不锈钢焊接盘管,S32205双相不锈钢焊接

双相不锈钢是指金相组织具有铁素体奥氏体双相组织的不锈钢。 在固溶体组织中,铁素体奥氏体各占50%左右,一般少相的含量也为30%。 %多于。

金相组织决定了铁素体-奥氏体双相不锈钢的性能介于铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢之间。 它兼有两种不锈钢的优点,不仅具有良好的塑性、韧性和耐蚀性和焊接性,而且比其他类型的不锈钢具有更强的抗晶间腐蚀性能,因此在能源、化工、医药、造纸、海水淡化等领域。

中国电建沙特吉赞核电项目,面对业主方佛山市鑫泽昌不锈钢有限公司的高标准、严要求,将双相不锈钢应用于公共给水、消防给水系统,使管道系统使用环境恶劣,耐腐蚀要求高的条件下可长期工作。

2.焊接工艺

根据工程施工要求,按照ASME IX和ASME B31.3的要求制定了双相不锈钢的焊接工艺。 用于工艺评估的焊接接头尺寸如图 1 所示。

图1 双相不锈钢焊接接头示意图

注:a=70? b=3.91mm c=4.0mm d=0.8mm

(1)母材双相不锈钢在C含量较低的情况下,Cr含量为18%~28%,Ni含量为3%~10%。 有些钢还含有合金元素,如Mo、Cu、Nb、Ti、N等。本文所述工艺采用UNS钢管不锈钢焊接盘管,厚度为3.91mm,管径为2in(1in=25.4mm)。

根据ASTM A790,其化学成分和机械性能见表1和表2。 双相不锈钢的含碳量小于0.03%,属于超低碳不锈钢。 超低的碳含量可以提高材料的焊接性,减少碳化物在晶界析出的倾向,提高抗晶间腐蚀性能。

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添加氮可以提高金属焊后的耐蚀性,提高焊缝的力学性能,促进双相组织的形成,平衡两相的比例。 高含量的铬和钼可以提高钢的耐蚀性。

(2)焊材的选择选择合适的焊材,可以控制焊后组织中铁素体和奥氏体的比例,使两相的比例合理,获得力学性能大于等于的焊接接头基本金属。 经比较,采用该公司的焊丝作为焊材,直径为1.6~2.4mm。

选用的主要原因是镍在焊丝化学成分中的含量相对高于母材,可以在焊后急冷过程中促进奥氏体的形成,稳定奥氏体的比例。两个阶段。 如果只选用与母材成分相同的焊接材料,则焊缝中的铁素体含量较高。 焊材化学成分见表3。

(3) 预热、热输入和层间温度

双相不锈钢的性能取决于两相的合理配比。 焊后铁素体和奥氏体两相应保持合理的比例。 焊接一般采用热输入小、焊接速度快的方法,很容易提高焊缝的冷却速度。 太快,高温铁素体向奥氏体转变时间太短,焊缝和热影响区会产生过多的铁素体组织,奥氏体组织的缺乏会降低双相不锈钢的耐蚀性和耐蚀性 焊缝处的韧性.

因此母材预热温度应≥10℃,在沙特吉赞项目常年高温环境下,室温足够。 如果选择大的热输入,冷却速度过慢,会导致粗大的铁素体晶粒和金属间相,也会降低接头的韧性和耐蚀性。

多道焊时应控制层间温度。 层间温度过高,热量会积聚,受热面积增大,热影响区扩大。 同时会导致晶粒粗大,使强度和韧性降低。 需要控制焊缝层间温度。 不超过 58°C。

(4)焊接工艺采用气体保护钨极氩弧焊(GTAW),保护气体采用98%Ar和2%N2的混合气体,采用纯氩气保护焊丝将熔池中的氮元素熔化至形成氮气逸出,上述氮元素可以增加奥氏体相含量,平衡铁素体和奥氏体两相比例,含1%~5%氮的混合保护气体具有更好的工艺性,尤其是根部焊缝,氮气保护尤为重要。

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当混合气体中的氮含量超过5%时,钨极易燃烧,导致电弧不稳定。 因此,选用98%Ar+2%N2混合保护气体钨极氩弧焊。 焊接时保持背部持续充满保护气体,背部充满保护气体后的氧含量应小于0.05%。

使用焊接电流70~110A,电弧电压10~16V,焊接速度40~95mm/min,层间温度<58℃进行焊接。 焊接接头的根部焊道应采用φ2.4mm焊丝打底,填料和堆焊道采用φ1.6~φ2.4mm焊丝作为打底。

热输入应小,不得超过工艺规范中的热输入要求,填充和覆盖时的热输入不应高于打底时的热输入。

焊接参数见表4,焊后焊接接头如图2所示。

图2 焊接后的焊接接头

(5) 焊缝组织和力学性能

不锈钢焊后凝固过程中,铁素体组织先凝固,然后随温度升高而降低。 部分铁素体在晶界处开始转变为奥氏体并长大为铁素体晶粒。 焊后腐蚀试验结构如图3所示。

图3 双相不锈钢焊缝腐蚀试验结果的焊缝组织

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测试结果表明,铁素体比例为42.5%±7%,组织比例符合要求。 焊缝及热影响区各项力学性能试验结果表明:最小抗拉强度,弯曲试验结果合格,最大硬度265.2HBW,冲击试验-20℃焊缝处KV= 35~45J,热影响区KV=48~55J,力学性能优于母材,符合标准。

3、无损检测的特殊要求

(1)底漆完成后,需进行PT检查不锈钢焊接盘管,合格后进行填充层焊接(见图4)。

(2)铁素体含量应在完成焊缝中心的30%~60%范围内测量(见图5)。

(3)焊缝区和热影响区的硬度试验,焊后取全部焊缝的20%,硬度值不得超过。

图5 铁素体含量的测定

4。结论

双相不锈钢具有良好的焊接性和机械性能,可应用于电厂服役环境。 制定了合理的焊接工艺,对双相不锈钢焊接和施工过程中的无损检测提出了特殊要求,保证了现场焊接施工质量。

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