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双相不锈钢焊管的焊接特点

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2017-06-23 15:39:00 字体大小:【

  双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管具有良好的焊接性能,与铁素体不锈钢及奥氏体不锈钢相比,它既不像铁素体不锈钢的焊接热影响区cv548,由于晶粒严重粗化而使塑韧性大幅降低,也不像奥氏体不锈钢那样,对焊接热裂纹比较敏感。


  双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管由于其特殊的优点,广泛应用于石油化工设备、海水与废水处理设备、输油输气管线、造纸机械等工业领域,近些年来也被研究用于桥梁承重结构领域,具有很好的发展前景。

  双相不锈钢经?;岢鱿值暮附有阅芪侍?。而焊接标准双相钢并不是一个问题,而且不论采用何种工艺,都有适合这些应用的焊材。从金相的角度来看,焊接2101(1.4162)根本就没有问题,实际上它甚至要比标准级的双相钢更加容易焊接,因为这种材料事实上可以采用乙炔焊工艺来进行焊接,而对于标准双相钢材料而言,始终必须避免使用这种工艺。焊接2101所面临的实际问题是熔池的粘度不同,因此可湿性差了一点。这迫使操作人员在焊接的过程中更加多地使用电弧焊,而这正是问题的所在。尽管可以通过选择超合金化焊材加以弥补,但是我们经常希望选择匹配的焊材。

 
 
 

双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管其焊接特点如下:

  双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管在正常固溶处理(1020℃~1100℃加热并水冷)后,钢中含有大约50%~60%奥氏体和50%~40%铁素体组织。随着加热温度的提高,两相比例变化并不明显。

  双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管具有良好的低温冲击韧性,如20mm厚的板材横向试样在-80℃时冲击吸收功可达100J以上。在大多数介质中其耐均匀腐蚀性能和耐点腐蚀性能均较好,但要注意,该类钢在低于950℃热处理时,由于σ相的析出,其耐应力腐蚀性能将显着变坏。由于该钢Cr当量与Ni当量比值适当,在高温加热后仍保留有较大量的一次奥氏体组织,又可使二次奥氏体在冷却过程中生成,结果钢中奥氏体相总量不低于30%~40%因而使钢具有良好的耐晶间腐蚀性能。

  另外,如前所述,在焊接这种钢时裂纹倾向很低,不须预热和焊后热处理。由于母材中含有较高的N,焊接近缝区不会形成单相铁素体区,奥氏体含量一般不低于30%。适用的焊接方法有钨极氩弧焊和焊条电弧焊等,一般为了防止近缝区晶粒粗化,施焊时,应尽量使用低的线能量焊接。

影响双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管焊接质量的因素主要体现在以下几方面:

含N量影响

  Gómez de Salazar JM等人研究了?;て逯?N2的不同含量对双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管性能的影响。结果表明,随着混合气体中 N2分压 PN2的增加,焊缝中氮的质量分数ω(N)开始迅速增加,然后变化很小,焊缝中的铁素体相含量φ(α)随ω(N)增加呈线性下降,但φ(α)对抗拉强度和伸长率的影响与ω(N)的影响刚好相反。同样的铁素体相含量φ(α),母材的抗拉强度和伸长率均高于焊缝。这是由于显微组织的不同所造成的。双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管焊缝金属中含 N 量提高后可以改善接头的冲击韧性,这是由于增加了焊缝金属中的γ相含量,以及减少了Cr2N 的析出。

热输入影响

  与焊缝区不同,焊接时热影响区的ω(N)是不会发生变化的,它就是母材的ω(N),所以此时影响组织和性能的主要因素是焊接时的热输入。根据文献 ,焊接时应选择合适的线能量。焊接时如果热输入太大,焊缝热影响区范围增大,金相组织也趋于晶粒粗大、紊乱,造成脆化,主要表现为焊接接头的塑性指标下降。如焊接热输入太小,造成淬硬组织并易产生裂纹,对HAZ的冲击韧性同样不利。此外,凡影响冷却速度的因素都会影响到 HAZ 的冲击韧性,如板厚、接头形式等。

  σ相脆化 国外文献介绍了再热引起的双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管及其焊缝金属的σ相脆化问题。母材和焊缝金属的再热过程中,先由α相形成细小的二次奥氏体γ*,然后析出σ相。结果表明,脆性开裂都发生于σ相以及基体与σ相的界面处,对母材断口观察表明,在σ相周围区域内都为韧窝,由于α相区宽,大量生成的σ相才会使韧性降低,然而在焊缝中α相区是细小的,断口仍表现为脆性断裂,只要少量的σ相生成就足以引起焊缝金属韧性的降低,因此,焊缝金属中的σ相脆化倾向比母材要大得多。

氢致裂纹

  双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管焊接接头的氢脆通常发生于α相,且氢脆的敏感性随焊接时峰值温度的升高而增加。其微观组织的变化为:峰值温度增加,γ相含量减少,α相含量增加,同时由α相边界和内部析出的Cr2N 量增加,故极易发生氢脆。

应力腐蚀开裂

  母材和焊缝金属中的裂纹都起始于α/γ界面的α相一侧,并在α相内扩展。奥氏体(γ)由于其固有的低氢脆敏感性,因此,可起到阻挡裂纹扩展的作用。由于DSS 中含有一定量的奥氏体,所以其应力腐蚀开裂倾向性较小。

点蚀问题

  耐点蚀是双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管的一个重要特性,与其化学成分和微观组织有着密切关系。点蚀一般产生于α/γ界面,因此被认为是产生于γ相和α相之间的γ*相。这意味着γ*相中的含Cr量低于γ相。γ*相与γ相的成分不同,是由于γ* 相中 的Cr 和Mo含量低于初始γ相中的Cr、Mo含量。进一步研究表明,含N量较低的钢,其点蚀电位对冷却速度较为敏感。因此,在焊接含 N 量较低的双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管时,对冷却速度的控制要求更加严格。在双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管焊接过程中,合理控制焊接线能量是获得高质量双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管接头的关键。线能量过小,焊缝金属及热影响区的冷却速度过快,奥氏体来不及析出,从而使组织中的铁素体相含量增多;如线能量过大,尽管组织中能形成足量的奥氏体,但也会引起热影响区内的铁素体晶粒长大以及σ相等有害相的析出。一般情况下,焊条电弧焊(Shieded Metal Arc Welding,SMAW)、钨极氩弧焊(Gas Tungsten Arc Welding,GTAW)、药芯焊丝电弧焊(Flux-Cored WireArc Welding,FCAW)和等离子弧焊(Plasma Arc Welding,PAW)等焊接方法均可用于双相不锈钢所焊接的双相钢不锈钢焊管的焊接,且在焊前一般不需要采取预热措施,焊后也不需进行热处理。





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