CN108274101A - 一种超级双相不锈钢2507的焊接方法 - Google Patents

一种超级双相不锈钢2507的焊接方法 Download PDF

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杜鸿
周均生
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Abstract

本发明公开了一种超级双相不锈钢2507的焊接方法，所述方法包括：采用熔化极半自动气体保护焊GMAW；焊接采用的焊接材料为实心焊丝；焊接采用的保护气体为75％的氩气和25％氦气的混合气体；焊接坡口打磨成双面“V”型；将上述坡口内部及其两侧各25mm范围内的油污和水份清理干净；焊接坡口的焊接层数由上至下位4、3、2、1、5、6、7层，并通过焊接参数表按特定焊接方法进行焊接；焊接层间温度控制在100℃以下；焊接线能量控制在9.0‑10.5KJ/cm。本发明的方法提高了焊缝接头的抗拉强度和低温冲击韧性，其塑性和耐腐蚀性能优异，焊缝金属与母材熔合良好；显著提高了焊材的利用率，提高了节能效果，减少了有害烟尘的产生；保证了焊缝接头质量的稳定性和可靠性。

Description

一种超级双相不锈钢2507的焊接方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢的焊接方法，尤其涉及一种超级双相不锈钢2507 的焊接方法。
背景技术
超级双相不锈钢是指PREN＞40，含25％的铬Cr和高钼Mo(＞3.5％)，高氮N(0.22～0.30％)的双相钢。其中最常用的是牌号2507(即UNS32750)，如图3所示为UNS32750超级双相不锈钢的化学组成成分，其由法国，瑞典，英国公司于1991年前后研发成功，并推向市场。
2507超级双相不锈钢与高合金双相不锈钢2205相比，有更高的金含量； 2507超级双相不锈钢中高铬Cr、高钼Mo和高氮N的平衡设计，使得其在抗氯离子腐蚀方面能力有大幅提高，同时在耐缝隙腐蚀、点腐蚀和应力腐蚀方面表现良好，对有机酸和部分无机酸具有很低的腐蚀率。如图4所示为美国标准中 316L、2250和2507不锈钢力学性能比较，从该图中可以看出，2507超级双相不锈钢的强度提高了20％以上，因此在同样的结构强度要求下，所使用的钢材重量较2205双相不锈钢而言降低了10-15％，节能效果非常明显。可以看出超级双相不锈钢以其优越的力学性能与耐腐蚀性能赢得使用者的青睐，已成为既节约重量，又节省投资的耐蚀工程材料。
目前国内使用的超级双相不锈钢焊接工艺为焊条电弧焊(SMAW)和钨极气体保护电弧焊(GTAW)。采用此焊接工艺进行焊接，生产效率低，并且材料有效利用率低；其中SMAW焊材有效熔敷为55％左右，GTAW为85％左右。不仅如此，在SMAW工艺中将产生大量的焊接烟尘，不仅对环境污染较大，还对作业焊工的职业健康有明显的伤害。因此，需要一种焊接方法提高生产效率，改善作业条件，减少环境污染。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种不锈钢的焊接方法，其提高了效率，减少了环境污染。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种超级双相不锈钢2507 的焊接方法，所述方法包括：
(1)采用熔化极半自动气体保护焊GMAW；
(2)焊接采用的焊接材料为实心焊丝；
(3)所述焊丝的送丝速度为6-8m/min。
(4)焊接采用的保护气体为75％的氩气和25％氦气的混合气体；
(5)所述保护气体的流量为15-20L/min；
(6)焊接坡口打磨成双面“V”型；
(7)将方法(6)中的坡口内部及其两侧各25mm范围内的油污和水份清理干净；
(8)焊接坡口的焊接层数由上至下位4、3、2、1、5、6、7层，并通过焊接参数表按特定焊接方法进行焊接；
(9)焊接层间温度控制在100℃以下；
(10)焊接线能量控制在9.0-10.5KJ/cm。
作为优选，所述焊接方法包括：
(1)首先焊接1-4层；
(2)预先对工件进行反变形点焊；
(3)1-4层焊接好后，将各焊缝层间清理干净，背面用不锈钢专用砂轮片打磨清根，并把焊渣清理干净，直至显现完全的金属光泽为止；
(4)按焊接参数表将5-7层焊接完成。
作为优选，所述GMAW采用直流反接形式焊接。
作为优选，所述实心焊丝为瑞典阿维斯塔ER2594的直径为1.2mm的实心焊丝。
作为优选，所述混合气体的纯度为99.9％。
作为优选，所述温度控制采用水冷，且再次焊接前必须将水份吹干，并保证焊缝及热影响区的干燥。
使用本方法进行焊接，可使焊缝接头的抗拉强度提高，性能优良；使低温冲击韧性的最小值提高，其韧性极其优异；侧弯检测，可看出其塑性性能优良；其主要元素含量符合UNS32750的要求；腐蚀性能检测中耐Cl-点腐蚀性能优异；焊缝组织双相比控制良好，使铁素体和奥氏体占比接近50:50；焊缝宏观金相检查，可看出焊缝金属与母材熔合良好，无裂纹、气孔、固体夹杂、未熔合和未焊透现象，无形状和尺寸等缺陷；焊材的利用率达到95-98％，节能效果明显，且有害烟尘大幅减少；本方法采用半自动、连续送丝方式焊接，综合焊接生产的效率显著提高；本方法中采用电流电压反馈的半自动焊机，可以对焊接作业过程中的参数进行实时的自动调整，减少了人为因素的影响，保证了焊缝接头质量的稳定性和可靠性。
本发明的有益效果：本发明的超级双相不锈钢2507的焊接方法提高了焊缝接头的抗拉强度，提高了低温冲击韧性，塑性性能优良，耐腐蚀性能优异，焊缝金属与母材熔合良好；显著提高了焊材的利用率，明显提高了节能效果，并大幅减少了有害烟尘的产生；提高了综合焊接生产的效率，降低了劳动强度，提升了工作环境，保证了焊缝接头质量的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本发明焊接坡口双面“V”型的结构示意图；
