超級奧氏體不銹鋼254SMO板材的拼焊工藝研討

摘要：研討了254SMO板材拼焊工藝·結(jié)果表明：多種工藝參數(shù)下的焊接接頭的力學(xué)、工藝功能、耐蝕性滿足規(guī)范要求，接頭無硬化現(xiàn)象，母材熱影響區(qū)未發(fā)現(xiàn)o相的分出。

超級奧氏體不銹鋼254SMOS31254)是上世紀(jì)70年代由瑞典研制人員研

制，是一種超低C、高Cr、高M(jìn)o的奧氏體不銹鋼， 并含有N、Cu等元素， 其耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值PRE一般大于40.具有優(yōu)異的耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶問腐蝕和應(yīng)力腐蝕能力，在含氯離子和還原性酸介質(zhì)中的耐蝕性尤為杰出：廣泛應(yīng)用于石油

化工等職業(yè)一，

254SMO超級奧氏體不銹鋼因?yàn)槌煞种泻休^多的Cu元素，再加上資料自身較小的熱導(dǎo)率和較大的線膨脹系數(shù)，在焊接過程中部分加熱和冷卻條件下，焊接區(qū)域會發(fā)生較大的拉應(yīng)力和焊接變形·使接頭具有熱裂傾向。在焊接過程中，假如熱輸入過大，易導(dǎo)致接頭母材熱影響區(qū)分出M，C。型化物和g相，可能會造成接頭脆化以及接頭的耐蝕性降低-.在爆破不銹鋼復(fù)合板生產(chǎn)過程中，復(fù)板所用

的254SMO不銹鋼板因?yàn)槌叽缭蛐枨笃春?。基于此·本文擬對復(fù)合板制造過程中的254SMO復(fù)板拼焊進(jìn)行工藝研討·為復(fù)合板的實(shí)踐生產(chǎn)過程供給技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)資料及辦法

實(shí)驗(yàn)資料為254SM03mm薄板，熱軋+固溶處理，固溶處理工藝為1160℃保溫后水冷。板材的抗拉強(qiáng)度R_為734MPa屈服強(qiáng)度Raz為373MPa伸長率A為46%。挑選焊條電弧焊6MAW) 和主動等離子弧焊PAW) 兩種焊接辦法， 焊接資料別離為E 385焊條、ER 385焊絲、EN iCr Mo-3焊條和ERNi CrM o-3焊絲。254SMO不銹鋼母材和填充焊接資料的化學(xué)成分見表1.

試板焊接完成后·首要依據(jù)規(guī)范NB/T47013-2015《承壓設(shè)備無損檢測》對焊縫進(jìn)行浸透和射線檢測：保證焊縫質(zhì)量滿足要求，對各個接頭取樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測和剖析，按NB/T47014-2011規(guī)范對接頭功能進(jìn)行鑒定，選用線切割和機(jī)加工辦法制備剖析檢測試樣·別離進(jìn)行拉伸、曲折、金相、顯微硬度、晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)檢測。拉仲實(shí)驗(yàn)選用INSTRON 5985型實(shí)驗(yàn)機(jī)，試樣型式見圖2.每種接頭取兩個樣。依據(jù)GB/T2651-2008《焊接接頭拉伸實(shí)驗(yàn)辦法》，測試接頭抗拉強(qiáng)度值和調(diào)查開裂方位·在拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)， 加載速率5mm/min，加載載荷為10kN。

曲折實(shí)驗(yàn)選用GP-TS2000W型曲折實(shí)驗(yàn)機(jī)，每種接頭取4個試樣：別離進(jìn)行兩個面彎和兩個背彎實(shí)驗(yàn)， 試樣規(guī)范為250mmx 38mmx3mm。根據(jù)GB/T 2653-2008《焊接接頭曲折功能實(shí)驗(yàn)辦法》，在曲折實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，彎心直徑d=4a，曲折角度為180°。實(shí)驗(yàn)完成后，調(diào)查試樣曲折部位是否存在開裂現(xiàn)象。

