PDF《奥 氏体 一 笑素 体 双相 不锈 钢 的焊接》

5 1 ・ 焊接过程 中, 无论焊缝或是焊接热影 响区都会有重 要 的相变发生 , 这对焊件的性能 , 如塑性 和耐腐蚀 性都有很大的影响.所 以使焊缝金属和焊接热影响 区保持有适量 的铁素体和奥氏体 的组织 , 控制奥氏 体和铁素体两相的比例是重点解决的问题.

2 焊接材料 的选择 采用奥 氏体 占优势的焊缝金属是当代双相不锈 钢焊接的重要趋势.优点在于 : 细化 晶粒 , 减少氮化 物的析 出,提高塑韧性和耐腐蚀性 ,增强抗裂纹能 力,减少多层焊时上下各层组织的不均匀性. N i 是强 烈形成奥氏体和扩大奥氏体相 区的元素 ,适量增加 焊接材料的N i 含量 ,可以防止热影响区单相铁素体 的形成 .通常焊接材料中的N i 量比母材要提高2 %~

4 %.笔者选择E

2 2

0 9 焊条和E R

2 2

0 9 焊丝焊接$

3 1

8 0

3 材料 .焊条E

2 2

0 9 化学成分见表4 ;

焊丝E R

2 2

0 9 化学 成分见表5 .这2 种焊材都是与母材相匹配的. 表4 E

2 2

0 9 焊条的化学成分%焊材标准号 C M n P S S i C r N i Mo C u N 型号EAS ME S F A ~

0 . O

31 O.

8 0 .

0 21

0 . O1

1 0.

9 4

2 2 .

6 7

1 0 . O

5 2 .

9 8

0 .

0 7

0 .

1 3

3 2

2 0

9 5 .

4 表5ER2

2 0

9 的化 学成分% 焊材标准号 C Mn P S s i C r Ni Mo N b C u N 型号ERAS ME S F A 一O. O1

1 1 .

5 0 .

01 3

0 .

0 01 O .

4 4

2 3.

1 8 .

6 3 .

0 7 O . O1 O.

1 0.

1 6

5 2

2 O9

5 .

9 3 焊接线 能量 的选择 为了保持理想 的两相组织和满意 的性能 , 双相 不锈钢要求遵守一定的焊接工艺规程 , 选择合适的 焊接参数.过高的铁素体量会造成焊件脆化 .为了 避免过高的铁素体量 ,不 能采用过快 的冷却速度 , 也不能采用过低 的线能量 .但也不能采用过慢的冷 却速度或过高的线能量 , 它会导致焊接热影 响区粗 晶和金属间相的析出.通常焊接参数规定出线能量 范围和最高的层间温度. 一般线能量控制在5 ~

2 0 k J / c m, 层间温度控制在1

5 0 ~ C 以下.

4 焊接方法 的选择 因为双相不锈钢有 良好 的工艺焊接性 . 采用焊 条电弧焊和钨极氩弧焊2 种方法都可 , 关键是考虑焊 接接头和热影响区奥氏体和铁 素体的两相 比例和分 布的均匀性 . 为此 , 我们分别采用焊条电弧焊和钨极 氩弧焊2 种方法焊接 了2 组焊接工艺评定试板 ,焊条 电弧焊最大线能量为1

3 k J / c m;

钨极氩弧焊最大线能 量为1

9 k J / e m. 层间温度控制在

1 5

0 ~ C 以下. 然后进行 无损检测 、 拉力试验 、 弯 曲试验 、 铁 素体测定和微观 金相试验 , 结果见表6 .金相组织见图1 ~ 图4 . 表6 焊接接头无损检测理化 试验结果 焊接 射线 拉伸试验 弯曲试验 铁素体含量, % 方法 检测 渗透检测 o '

J MP a 面弯 背弯 焊缝 热影响区 G T AW 无裂纹 未见表 面裂纹

7 9

0 -

8 2

0 合格 合格

4 5 -

4 7

3 5 -

3 8 S MA W 无裂纹 未见表 面裂纹

8 6

5 -

8 9

0 合格 . 合格

2 5 -

3 2

2 3 ~

2 5 图1 S MA W~缝 组织 ~

2 4

0 奥 氏体+ 铁素体铸态组织 .柱状 晶内奥 氏体呈枝状 、 板条状 、 块状分布 .铁素体 比例 :

2 5 %~

3 2 %. 图2 S M A W热影 响区组织~

2 4

0 相组 成为奥氏体+ 铁 素体.仍以带状形式分布 , 熔合线 附近铁 素 体略呈等轴状 , 但 区域 较窄 , 大小及分布 较均匀 , 未见单一 铁素体 区.铁素体 比例 :