CN102319941A - 超级双相不锈钢薄壁管的焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超级双相不锈钢薄壁管的焊接工艺，其包括以下步骤：1）采用全位置V形坡口形式对接焊缝；2）焊接方法和焊接材料的选择：采用钨极氩弧焊GTAW，选用焊丝中的化学成分中，WNi≥9.5%，WCr≥25.36%，WMo≥3.96%，0.35%≥WN≥0.23%；3）焊接时控制焊接热输入量为1.0-1.5KJ/mm，焊接层间温度在100℃以下。本发明的有益效果：不仅能够使焊缝和热影响区的相比例在合理范围，而且力学性能良好，还能使焊头具有良好的抗点蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接工艺，特别涉及一种超级双相不锈钢薄壁管的焊接工艺。
背景技术
对于Cr25型双相钢，当其抗点蚀指数大于40时，称为超级双相不锈钢。在室温下同时含有δ铁素体和γ奥氏体显微组织，工程使用双相不锈钢单相含量必须>30%，具有双相优点，现代Cr25型双相钢的成分特点是在Cr25Ni5Mo合金***的基础上，进一步提高Mo，N含量，以提高该类型钢的抗腐蚀能力与组织稳定性，有些还加入一定量的Cu和W，进一步提高其抗腐蚀能力。当Mo，N含量控制在成分范围的上限，而且加入一定量的Cu和W时，其抗点蚀指数(PREN)通常大于40，成为超级双相钢。
现有市面上超级双相钢主要有ASME SA790 S32750和S32760。其具有较强强度及抗腐蚀能力，它具有较强的抗氯化物腐蚀能力，较高的导热性和较低的热膨胀系数。较高的铬、钼及氮含量使它具有很高的抗斑蚀、裂隙腐蚀及一般腐蚀的能力。它的冲击强度也很高。主要用于化学加工、石油化工和海底设备。油气处理装置中连接管线广泛用到了超级双相钢，其厚度为1.5-5.88mm，此类管线壁薄，目前对于一种合适的焊接方法进行超级双相不锈钢薄壁管的焊接。
发明内容
因此为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种超级双相不锈钢薄壁管的焊接工艺，不仅能够使焊缝和热影响区的相比例在合理范围，而且力学性能良好，还能使焊头具有良好的抗点蚀性能。
本发明采用以下技术方案：
一种超级双相不锈钢薄壁管的焊接工艺，包括以下步骤：
1）采用全位置V形坡口形式对接焊缝；
2）焊接方法和焊接材料的选择：采用钨极氩弧焊GTAW，选用焊丝中的化学成分中，WNi≥9.5%， WCr≥25.36%，WMo≥3.96%，0.35%≥ WN≥0.23%；
3）焊接时控制焊接热输入量为1.0-1.5KJ/mm，焊接层间温度在100℃以下。
本发明中，焊丝规格为Φ1.6mm-2.4mm。
本发明中，坡口角度a为35±2.5°，间隙b为2-4mm，钝边p1-1.5mm。
本发明中，焊接层次数为1或2层，电流为60-70A，电压为12-14V，焊接速度为40-50mm/min。
本发明的有益效果：
不仅能够使焊缝和热影响区的相比例在合理范围，而且力学性能良好，还能使焊头具有良好的抗点蚀性能。
说明书附图
图1为本发明进行焊接时坡口结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，以便于本领域人员更好理解本发明。
超级双相不锈钢薄壁管的焊接工艺，包括以下步骤：
1）坡口形式：采用V形坡口对接焊缝，焊接位置为全位置，坡口角度为35±2.5°，间隙b为2-4，钝边p1-1.5mm；
2）焊接方法和焊接材料的选择：采用钨极氩弧焊GTAW，选用焊丝中的化学成分中，WNi≥9.5%， WCr≥25.36%，WMo≥3.96%，0.35%≥ WN≥0.23%，焊丝规格为Φ1.6mm-2.4mm；
3）焊接时控制焊接热输入量为0.5-1.5KJ/mm，焊接层间温度在100℃以下。
