guān)時(shí)，可采用金紅石型或鈦鈣型藥芯焊絲，當要求較高的沖擊韌度或在較大的拘束度條件下焊接時(shí)，宜采用堿度較高的藥芯焊絲。 對于埋弧焊宜采用直徑較小的焊絲，實(shí)現中小焊接規范下的多層多道焊，以防止焊接熱影響區及焊縫金屬的脆化，并采用配套的堿性焊劑。 雙相不銹鋼的焊接要點(diǎn)： ① 焊接熱過(guò)程的控制 焊接線(xiàn)能量、層間溫度、預熱及材料厚度等都會(huì )影響焊接時(shí)的冷卻速度，從而影響到焊縫和熱影響區的組織和性能。冷卻速度太快和太慢都會(huì )影響到雙相鋼焊接接頭的韌性和耐腐蝕性能。冷卻速度太快時(shí)會(huì )引起過(guò)多的α相含量以及Cr2N的析出增加。過(guò)慢的冷卻速度會(huì )引起晶粒嚴重粗大，甚至有可能析出一些脆性的金屬間化合物，如σ相。表1列出了一些推薦的焊接線(xiàn)能量和層間溫度的范圍。在選擇線(xiàn)能量時(shí)還應考慮到具體的材料厚度，表中線(xiàn)能量的上限適合于厚板，下限適合于薄板。在焊接合金含量高的ω(Cr)為25 % 的雙相鋼和超級不銹鋼時(shí)，為獲得*佳的焊縫金屬性能，建議*高層間溫度控制在100℃。當焊后要求熱處理時(shí)可以不限制層間溫度。 ② 焊后熱處理 雙相不銹鋼焊后*好不進(jìn)行熱處理，但當焊態(tài)下α相含量超過(guò)了要求或析出了有害相，如σ相時(shí)，可采用焊后熱處理來(lái)改善。所用的熱處理方法是水淬。熱處理時(shí)加熱應盡可能快，在熱處理溫度下的保溫時(shí)間為5 ~ 30min，應該足以恢復相的平衡。在熱處理時(shí)金屬的氧化非常嚴重，應考慮采用惰性氣體保護。對于ω(Cr)為22 % 的雙相鋼應在1050℃ ~ 1100℃溫度下進(jìn)行熱處理，而ω(Cr)為25 % 的雙相鋼和超級雙相鋼要求在1070℃ ~ 1120℃溫度下進(jìn)行熱處理。