金相檢測選用OLYMPUS GX 71光學(xué)顯微鏡顯微硬度檢測選用VMH-04硬度計(jì)檢測，SEM調(diào)查選用Quanta 650型掃描電子顯微鏡。對4種接頭取晶問腐蝕試樣·試樣尺寸為80mmx20mmx3mm·表面處理至粗糙度小于0.8um·根據(jù)規(guī)范GB/T4334-2008《金屬和合金的腐蝕不銹鋼晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)辦法》中E法進(jìn)行晶間接頭腐蝕實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前先將試樣進(jìn)行650℃x2h的敏化處理，然后在微沸的硫酸-硫酸銅溶液中煮沸16h后，選用直徑為5mm的壓頭沿熔合線對試樣進(jìn)行曲折

180°根據(jù)晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)發(fā)生的裂紋狀況判斷資料是否具有晶間腐蝕敏感性。

2

實(shí)驗(yàn)結(jié)果剖析

2.1

接頭拉伸功能

拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯現(xiàn)：編號為D的接頭抗拉強(qiáng)度最高：均值為736MPa， 開裂方位為母材的熱影響區(qū)，其余接頭試樣開裂方位均為焊縫。ASTM A-240規(guī)范規(guī)定·254SMO板材的抗拉強(qiáng)度下限值為650MPa·本文采取的4種焊接工藝制備的接頭抗拉強(qiáng)度均能到達(dá)與母材強(qiáng)度相匹配，挑選Ni-Cr-Mo系焊接資料的接頭B6MAW) 和接頭D PAW) 具有更高的抗拉強(qiáng)度·能夠考慮選用焊條電弧焊或主動等離子焊進(jìn)行焊接。

2.2

接頭曲折功能

3

結(jié)論

電弧焊挑選E 385和EN iCr Mo-3焊條等離子弧焊挑選ER 385和ERNi CrM o 3

焊絲， 均可取得優(yōu)質(zhì)的254SMO焊接接頭，接頭的抗拉強(qiáng)度和曲折功能均能滿足要求。Q)各個焊接接頭的焊縫安排均為單一的奧氏體安排：254SMO母材的熱影響區(qū)并未發(fā)現(xiàn)鐵素體生成和相的分出，僅出現(xiàn)晶粒長大；焊接接頭硬度分布均勻，未出現(xiàn)接頭硬化現(xiàn)象。

3)各個接頭未有晶間腐蝕傾向，接頭的耐蝕功能滿足要求。

摘要：研討了254SMO板材拼焊工藝·結(jié)果表明：多種工藝參數(shù)下的焊接接頭的力學(xué)、工藝功能、耐蝕性滿足規(guī)范要求，接頭無硬化現(xiàn)象，母材熱影響區(qū)未發(fā)現(xiàn)o相的分出。

超級奧氏體不銹鋼254SMOS31254)是上世紀(jì)70年代由瑞典研制人員研

制，是一種超低C、高Cr、高M(jìn)o的奧氏體不銹鋼， 并含有N、Cu等元素， 其耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值PRE一般大于40.具有優(yōu)異的耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶問腐蝕和應(yīng)力腐蝕能力，在含氯離子和還原性酸介質(zhì)中的耐蝕性尤為杰出：廣泛應(yīng)用于石油

化工等職業(yè)一，

254SMO超級奧氏體不銹鋼因?yàn)槌煞种泻休^多的Cu元素，再加上資料自身較小的熱導(dǎo)率和較大的線膨脹系數(shù)，在焊接過程中部分加熱和冷卻條件下，焊接區(qū)域會發(fā)生較大的拉應(yīng)力和焊接變形·使接頭具有熱裂傾向。在焊接過程中，假如熱輸入過大，易導(dǎo)致接頭母材熱影響區(qū)分出M，C。型化物和g相，可能會造成接頭脆化以及接頭的耐蝕性降低-.在爆破不銹鋼復(fù)合板生產(chǎn)過程中，復(fù)板所用

的254SMO不銹鋼板因?yàn)槌叽缭蛐枨笃春??；诖恕け疚臄M對復(fù)合板制造過程中的254SMO復(fù)板拼焊進(jìn)行工藝研討·為復(fù)合板的實(shí)踐生產(chǎn)過程供給技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)資料及辦法

實(shí)驗(yàn)資料為254SM03mm薄板，熱軋+固溶處理，固溶處理工藝為1160℃保溫后水冷。板材的抗拉強(qiáng)度R_為734MPa屈服強(qiáng)度Raz為373MPa伸長率A為46%。挑選焊條電弧焊6MAW) 和主動等離子弧焊PAW) 兩種焊接辦法， 焊接資料別離為E 385焊條、ER 385焊絲、EN iCr Mo-3焊條和ERNi CrM o-3焊絲。254SMO不銹鋼母材和填充焊接資料的化學(xué)成分見表1.