图2为本发明的焊接层结构示意图；
图3为UNS32750超级双相不锈钢的化学组成成分；
图4为美国标准中316L、2250和2507不锈钢力学性能比较；
图5为焊接参数表。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种超级双相不锈钢2507的焊接方法，所述方法包括：
(1)采用熔化极半自动气体保护焊GMAW；
(2)焊接采用的焊接材料为实心焊丝；
(3)所述焊丝的送丝速度为6-8m/min。
(4)所述保护气体的流量为15-20L/min
(5)焊接采用的保护气体为75％的氩气和25％氦气的混合气体；
(6)如图1所示，焊接坡口打磨成双面“V”型；
(7)将方法(6)中的坡口内部及其两侧各25mm范围内的油污和水份清理干净；
(8)如图2所示，焊接坡口的焊接层数由上至下位4、3、2、1、5、6、7 层，并通过如图5所示的焊接参数表按特定焊接方法进行焊接；
(9)焊接层间温度控制在100℃以下；
(10)焊接线能量控制在9.0-10.5KJ/cm。
所述焊接方法包括：
(1)首先焊接1-4层；
(2)预先对工件进行反变形点焊；
(3)1-4层焊接好后，将各焊缝层间清理干净，背面用不锈钢专用砂轮片打磨清根，并把焊渣清理干净，直至显现完全的金属光泽为止；
(4)按如图5所示的焊接参数表将5-7层焊接完成。
所述GMAW采用直流反接形式焊接。
所述实心焊丝为瑞典阿维斯塔ER2594的直径为1.2mm的实心焊丝。
所述混合气体的纯度为99.9％。
所述温度控制采用水冷，且再次焊接前必须将水份吹干，并保证焊缝及热影响区的干燥。
使用本方法对超级双相不锈钢2507进行焊接，可使焊缝接头的抗拉强度达到885MPa，性能优良；通过此方法焊接后，-40℃的低温冲击韧性最小值可达到159J，远高于标准要求的54J，韧性极其优异；焊接完成后，按照美国ASME IX-2013标准进行侧弯检测，其塑性性能优良，满足要求；其中主要元素含量符合UNS32750的要求；按照美国ASTM A923标准中方法C进行腐蚀性能检测，检测试样为3.06mdd，处于ASTM A923标准要求的不大于10mdd范围内，其耐 Cl-点腐蚀性能优异；用此方法进行焊接，焊缝组织双相比控制良好，其中铁素体占53％，奥氏体占47％，铁素体和奥氏体接近50:50；通过焊缝宏观金相检查，焊缝金属与母材熔合良好，无裂纹、气孔、固体夹杂、未熔合和未焊透现象，无形状和尺寸等缺陷；用此方法进行焊接，焊材的利用率达到95-98％，远高于焊条利用率的55％，比氩弧焊利用率的85％也有相当大的提高，节能效果明显，且有害烟尘大幅减少；本方法采用半自动、连续送丝方式焊接，综合焊接生产的效率约为焊条焊接效率的2.5-3倍，为氩弧焊焊接效率的4-5倍，效率显著提高；本方法中采用电流电压反馈的半自动焊机，可以对焊接作业过程中的参数进行实时的自动调整，减少了人为因素的影响，保证了焊缝接头质量的稳定性和可靠性。
通过本发明的超级双相不锈钢2507的焊接方法进行焊接，提高了生产效率，降低了劳动强度，提升了工作环境，提高了节能减排效果，并可得到力学性能和耐腐蚀性能俱佳的焊缝接头。
最后，本领域的技术人员可以借鉴本发明的内容适当改变原料，工艺条件等环节来实现相应的目的，其相关的改变都没有脱离本发明的内容，所以类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都被视为包括在本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种超级双相不锈钢2507的焊接方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)采用熔化极半自动气体保护焊GMAW；
(2)焊接采用的焊接材料为实心焊丝；
(3)实心焊丝的送丝速度为6-8m/min；
(4)焊接采用的保护气体为75％的氩气和25％氦气的混合气体；
(5)保护气体的流量为15-20L/min；
(6)焊接坡口打磨成双面“V”型；
(7)将方法(6)中的坡口内部及其两侧各25mm范围内的油污和水份清理干净；
(8)焊接坡口的焊接层数由上至下位4、3、2、1、5、6、7层，并通过焊接参数表按特定焊接方法进行焊接；
(9)焊接层间温度控制在100℃以下；
(10)焊接线能量控制在9.0-10.5KJ/cm。
2.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢2507的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括：
(1)首先焊接1-4层；
(2)预先对工件进行反变形点焊；
(3)1-4层焊接好后，将各焊缝层间清理干净，背面用不锈钢专用砂轮片打磨清根，并把焊渣清理干净，直至显现完全的金属光泽为止；
(4)按焊接参数表将5-7层焊接完成。
3.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢2507的焊接方法，其特征在于，所述GMAW采用直流反接形式焊接。
4.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢2507的焊接方法，其特征在于，所述实心焊丝为瑞典阿维斯塔ER2594的直径为1.2mm的实心焊丝。
5.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢2507的焊接方法，其特征在于，所述混合气体的纯度为99.9％。
6.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢2507的焊接方法，其特征在于，所述温度控制采用水冷，且再次焊接前必须将水份吹干，并保证焊缝及热影响区的干燥。
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