雙相不銹鋼管的焊接要點(diǎn)
雙相不銹鋼由于具有奧氏體+鐵素體雙相組織，且兩個(gè)相組織的含量基本相當，故兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)。屈服強度可達400Mpa ~ 550MPa，是普通奧氏體不銹鋼的2倍。與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的韌性高，脆性轉變溫度低，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均明顯進(jìn)步；同時(shí)又保存了鐵素體不銹鋼的一些特點(diǎn)，如475℃脆性、熱導率高、線(xiàn)膨脹系數小，具有超塑性及磁性等。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的強度高，特別是屈服強度明顯進(jìn)步，且耐孔蝕性、耐應力腐蝕、耐腐蝕疲憊等性能也有明顯的改善。
雙相不銹鋼按其化學(xué)成分分類(lèi)，可分為Cr18型、Cr23(不含Mo)型、Cr22型和Cr25型四類(lèi)。對于Cr25型雙相不銹鋼又可分為普通型和超級雙相不銹鋼，其中近年來(lái)應用較多的是Cr22型和Cr25型。我國采用的雙相不銹鋼以瑞典產(chǎn)居多，具體牌號有：3RE60(Cr18型)，SAF2304 (Cr23型)，SAF2205 (Cr22型)，SAF2507(Cr25型)。
雙相不銹鋼的焊接特點(diǎn)
① 雙相不銹鋼具有良好的焊接性，它既不像鐵素體不銹鋼焊接時(shí)熱影響區易脆化，也不像奧氏體不銹鋼易產(chǎn)生焊接熱裂紋，但由于它有大量的鐵素體，當剛性較大或焊縫含氫量較高時(shí)，有可能產(chǎn)生氫致冷裂紋，因此嚴格控制氫的來(lái)源是非常重要的。
② 為了保證雙相鋼的特點(diǎn)，確保焊接接頭的組織中奧氏體及鐵素體比例合適是這類(lèi)鋼焊接的關(guān)鍵所在。當焊后接頭冷卻速度較慢時(shí)，δ→γ的二次相變化較充分，因此到室溫時(shí)可得到相比例比較合適的雙相組織，這就要求在焊接時(shí)要有適當大的焊接熱輸人量，否則若焊后冷卻速度較快時(shí)，會(huì )使δ鐵素體相增多，導致接頭塑韌性及耐蝕性嚴重下降。
雙相不銹鋼用的焊材，其特點(diǎn)是焊縫組織為奧氏體占優(yōu)的雙相組織，主要耐蝕元素(鉻、鉬等)含量與母材相當，從而保證與母材相當的耐蝕性。為了保證焊縫中奧氏體的含量，通常是進(jìn)步鎳和氮的含量，也就是進(jìn)步約2％ ~ 4％的鎳當量。在雙相不銹鋼母材中，一般都有一定量的氮含量，在焊材中也希看有一定的含氮量，但一般不宜太高，否則會(huì )產(chǎn)生氣孔。這樣鎳含量較高就成了焊材與母材的一個(gè)主要區別。
根據耐腐蝕性、接頭韌性的要求不同來(lái)選擇與母材化學(xué)成分相匹配的焊條，如焊接Cr22型雙相不銹鋼，可選用Cr22Ni9Mo3型焊條，如E2209焊條。采用酸性焊條時(shí)脫渣優(yōu)良，焊縫成形美觀(guān)，但沖擊韌性較低，當要求焊縫金屬具有較高的沖擊韌性，并需進(jìn)行全位置焊接時(shí)，應采用堿性焊條。當根部封底焊時(shí)，通常采用堿性焊條。當對焊縫金屬的耐腐蝕性能具有特殊要求時(shí)，還應采用超級雙相鋼成分的堿性焊條。
對于實(shí)心氣體保護焊焊絲，在保證焊縫金屬具有良好耐腐蝕性與力學(xué)性能的同時(shí)，還應留意其焊接工藝性能，對于藥芯焊絲，當要求焊縫成形美觀(guān)時(shí)，可采用金紅石型或鈦鈣型藥芯焊絲，當要求較高的沖擊韌度或在較大的拘束度條件下焊接時(shí)，宜采用堿度較高的藥芯焊絲。
對于埋弧焊宜采用直徑較小的焊絲，實(shí)現中小焊接規范下的多層多道焊，以防止焊接熱影響區及焊縫金屬的脆化，并采用配套的堿性焊劑。
雙相不銹鋼的焊接要點(diǎn)：

① 焊接熱過(guò)程的控制焊接線(xiàn)能量、層間溫度、預熱及材料厚度等都會(huì )影響焊接時(shí)的冷卻速度，從而影響到焊縫和熱影響區的組織和性能。冷卻速度太快和太慢都會(huì )影響到雙相鋼焊接接頭的韌性和耐腐蝕性能。冷卻速度太快時(shí)會(huì )引起過(guò)多的α相含量以及Cr2N的析出增加。過(guò)慢的冷卻速度會(huì )引起晶粒嚴重粗大，甚至有可能析出一些脆性的金屬間化合物，如σ相。表1列出了一些推薦的焊接線(xiàn)能量和層間溫度的范圍。在選擇線(xiàn)能量時(shí)還應考慮到具體的材料厚度，表中線(xiàn)能量的上限適合于厚板，下限適合于薄板。在焊接合金含量高的ω(Cr)為25 % 的雙相鋼和超級不銹鋼時(shí)，為獲得*佳的焊縫金屬性能，建議*高層間溫度控制在100℃。當焊后要求熱處理時(shí)可以不限制層間溫度。

② 焊后熱處理雙相不銹鋼焊后*好不進(jìn)行熱處理，但當焊態(tài)下α相含量超過(guò)了要求或析出了有害相，如σ相時(shí)，可采用焊后熱處理來(lái)改善。所用的熱處理方法是水淬。熱處理時(shí)加熱應盡可能快，在熱處理溫度下的保溫時(shí)間為5 ~ 30min，應該足以恢復相的平衡。在熱處理時(shí)金屬的氧化非常嚴重，應考慮采用惰性氣體保護。對于ω(Cr)為22 % 的雙相鋼應在1050℃ ~ 1100℃溫度下進(jìn)行熱處理，而ω(Cr)為25 % 的雙相鋼和超級雙相鋼要求在1070℃ ~ 1120℃溫度下進(jìn)行熱處理。

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雙相不銹鋼管的焊接要點(diǎn)