試板焊接完成后·首要依據(jù)規(guī)范NB/T47013-2015《承壓設(shè)備無損檢測》對焊縫進(jìn)行浸透和射線檢測：保證焊縫質(zhì)量滿足要求，對各個接頭取樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測和剖析，按NB/T47014-2011規(guī)范對接頭功能進(jìn)行鑒定，選用線切割和機(jī)加工辦法制備剖析檢測試樣·別離進(jìn)行拉伸、曲折、金相、顯微硬度、晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)檢測。拉仲實(shí)驗(yàn)選用INSTRON 5985型實(shí)驗(yàn)機(jī)，試樣型式見圖2.每種接頭取兩個樣。依據(jù)GB/T2651-2008《焊接接頭拉伸實(shí)驗(yàn)辦法》，測試接頭抗拉強(qiáng)度值和調(diào)查開裂方位·在拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)， 加載速率5mm/min，加載載荷為10kN。

曲折實(shí)驗(yàn)選用GP-TS2000W型曲折實(shí)驗(yàn)機(jī)，每種接頭取4個試樣：別離進(jìn)行兩個面彎和兩個背彎實(shí)驗(yàn)， 試樣規(guī)范為250mmx 38mmx3mm。根據(jù)GB/T 2653-2008《焊接接頭曲折功能實(shí)驗(yàn)辦法》，在曲折實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，彎心直徑d=4a，曲折角度為180°。實(shí)驗(yàn)完成后，調(diào)查試樣曲折部位是否存在開裂現(xiàn)象。

金相檢測選用OLYMPUS GX 71光學(xué)顯微鏡顯微硬度檢測選用VMH-04硬度計(jì)檢測，SEM調(diào)查選用Quanta 650型掃描電子顯微鏡。對4種接頭取晶問腐蝕試樣·試樣尺寸為80mmx20mmx3mm·表面處理至粗糙度小于0.8um·根據(jù)規(guī)范GB/T4334-2008《金屬和合金的腐蝕不銹鋼晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)辦法》中E法進(jìn)行晶間接頭腐蝕實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前先將試樣進(jìn)行650℃x2h的敏化處理，然后在微沸的硫酸-硫酸銅溶液中煮沸16h后，選用直徑為5mm的壓頭沿熔合線對試樣進(jìn)行曲折

180°根據(jù)晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)發(fā)生的裂紋狀況判斷資料是否具有晶間腐蝕敏感性。

2

實(shí)驗(yàn)結(jié)果剖析

2.1

接頭拉伸功能

拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯現(xiàn)：編號為D的接頭抗拉強(qiáng)度最高：均值為736MPa， 開裂方位為母材的熱影響區(qū)，其余接頭試樣開裂方位均為焊縫。ASTM A-240規(guī)范規(guī)定·254SMO板材的抗拉強(qiáng)度下限值為650MPa·本文采取的4種焊接工藝制備的接頭抗拉強(qiáng)度均能到達(dá)與母材強(qiáng)度相匹配，挑選Ni-Cr-Mo系焊接資料的接頭B6MAW) 和接頭D PAW) 具有更高的抗拉強(qiáng)度·能夠考慮選用焊條電弧焊或主動等離子焊進(jìn)行焊接。

2.2

接頭曲折功能

3

結(jié)論

電弧焊挑選E 385和EN iCr Mo-3焊條等離子弧焊挑選ER 385和ERNi CrM o 3

焊絲， 均可取得優(yōu)質(zhì)的254SMO焊接接頭，接頭的抗拉強(qiáng)度和曲折功能均能滿足要求。Q)各個焊接接頭的焊縫安排均為單一的奧氏體安排：254SMO母材的熱影響區(qū)并未發(fā)現(xiàn)鐵素體生成和相的分出，僅出現(xiàn)晶粒長大；焊接接頭硬度分布均勻，未出現(xiàn)接頭硬化現(xiàn)象。

3)各個接頭未有晶間腐蝕傾向，接頭的耐蝕功能滿足要求。