2205双相不锈钢焊接工艺的实验研究 - 副本.pdf
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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
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