CN107052535A - 两种不同奥氏体不锈钢焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及两种不同奥氏体不锈钢焊接方法，包括如下步骤：1)焊前准备：选择焊材，即选用含碳量小的焊材；确认焊接工艺参数，即打底电流、填充电流和盖面电流的选择；2)焊接：打底焊采用TIG焊，焊接手法采用单面焊双面成型的焊接手法；采用TIG焊填充至5mm，可选较大焊接电流；填充及盖面焊采用SMAW焊，采用小焊接电流；各层间温度控制在50℃以内。本发明采用上述焊接方法，通过对选择焊材合理控制含碳量、焊接顺序、焊接参数的准确选择以及焊接过程中根据焊材的含碳量合理控制热输入，从而保证两种不同的奥氏体不锈钢，即超低碳奥氏体不锈钢与一般含碳量的奥氏体不锈钢之间焊接工艺能够顺利实现，焊缝各项指标尤其是晶间腐蚀性能满足标准要求。

Description

两种不同奥氏体不锈钢焊接方法
技术领域
本发明属于焊接领域，具体涉及两种不同奥氏体不锈钢焊接方法。
背景技术
在田湾二期WWER机组核电站建造中，国产化设备的材料和俄方供货范围的材料之间的焊接问题，特别是不锈钢之间的焊接一直是俄方关注的焊接技术，中方现在基本采用超低碳的00Cr19Ni10材料，而俄方采用的是08Х18Н10Т含钛的一般含碳量不锈钢，俄方强调两种不锈钢焊接后焊缝的晶间腐蚀满足俄方标准较为困难。
焊材的选择上，因为田湾二期WWER机组核电站工程中核级设备及管道焊接，俄方指定用俄方焊材，因此使用俄方焊材的情况下，采用何种工艺保证焊缝的晶间腐蚀满足俄方标准至关重要。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供两种不同奥氏体不锈钢的焊接方法，保证两种不同奥氏体不锈钢的焊接工艺能够顺利实现，焊缝满足焊接标准要求。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供两种不同奥氏体不锈钢焊接方法，包括如下步骤：
1)焊前准备：选择焊材、焊接接头型式、确认焊接工艺参数；焊材选用含碳量小的焊材；
接头型式选用V型坡口对接；
工艺参数包括打底电流、填充电流及盖面电流。
2)焊接：即采用全位置焊接，两边分别从最底部向上焊的方式，包括打底焊、填充焊及盖面焊；
打底焊采用TIG焊，采用小电流，焊接手法采用单面焊双面成型的焊接手法；
采用TIG焊填充至5mm，背面氩气保护至5mm，可增大焊接电流；填充、盖面焊采用SMAW焊，采用小焊接电流；
各层间温度控制在50℃以内。
进一步，步骤1)中，所述焊材包括焊丝和焊条，焊丝含碳量为0.030％以下，焊条含碳量为0.050％以下。
进一步，步骤1)中，所述打底焊电流为90～100A；填充至5mmTIG焊电流为140～150A；填充、盖面焊电流为90～100A。
进一步，步骤2)中，打底焊焊完后，采用自然冷却，用测温笔测试层间温度小于50℃。
进一步，步骤2)中，填充焊时，背面气体保护至熔敷金属厚度大于5mm。
本发明的有益技术效果在于：
本发明通过对焊材选择、焊接参数的准确选择，焊接过程中根据焊材的含碳量合理控制热输入，焊缝采用单面焊双面成型技术及背面保护，使焊缝的晶间腐蚀及各项指标均达到了标准要求，从而保证焊接的质量。
附图说明
图1是本发明焊接坡口焊道结构示意图；
图2是冲氩保护示意图。
图中：
1-第一层焊道 2-第二层焊道 3、4-第三层焊道 5-第四层焊道 6、7-第五层焊道8、9-第六层焊道 10、11-第七层焊道 12-泡沫密封件 13-氩气软管 14-胶带 15-氩气入口16-氩气出口
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
本发明提供的两种不同奥氏体不锈钢的焊接方法，重点关注铁素体含量的测定和晶间腐蚀性能试验结果满足俄方标准要求，打消俄方对中俄不锈钢焊接后晶间腐蚀性能能否满足俄方标准要求的质疑，为俄方WWER机组核电站建设的相关设备国产化及安装工程奠定了基础。
对于铁素体的测量主要通过三种方法：磁性法，Delong图计算和WRC图计算。其中磁性法是俄罗斯标准认可的方法，其结果是2.06，满足标准的2-8的要求处于下限值，理论上对于抗晶间腐蚀能力较强，但抗热裂纹倾向较弱。DeLong图计算值为8.3和11.7，RCC-M及ASME要求值一般在5-12，其结果较理想，可以看出这两种母材焊接，其铁素体的含量均在标准范围之内，其晶间腐蚀倾向较弱。
晶间腐蚀试验主要考察焊缝抗晶间腐蚀裂纹倾向，前面的铁素体试验证明其铁素体含量均在标准要求范围之内，理论上其晶间腐蚀倾向较小。按照ГОСТ6032-89中的АМ法(在沸腾的溶液中保温的时间应为(24.00±0.25)h。为了显示晶间腐蚀，在溶液中保温结束后，将试样(按Г ОСТ14019)弯曲(90±3)°焊接接头不进行感应加热)、ГОСТ6032-03中的АМУ法及NB/T20004-2011B法进行敏化处理后，两种方法四组试验，均未发现晶间腐蚀裂纹倾向，即使进行了敏化处理，从试验的角度也验证了其抗晶间腐蚀能力较强，即两种材料的焊接形容性在抗晶间腐蚀方面是完全没有问题的。由此，本发明通过采用合理的焊接工艺措施，改善焊缝的显微组织，获得良好的抗腐蚀性能焊接接头。
本发明采用的焊接方法如下：
(1)焊材及保护气体选择：
俄方的焊材在其行业标准中规定，焊丝的含碳量要求≤0.06％，焊条的含碳量要求≤0.10％，但在奥氏体不锈钢的焊接中，通过分析，认为标准中含碳量较大，应选用含碳量小的焊材，进而对焊材进行复检，确定选用焊丝含碳量为0.030％以下，实际选0.029％，焊条含碳量为0.050％以下，实际选0.049％。保护气体：选用纯度99.99％的氩气。
(2)接头型式：
选用V型坡口对接，坡口表面必须保证光洁平整，表面状态必须满足焊接工艺和相应的无损检验要求，焊接坡口表面和两侧边缘与母材邻近区域20mm宽度范围内，用丙酮擦拭洁净，无水、无氧化物、无油污和其他有害杂质。
(3)确认焊接工艺参数：
打底焊电流：90～100A，采用单面焊双面成型技术；填充TIG焊电流：140～150A；填充、盖面焊电流：90～100A，背面氩气保护至熔敷金属厚度大于5mm，层间温度小于50℃。
(4)焊前准备：焊丝使用前用丙酮擦拭干净；焊条按照规范进行烘干；焊接设备采用逆变焊机，焊机上各种仪表在检定合格期内。准备测温笔以测定层间温度。
(5)焊前组对：错边应满足的相应规范，应将错边(尤其是内错边)均匀分配到各个方向。保证组对间隙L1在1-3mm、打底焊层高L2在1-2mm、坡口角度R为60度左右,如图1所示。
(6)焊接前冲氩：针对不锈钢管道而言，首先用泡沫密封件12将组对好的两根管子两端堵塞，氩气软管13从一端伸进，组对间隙处用水溶性胶带14密封。氩气从氩气入口15进入，从氩气出口16排出，如图2所示。预先冲氩气20分钟，氩气流量16L/min。
(7)焊接：采用全位置焊接，两边分别从最底部向上焊的方式，打底焊采用TIG焊，焊接手法采用单面焊双面成型的焊接手法；焊完第一道后，采用自然冷却，用测温笔测试层间温度小于50℃；填充至5mm采用TIG焊，此时因为焊丝的碳含量较小，电流可以大一些，背面继续气体保护至熔敷金属厚度大于5mm；填充、盖面焊采用SMAW，因为焊条的含碳量较高，因此焊接电流采用小电流。
下面以俄国母材08Х18Н10Т与中国母材00Cr19Ni10奥氏体不锈钢，规格为Φ273X20mm的管道为例进一步说明：
焊接位置及方向适用于1GT、2GT、5G1T、6GT位置的管道对接焊缝。焊缝共分为7层焊道：第一层焊道1、第二层焊道2、第三层焊道3、4、第四层焊道5、第五层焊道6、7、第六层焊道8、9、第七层焊道10、11，如图1所示。第一层焊道1，打底焊；第二层焊道至第四层焊道，填充焊；第五层焊道至第七层焊道，盖面焊，焊接的工艺参数见表1。表1
焊后检验及试验：通过上述焊接工艺进行焊接，焊接后按照俄方标准进行射线检验，按1级焊缝的标准验收；焊后试件进行了化学分析、拉伸、晶间腐蚀、冲击、金相、铁素体计算等试验，从化学成分分析、晶间腐蚀结果、金相分析看，中俄两国超低碳奥氏体不锈钢与一般含碳量的奥氏体不锈钢之间的奥氏体不锈钢通过合理的焊接工艺，晶间腐蚀满足俄方最严标准要求。
需要说明的是，本发明所述的两种不同奥氏体不锈钢是指超低碳奥氏体不锈钢与一般含碳量奥氏体不锈钢。
本发明两种不同奥氏体不锈钢焊接方法并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (5)

