00Cr25Ni5Mo3N雙相不銹鋼的焊接工藝
00Cr25Ni5Mo3雙相不銹鋼有較高的屈服強(qiáng)度,可以冷成型和熱成型。冷成型一般不需熱處理,但當(dāng)變形量超過20%時則應(yīng)采用固溶熱處理。該鋼在350~975℃加熱之后會產(chǎn)生Cr2N、σ、χ相等有害組織,這些組織都屬于脆性相,會影響鋼的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。為了避免這些相的析出,該鋼焊接時應(yīng)盡可能采用快速焊接法且成型后在1020~1100℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固溶熱處理,之后快速冷卻才能得到鐵素體體積分?jǐn)?shù)約為40%~50%的雙相組織,從而獲得比較高的強(qiáng)度、塑性及綜合性能。
國產(chǎn)00Cr25Ni5Mo3N雙相不銹鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為:C≤0.03,Si≤1.0,Mn≤1.0,Cr24.0~26.0,Ni5.0~8.0,Mo2.5~3.5,N≤0.2。
焊接工藝參數(shù)直接影響著焊后設(shè)備的質(zhì)量,因此要經(jīng)過多次焊前試驗才能*后予以確定。焊接熱輸入、層間溫度、預(yù)熱以及材料厚度等都會影響到焊接時的冷卻速度,從而影響焊縫和熱影響區(qū)的組織和性能。當(dāng)焊后要進(jìn)行熱處理時可以不限制層間溫度。正常情況下雙相鋼焊接時不需要預(yù)熱。但焊后必須盡快冷卻,以順利通過危險的脆化溫度帶。
實踐證明,在保證焊接質(zhì)量的前提下盡量采用小的焊接電流和較快的焊接速度;采用窄焊縫薄層焊,層間溫度小于100℃,施焊過程中焊條不允許作橫向擺動。目的是為了減少和防止焊縫和熱影響區(qū)產(chǎn)生單相或較多的鐵素體組織和晶粒粗大。在為某廠焊接設(shè)備主焊縫時采用了表1所示的參數(shù)(焊條電弧焊),取得了較為滿意的效果。
表1 某系列雙相不銹鋼設(shè)備筒體的焊接參數(shù)
板厚
/mm 坡口
形式 電源
極性 焊接電流
/A 電弧電壓
/V 焊接速
度/(mm?min-1) 熱輸入
/(kJ?cm-1)
8
10
12 V 直流反接 130~160
150~180
170~200 24~28
25~29
26~30 140~200
130~190
120~180 14~15
在中、厚壁設(shè)備的焊接中,應(yīng)采用多層焊。但根據(jù)多年試驗和經(jīng)驗表明,層數(shù)過多不但影響施工效率,還易帶來負(fù)面影響,主要是焊縫區(qū)受到焊接熱循環(huán)作用次數(shù)過多易導(dǎo)致性能劣化、引發(fā)弧波裂紋。事實是,在保證材料晶粒度細(xì)小及應(yīng)力較小的前提下,盡可能地減少焊接層數(shù)。
在為化工廠制作的設(shè)備中,某換熱器殼體規(guī)格Φ800mm×10mm,熱加工后對其焊縫進(jìn)行固溶熱處理,在1050~1100℃保溫1h,然后立即水冷。固溶熱處理后相關(guān)試樣的力學(xué)性能見表2。從表2可知,固溶熱處理后雙相不銹鋼材料的鐵素體體積分?jǐn)?shù)為56.13%,滿足奧氏體和鐵素體共存相比例約各占一半的要求。力學(xué)性能指標(biāo)也較為理想。金相檢驗及晶間腐蝕試驗表明,無σ相、α相等有害相析出,材料試樣無晶間腐蝕傾向。(榕霖)
表3 00Cr25Ni5Mo3N 雙相不銹鋼接頭固溶熱處理結(jié)果
項目 Rm/MPa ReL/MPa A(%) AKV(-40℃)/J 硬度(HB) 焊縫晶間腐蝕
技術(shù)要求 ≥650 ≥480 ≥26.0 ≥58 ≤295 無腐蝕傾向
檢驗結(jié)果 790 640 29.3 144,170,152 217,208,213 無腐蝕傾向