超級(jí)奧氏體不銹鋼904L的焊接
信息來(lái)源：求和不銹鋼 時(shí)間：2019-04-13 09:08:12 瀏覽次數(shù):-
摘 要：904L是一種高鉻鎳鉬含量的超級(jí)奧氏體不銹鋼，相比316L和317L它具有更好的耐腐蝕性能，本文分析了904L的焊接特點(diǎn)，并通過(guò)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)保證了產(chǎn)品的機(jī)械性能，確定了合理的焊接工藝并成功應(yīng)用于實(shí)踐，焊接質(zhì)量得到了保證。
1. 焊接性分析
1.1 材料簡(jiǎn)介
通俗簡(jiǎn)稱904L，ASME板材標(biāo)準(zhǔn)號(hào)SB-625, UNS No. N08904，國(guó)內(nèi)材料牌號(hào)015Cr21Ni26-Mo5Cu2（S39042），是一種單相奧氏體，具有良好的抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕、很高的抗應(yīng)力腐蝕的能力，良好的抗晶間腐蝕的能力，主要應(yīng)用于石油化工設(shè)備中的反應(yīng)器，硫酸儲(chǔ)存與運(yùn)輸?shù)臒峤粨Q器，塔器中塔體、煙道、檔門(mén)板，內(nèi)件，噴淋系統(tǒng)等領(lǐng)域。
1.2 焊接過(guò)程中易產(chǎn)生的問(wèn)題
（1）奧氏體鋼導(dǎo)熱系數(shù)小和線膨脹系數(shù)大, 同時(shí)還存在有害雜質(zhì)（S、P、Sn、Sb等）的偏析，形成易溶液膜，在焊接局部加熱和冷卻的條件下，焊接過(guò)程中可形成較大的拉應(yīng)力，焊縫凝固期間容易形成熱裂紋，熱裂紋主要還是以弧坑裂紋出現(xiàn)較多。
（2）焊接過(guò)程中由于焊接工藝因素的一些影響，如，焊接線能量偏大、層間溫度過(guò)高造成在敏化溫度區(qū)間停留時(shí)間太長(zhǎng)，造成焊接接頭的耐蝕性能下降。
1.3 預(yù)防措施
焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋等缺陷的因素很多，根據(jù)大量的生產(chǎn)實(shí)踐和研究證明，防止缺陷的產(chǎn)生可以從冶金因素和工藝因素去考慮，以下主要淺談從工藝因素方面平時(shí)需要注意的幾點(diǎn)：
（1）盡量減小焊接線能量，不應(yīng)過(guò)分的增加焊接速度，而應(yīng)適當(dāng)?shù)慕档秃附与娏?，同時(shí)層間溫度應(yīng)得到有效的控制，層間溫度一般控制在100℃以下。
（2）選擇合適的焊接坡口與焊接方法，減小熔合比，對(duì)于厚板焊接結(jié)構(gòu)，采用多層多道焊，對(duì)各層熔深進(jìn)行控制，避免較大的擺幅，接頭處應(yīng)盡量避免應(yīng)力集中。
（3）焊接收弧處應(yīng)打磨后施焊，防止弧坑裂紋。
（4）焊接次序適當(dāng)，盡量使大多數(shù)焊縫能再較小的剛度的條件下焊接，使焊縫受力較小
（5）選用與其化學(xué)成分相匹配的或采用較母材更高Cr、Mo含量的“超合金化”的焊接材料，如鎳基材料，提高耐腐蝕性能。同時(shí)焊接工藝不能采用自熔焊接。
（6）限制母材和焊接材料中的S、P等有害元素的存在。
2. 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)
2.1 焊接坡口的制備與清理
焊接坡口加工最好采用機(jī)械加工，亦可采用等離子切割，但切割后坡口面應(yīng)用砂輪機(jī)將熔渣打磨去除至光亮，焊前應(yīng)對(duì)坡口兩側(cè)20mm范圍內(nèi)及坡口面進(jìn)行機(jī)械清理或化學(xué)清洗，防止雜質(zhì)、油污等引起缺陷，加工坡口尺寸型式見(jiàn)附圖。
2.2 焊接方法及焊材的選擇
