S32101 GMAW 焊接工藝評定

賀磊

摘要： 選擇產(chǎn)品的焊接工藝是否合理以及技術(shù)是否具有先進性，在核電產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中會直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。焊接施工之前按照相關(guān)的要求規(guī)定，為了有效保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，必須對焊接工藝進行評定。根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)以及根據(jù)擬定的焊接工藝進行焊接試件制作和檢驗，從而測定焊接接頭是否滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各種性能即為焊接工藝評定。雙相不銹鋼S32101采用氣保焊進行焊接，通過實施焊接工藝評定而獲得焊接接頭的性能是否滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而為今后編制焊接工藝規(guī)程提供可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 焊接方法；焊接工藝評定；雙相不銹鋼S32101；性能

中圖分類號：TG44 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）05-0030-02

0 引言

雙相不銹鋼是一種具有突出性能的鋼種，如優(yōu)秀的高耐腐蝕性和便于加工制造等。與奧氏體不銹鋼相比，雖然雙相不銹鋼具有很多相似之處，但是區(qū)別也很多[1]。在焊接方面兩者存在很大的差異，雙相不銹鋼具有很好的抗熱烈性，而奧氏體不銹鋼則會在焊縫的凝固過程中易產(chǎn)生熱裂傾向。熱影響區(qū)是雙相不銹鋼焊接中存在的最主要問題，此問題主要是降低韌性、焊后開裂以及耐蝕性[2]。焊接時重點是考慮使在450℃～850℃溫度范圍內(nèi)的停留時間最短。

1 材料

1.1 試板材料采用ASME A240 S32101雙相不銹鋼板。

1.2 焊接材料：

①填充金屬：充分考慮焊材與母材的化學(xué)成分和力學(xué)性能的配備性以選擇焊材。焊材所焊的熔敷金屬無論在強度、塑性合適沖擊韌性上均不能夠低于被焊鋼種的最低值[3]。此外，還應(yīng)當(dāng)全面考慮由于焊縫導(dǎo)致的缺陷、焊接工藝、坡口形式等因素。在選擇填充金屬時，根據(jù)雙向不銹鋼ASME A240 S32101的特點，選擇型號ER2209的雙相不銹鋼焊絲，具有較好的抗拉強度、抗應(yīng)力腐蝕能力和抗腐蝕性能。

②氣體：采用純度為80%Ar2和20%CO2的混合氣體。

2 焊接設(shè)備

采用松下公司生產(chǎn)的500KR氣保焊機。焊接不銹鋼時采用（GMAW）焊直流反接（DCEP），電極為正極，工件為負極。

3 工藝流程制作

3.1 等離子切割 采用等離子切割設(shè)備對雙相不銹鋼進行常規(guī)加工，此方式與加工奧氏體不銹鋼的方法相同。

3.2 加工坡口 采用雙相不銹鋼接頭設(shè)計有助于焊透，但在焊縫金屬的凝固過程中避免未融合母材的存在。

3.3 焊前清理 焊接施工前，采用丙酮或酒精將工件坡口兩邊100mm范圍內(nèi)清理干凈。

4 焊接工藝

根據(jù)母材和焊材的可焊性選擇合適的焊接工藝規(guī)范制定焊接工藝。背面采用氣體保護進行定位焊，并且兩邊各自超出母材15mm，第一層采用單道焊，第二到第七層采用多道焊，為了保證以后焊道的熱影響區(qū)具有足夠的冷卻時間，應(yīng)當(dāng)將層間溫度限制在150℃范圍內(nèi)。

4.1 層間溫度 焊縫金屬凝固后雙向組織的抗裂性要優(yōu)于奧氏體不銹鋼的焊縫金屬，這是由于雙相不銹鋼更能夠承受較高的熱輸入[4]。如果在450-850℃溫度區(qū)間停留過長的時間，則可能產(chǎn)生晶間腐蝕和熱影響區(qū)問題。因此，將層間溫度控制在150℃內(nèi)，能夠有效避免查收晶間腐蝕問題以及更好的提高熱影響區(qū)的耐腐蝕性和韌性。

4.2 氣體保護 焊接時，起弧前前幾秒啟動氣體，滅弧后繼續(xù)保持幾秒，此時間最好能保證焊縫和熱影響區(qū)的溫度冷卻到雙相不銹鋼養(yǎng)護溫度范圍下。焊縫背部在電極有效工作范圍內(nèi)使用氣體擴散網(wǎng)，保證氣流速度在16-20L/min之間，純度在99.95%或更高的干燥氬氣內(nèi)進行保護。

5 焊接操作

采用99.99%的氬氣對采用GMAW焊接的背面進行保護。焊縫定位焊時，首先在對接處一側(cè)引弧，將電弧拉到初始焊部位后，采用焊槍橫向擺動，待金屬融化后連續(xù)填絲進行焊接。焊槍采用從下到上焊接，保持焊絲與工件的給進夾角在40-60°范圍。一般控制電嘴到工件的距離為15mm-20mm，根部在進行第一道焊時容易熔合焊透。在第二層到第七層之間一般采用多道焊，直到填滿坡口為止，不僅要減少坡口焊道內(nèi)紅熱溫度的停留時間，更要將層間溫度控制在150℃內(nèi)。

6 焊后熱處理

如果焊后的雙相不銹鋼焊接接頭需要用較高溫度固溶處理來改善性能，這是比較困難的。此外，在焊接過程中，雙相不銹鋼一般不會出現(xiàn)溫敏化的問題。因此，雙相不銹鋼經(jīng)過熱處理后會由于析出間相或脆性相而降低其韌性和耐蝕性[5]。

7 檢驗

①外觀檢查：采用肉眼或者數(shù)倍放大鏡對接頭的表面進行觀測，沒有發(fā)現(xiàn)未焊透、未融合以及表面氣孔和焊瘤等缺陷。

②力學(xué)性能試驗：根據(jù)ASME-IX焊接工藝的評定要求，分別取面彎、背彎和拉伸試樣各兩件，對試件進行拉伸、彎曲、硬度以及金相等力學(xué)試驗。

③無損檢測X射線探傷：試件根據(jù)JB/T4730-2005探傷標(biāo)準(zhǔn)和ASME-Ⅸ卷QW-191采用無損探傷，結(jié)果合格。

8 結(jié)論

當(dāng)雙相不銹鋼采用二氧化碳氣體保護焊接時，通過進行焊接工藝評定，結(jié)果表明，采用此焊接方法，除了能夠保證焊縫性能外，還能夠得到合格的焊接工藝指導(dǎo)書和焊接工藝評定報告。因此，證明在實際生產(chǎn)中具有一定的可行性。

參考文獻：

[1]李宏.劉康長斌較大康軸承裂紋的康焊補[J].汽車運用，2010（12）.

[2]尚爾晶.雙相康鋼換熱管與康管板焊接工藝康研究[J].一重技術(shù)，2010（3）.

[3]李開浚.張曉康慧淺談建筑康鋼結(jié)構(gòu)焊接檢驗康應(yīng)注意的問題[J].科協(xié)論壇（下半月），2008（3）.

[4]洪志明.淺談壓康力容器焊接康質(zhì)量控康制[J].中國科技財富，2010（16）.

[5]焊接容器耐康壓檢驗的康目的及?？涤梅椒╗J].電焊機，2009，39（3）.endprint