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    2205雙相不銹鋼的焊接性及焊接技術工藝
    發布者: 發布時間:2019/8/3 閱讀:1168

      浙江宏盛特鋼有限公司對本公司生產的2205雙相不銹鋼的焊接性能進行了研究分析,對材料的焊接技術關鍵進行了介紹如下:

      鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼發明于20世紀20年代,但由于存在材料、焊接等問題,一直沒有大規模應用。直到20世紀70年代,隨著冶金技術進步和對氮元素對不銹鋼重要作用的認識,開發了第二代新型的含氮雙相不銹鋼,材料的焊接性得到改善,才使雙相不銹鋼在國外大量應用,20世紀90年代開始國內也逐步大量使用。2205是現代雙相不銹鋼其中一種,用途最為廣泛,具有優良的力學性能和耐蝕性能,在石油天然氣輸送、海洋工程、化學工業等行業具有廣闊的應用前景。石油和天然氣工業目前采用雙相不銹鋼材料鋪設的油氣輸送管線長度已超過850公里,絕大部分為2205雙相不銹鋼。西氣東輸某氣源工程由于輸送天然氣介質的腐蝕性強,高壓管道采用2205雙相不銹鋼材料。天然氣管道的施工,焊接是最主要、最關鍵的工作之一。該材料焊接工序復雜,工藝要求高,加上管道焊接的特殊性和現場條件的限制,現場焊接難度很大。在對材料焊接性試驗研究的基礎上,通過制定合理的焊接工藝規程和工藝紀律,保證了工程的質量。本文從工程應用的角度,介紹了這種材料的焊接性能特點及其一些關鍵焊接技術。材料的焊接性研究2205雙相不銹鋼主要的合金元素是Cr、Ni、Mo和N,其質量百分比為22%的鉻、5%的鎳、3%的鉬和0.15%的氮。該材料一般以固溶處理狀態交貨,在正常的交貨狀態下其顯微組織為具有大約50%的鐵素體和大約50%的奧氏體雙相組織。

      早期的雙相不銹鋼的焊接性很差,也因焊接問題出現了許多質量事故。甚至直到現在,對于雙相不銹鋼的焊接性仍有人擔心,F代雙相不銹鋼具有最佳的鐵素體-奧氏體比例(各約50%),并采用氮合金化使得現代雙相不銹鋼具有良好的焊接性,因而在熱影響區能夠很好地重新形成奧氏體并獲得力學性能和耐蝕性能良好的焊接接頭。與奧氏體不銹鋼相比,2205雙相不銹鋼材料導熱系數大,線膨脹系數小,又包含兩種組織,因此熱裂傾向和變形;與低合金高強鋼相比,因組織中含有約50%的奧氏體,因此冷裂紋傾向小?偟膩碚f,2205雙相不銹鋼可焊性良好,一般焊前不需預熱,焊后不需熱處理,可與普通奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種鋼焊接。雙相不銹鋼優良的性能是靠適當比例的兩相組織來保證的。焊接工藝參數對焊縫的組織有很大的影響。焊接過程采用的線能量過低,工件冷卻速度過快,焊縫及熱影響區會產生過多的鐵素體和氮化物,從而降低焊接接頭的腐蝕抗力和韌性;線能量過高,工件的冷卻速度過慢,焊縫及熱影響區可能析出金屬間相,也會使焊接接頭的腐蝕抗力和韌性降低?梢,合適的焊接工藝參數和一定的技術措施相結合才能保證焊縫及熱影響區的組織和性能。

      為了取得良好的焊接質量,焊接人員應掌握雙相鋼的焊接特點和注意事項。另外,從腐蝕的角度來看,焊接接頭總是不銹鋼結構的最薄弱環節,實際上管道最終的耐蝕水平是由焊工決定的,為了盡可能的取得良好的結果,焊接操作過程應當遵守一些基本規則?偨Y出的2205雙相不銹鋼焊接的一些關鍵技術如下:

    (1)焊接方法和材料的選擇一般用于奧氏體不銹鋼的焊接方法,如手工電弧焊、鎢極惰性氣體保護電弧焊和熔化極氣體保護焊等,都可用于雙相不銹鋼的焊接。焊接材料要選用比母材含鎳量高的雙相鋼焊材,確保焊縫中奧氏體相占優勢,焊縫鐵素體含量控制在30%~45%為宜。

    (2)焊接工藝參數的選擇焊接線能量太大或太小都不好,一般控制在0.5~2.5kg/cm范圍,其具體大小要根據焊件厚度選擇。一般焊接時不需要預熱,但焊件壁厚過大或環境溫度過低時,為防止冷速過快造成焊縫和熱影響區鐵素體含量過高,必要時要采取預熱措施。為避免冷卻速度過低而引起析出相的產生,多層/多道焊的層間溫度要控制。

    (3)焊接熔池及背面的保護氣體保護焊時保護氣體中加氮可以提高焊縫的耐蝕性。有效的背面氣體保護是保證焊接質量的前提,保護氣體的純度應滿足工藝要求,應采取有效的背面保護工裝,開始焊接時要對焊縫背面的氧含量進行檢測,滿足工藝要求后才能開始焊接。

    (4)定位焊縫定位焊縫焊接時,如果長度過短,焊接未建立起平衡過程即結束,焊縫冷卻會很快,可能導致鐵素體含量過高、低韌性并因氮化物析出而降低耐腐蝕性能。因此,如采用定位焊,對定位焊縫的最短長度應進行規定,且應采用較大熱輸入規范參數。

    (5)焊接過程材料的保護材料表面的弧擊和起弧,是一個瞬間的高溫過程,冷卻速度很快,表面顯微組織中鐵素體含量很高,這種組織對裂紋和腐蝕很敏感,應盡力避免,如果產生必須用細砂輪打磨去除,F場焊接過程中材料的保護非常重要,應避免碳鋼、銅、低熔點金屬或其它雜質對不銹鋼的污染,可能情況下,不銹鋼和碳鋼管應分開存放和焊接。焊接和切割過程中應采取措施防止飛濺、弧擊、滲碳、局部過熱等。根據研究掌握的技術,擬定工藝規程進行焊接工藝評定。

     2205雙相不銹鋼具有良好的力學性能和耐腐蝕性能,應用前景廣闊。該材料的焊接有許多特點,工序復雜,工藝要求高,掌握材料的焊接性能特點和關鍵技術是保證質量前提。生產過程中,通過制定詳細的工藝規程和嚴格的工藝紀律,并在焊接中嚴格執行,才能保證工程的焊接質量。

     
     

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