根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定了GTAW+SMAW的組合焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，焊接材料的選擇應(yīng)保證焊縫金屬的力學(xué)性能高于或等于母材，且化學(xué)成分應(yīng)與母材相匹配的原則進(jìn)行，選擇了某品牌國(guó)產(chǎn)奧氏體不銹鋼焊絲ER385，焊條E385-16。
2.3 焊接工藝要求及參數(shù)
焊前用丙酮清洗坡口兩側(cè)50mm范圍內(nèi)的油等污物，保證裝配間隙與對(duì)口錯(cuò)邊量，焊絲用丙酮進(jìn)行清洗去油脂，打底焊時(shí)背側(cè)用保護(hù)罩通氬氣對(duì)焊縫進(jìn)行保護(hù)，氬氣流量15~20L/min，焊接過(guò)程中控制層間溫度≤70℃，每焊完一道用不銹鋼絲刷進(jìn)行刷磨，去除氧化物，焊絲、焊條稍作擺動(dòng)，注意收弧部位，發(fā)現(xiàn)裂紋立即徹底清除，焊后用不銹鋼絲刷清理刷磨并對(duì)外觀進(jìn)行檢驗(yàn)。焊接參數(shù)見(jiàn)表1。
2.4 無(wú)損檢測(cè)
焊后100%RT，符合JB/T4730.2-2005，Ⅰ級(jí)合格。
2.5 理化試驗(yàn)
焊接接頭經(jīng)過(guò)2個(gè)拉伸試驗(yàn)和4個(gè)彎曲試驗(yàn), 2個(gè)晶間腐蝕試驗(yàn)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。力學(xué)性能試驗(yàn)見(jiàn)表2與表3。
2個(gè)試樣按GB/T4334-2008方法E進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果合格。
3. 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)分析904L超級(jí)奧氏體不銹鋼的焊接特點(diǎn)，制定出了符合904L的焊接工藝，總結(jié)出了904L焊接缺陷產(chǎn)生的防止措施，為指導(dǎo)生產(chǎn)提供了參考。在本公司實(shí)際產(chǎn)品焊接過(guò)程中，產(chǎn)品焊接一次合格率達(dá)到100%，取得一個(gè)高質(zhì)量的焊件是完全可以滿足的。
1. 焊接性分析
1.1 材料簡(jiǎn)介
通俗簡(jiǎn)稱904L，ASME板材標(biāo)準(zhǔn)號(hào)SB-625, UNS No. N08904，國(guó)內(nèi)材料牌號(hào)015Cr21Ni26-Mo5Cu2（S39042），是一種單相奧氏體，具有良好的抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕、很高的抗應(yīng)力腐蝕的能力，良好的抗晶間腐蝕的能力，主要應(yīng)用于石油化工設(shè)備中的反應(yīng)器，硫酸儲(chǔ)存與運(yùn)輸?shù)臒峤粨Q器，塔器中塔體、煙道、檔門(mén)板，內(nèi)件，噴淋系統(tǒng)等領(lǐng)域。
1.2 焊接過(guò)程中易產(chǎn)生的問(wèn)題
（1）奧氏體鋼導(dǎo)熱系數(shù)小和線膨脹系數(shù)大, 同時(shí)還存在有害雜質(zhì)（S、P、Sn、Sb等）的偏析，形成易溶液膜，在焊接局部加熱和冷卻的條件下，焊接過(guò)程中可形成較大的拉應(yīng)力，焊縫凝固期間容易形成熱裂紋，熱裂紋主要還是以弧坑裂紋出現(xiàn)較多。
（2）焊接過(guò)程中由于焊接工藝因素的一些影響，如，焊接線能量偏大、層間溫度過(guò)高造成在敏化溫度區(qū)間停留時(shí)間太長(zhǎng)，造成焊接接頭的耐蝕性能下降。
1.3 預(yù)防措施
焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋等缺陷的因素很多，根據(jù)大量的生產(chǎn)實(shí)踐和研究證明，防止缺陷的產(chǎn)生可以從冶金因素和工藝因素去考慮，以下主要淺談從工藝因素方面平時(shí)需要注意的幾點(diǎn)：