1.两种不同奥氏体不锈钢焊接方法，包括如下步骤：
1)焊前准备：选择焊材、确认焊接工艺参数；
焊材选用含碳量小的焊材；
工艺参数包括打底电流、填充及盖面电流，层间温度；
2)焊接：即采用全位置焊接，两边分别从最底部向上焊的方式，包括打底焊、填充焊及盖面焊；
打底焊采用TIG焊，焊接手法采用单面焊双面成型的焊接手法，采用小电流；
填充至5mm采用TIG焊，背面氩气保护至5mm，可增大焊接电流；
填充、盖面焊采用SMAW焊，采用小焊接电流；
各层间温度控制在50℃以内。
2.如权利要求1所述的两种不同奥氏体不锈钢焊接方法，其特征是：步骤1)中，所述焊材包括焊丝和焊条，焊丝含碳量为0.030％以下，焊条含碳量为0.05％以下。
3.如权利要求1所述的两种不同奥氏体不锈钢焊接方法，其特征是：步骤1)中，所述打底焊TIG焊电流为90～100A；填充至5mm采用TIG焊，背面氩气保护至5mm，填充焊电流为140～150A；填充、盖面焊采用SMAW焊，电流为90～100A。
4.如权利要求1所述的两种不同奥氏体不锈钢焊接方法，其特征是：步骤2)中，打底焊焊完后，采用自然冷却，用测温笔测试层间温度小于50℃。
5.如权利要求1所述的两种不同奥氏体不锈钢焊接方法，其特征是：步骤2)中，填充焊时，背面气体保护至熔敷金属厚度大于5mm。
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