焊接层次为2层，焊接参数如下：
具体说明如下：
1 母材
常用的超级双相不锈钢，其化学成分和力学性能如表1和表2。
表1 S32750的化学成分
表2 S32750的力学性能
2 焊接材料
经筛选，选定焊材品牌为Sandvik 25.10.4.L用于钨极氩弧焊（GTAW），熔敷金属化学成分见表3。
表3熔敷金属化学成分
焊接不需要预热，焊接过程中焊接热输入严格控制在0.5-1.5KJ/mm，焊接层间温度在100℃以下，焊接坡口形式和尺寸如图1所示, 坡口角度a为35±2.5°，间隙b为2-4，钝边p1-1.5mm，焊接层次为2层，焊接参数如表4：
表4超级双相不锈钢薄壁管的焊接工艺
3 试验结果
3.1 普通力学试验
焊接完成后，进行渗透（PT）和射线（RT）检测，均得到完好结果。依据相关要求进行拉伸、弯曲和硬度等普通力学性能实验，硬度采用维氏硬度计（HV10），测得为256至286之间，熔合区为硬度最高，焊缝区次之，母材最低，拉伸及弯曲结果见表5和表6。
表5 拉伸试验
表6 弯曲试验
3.2 相比例检测
依据标准要求对焊接试样进行相比例检测，试验采用***的人工逐点计数法测定体积因数的试验方法，测定焊缝接头母材、焊缝及热影响区位置各十个视场的相比例，结果如表7。
表7 铁素体含量（%）
由表7可知，焊缝区的奥氏体含量在40%-55%之间，热影响区奥氏体含量在50%-70%之间，母材、焊缝区和热影响区所含奥氏体含量为64.5%，46.3%和62.7%，都在30-70%范围内，这些相比例能确保焊接接头具有符合要求的各项优异性能。
点蚀实验
依据标准要求对焊接试样进行点蚀实验，把试样加工为3.05mm×25mm×50mm，试样先在溶剂（含20%HNO3和5%HF），60℃温度下清洗5分钟后用水冲洗，然后再在丙酮中浸泡，之后再在空气干燥后放入万分之一克天平进行称重。在浓度约为6% 、温度为40℃（偏差为±1℃）的FeCl3溶液中完全浸泡72h后取出经过水冲洗、软毛刷清理、丙酮清洗和空气中干燥后进行称重及显微镜观察，得到结果如表8。
表8 点蚀实验结果
依据结果可知经过72小时的腐蚀，试样未发生点蚀，且失重平均值为0.36g/m2，具有良好的抗点蚀能力，满足母材的使用环境要求。
4 结 论
(1) 焊接S32750超级双相不锈钢薄壁管时，焊前无预热，焊后不需热处理，层间温度的控制至关重要，确保层间温度在100℃以下，每焊一小段需测其温度，以期薄壁管的层间温度始终在合理范围内，热输入量控制在1.0-1.5KJ/mm能得到合理的相比例范围和出色的抗点蚀性能。
(2) 使用本文所述焊接工艺得到的焊缝和热影响区的相比例均在合理的范围内，力学性能实验良好，焊接接头具有良好的抗点蚀性能。
Claims (4)
1.一种超级双相不锈钢薄壁管的焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）采用全位置V形坡口形式对接焊缝；
2）焊接方法和焊接材料的选择：采用钨极氩弧焊GTAW，选用焊丝中的化学成分中，WNi≥9.5%， WCr≥25.36%，WMo≥3.96%，0.35%≥ WN≥0.23%；
3）焊接时控制焊接热输入量为1.0-1.5KJ/mm，焊接层间温度在100℃以下。
2.根据权利要求1所述超级双相不锈钢薄壁管的焊接工艺，其特征在于：焊丝规格为Φ1.6mm-2.4mm。
3.根据权利要求1所述超级双相不锈钢薄壁管的焊接工艺，其特征在于：坡口角度a为35±2.5°，间隙b为2-4mm，钝边p为1-1.5mm。
4.根据权利要求1所述超级双相不锈钢薄壁管的焊接工艺，其特征在于：焊接层次数为1层或2层，电流为60-70A，电压为12-14V，焊接速度为40-50mm/min。
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