（1）盡量減小焊接線能量，不應(yīng)過(guò)分的增加焊接速度，而應(yīng)適當(dāng)?shù)慕档秃附与娏?，同時(shí)層間溫度應(yīng)得到有效的控制，層間溫度一般控制在100℃以下。
（2）選擇合適的焊接坡口與焊接方法，減小熔合比，對(duì)于厚板焊接結(jié)構(gòu)，采用多層多道焊，對(duì)各層熔深進(jìn)行控制，避免較大的擺幅，接頭處應(yīng)盡量避免應(yīng)力集中。
（3）焊接收弧處應(yīng)打磨后施焊，防止弧坑裂紋。
（4）焊接次序適當(dāng)，盡量使大多數(shù)焊縫能再較小的剛度的條件下焊接，使焊縫受力較小
（5）選用與其化學(xué)成分相匹配的或采用較母材更高Cr、Mo含量的“超合金化”的焊接材料，如鎳基材料，提高耐腐蝕性能。同時(shí)焊接工藝不能采用自熔焊接。
（6）限制母材和焊接材料中的S、P等有害元素的存在。
2. 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)
2.1 焊接坡口的制備與清理
焊接坡口加工最好采用機(jī)械加工，亦可采用等離子切割，但切割后坡口面應(yīng)用砂輪機(jī)將熔渣打磨去除至光亮，焊前應(yīng)對(duì)坡口兩側(cè)20mm范圍內(nèi)及坡口面進(jìn)行機(jī)械清理或化學(xué)清洗，防止雜質(zhì)、油污等引起缺陷，加工坡口尺寸型式見(jiàn)附圖。
2.2 焊接方法及焊材的選擇
根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定了GTAW+SMAW的組合焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，焊接材料的選擇應(yīng)保證焊縫金屬的力學(xué)性能高于或等于母材，且化學(xué)成分應(yīng)與母材相匹配的原則進(jìn)行，選擇了某品牌國(guó)產(chǎn)奧氏體不銹鋼焊絲ER385，焊條E385-16。
2.3 焊接工藝要求及參數(shù)
焊前用丙酮清洗坡口兩側(cè)50mm范圍內(nèi)的油等污物，保證裝配間隙與對(duì)口錯(cuò)邊量，焊絲用丙酮進(jìn)行清洗去油脂，打底焊時(shí)背側(cè)用保護(hù)罩通氬氣對(duì)焊縫進(jìn)行保護(hù)，氬氣流量15~20L/min，焊接過(guò)程中控制層間溫度≤70℃，每焊完一道用不銹鋼絲刷進(jìn)行刷磨，去除氧化物，焊絲、焊條稍作擺動(dòng)，注意收弧部位，發(fā)現(xiàn)裂紋立即徹底清除，焊后用不銹鋼絲刷清理刷磨并對(duì)外觀進(jìn)行檢驗(yàn)。焊接參數(shù)見(jiàn)表1。
2.4 無(wú)損檢測(cè)
焊后100%RT，符合JB/T4730.2-2005，Ⅰ級(jí)合格。
2.5 理化試驗(yàn)
焊接接頭經(jīng)過(guò)2個(gè)拉伸試驗(yàn)和4個(gè)彎曲試驗(yàn), 2個(gè)晶間腐蝕試驗(yàn)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。力學(xué)性能試驗(yàn)見(jiàn)表2與表3。
2個(gè)試樣按GB/T4334-2008方法E進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果合格。
3. 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)分析904L超級(jí)奧氏體不銹鋼的焊接特點(diǎn)，制定出了符合904L的焊接工藝，總結(jié)出了904L焊接缺陷產(chǎn)生的防止措施，為指導(dǎo)生產(chǎn)提供了參考。在本公司實(shí)際產(chǎn)品焊接過(guò)程中，產(chǎn)品焊接一次合格率達(dá)到100%，取得一個(gè)高質(zhì)量的焊件是完全可以滿足的。
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