超级奥氏体不锈钢254SMO板材的拼焊工艺研究

作者:翟伟国;陈斌;张保奇;刘金涛; 刊名:材料开发与应用 上传者:陈蕴玉

【摘要】研究了254SMO板材拼焊工艺,结果表明,多种工艺参数下的焊接接头的力学、工艺性能、耐蚀性满足标准要求,接头无硬化现象,母材热影响区未发现σ相的析出。

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超级奥氏体不锈钢254SMO (UNSS31254)是上世纪70年代由瑞典研发人员研制,是一种超低C、高Cr、高Mo的奥氏体不锈钢,并含有N、Cu等元素,其耐点蚀当量值PRE一般大于40,具有优异的耐点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀能力,在含氯离子和还原性酸介质中的耐蚀性尤为突出,广泛应用于石油化工等行业[1—3]。254SMO超级奥氏体不锈钢由于成分中含有较多的Cu元素,再加上材料本身较小的热导率和较大的线膨胀系数,在焊接过程中局部加热和冷却条件下,焊接区域会产生较大的拉应力和焊接变形,使接头具有热裂倾向。在焊接过程中,如果热输入过大,易导致接头母材热影响区析出M23C6型碳化物和σ相,可能会造成接头脆化以及接头的耐蚀性降低[4—5]。在爆炸不锈钢复合板生产过程中,复板所用的254SMO不锈钢板由于尺寸原因需要拼焊。基于此,本文拟对复合板制造过程中的254SMO复板拼焊进行工艺研究,为复合板的实际生产过程提供技术支持。1试验材料及方法试验材料为254SMO 3 mm薄板,热轧+固溶处理,固溶处理工艺为1 160℃保温后水冷。板材的抗拉强度Rm为734 MPa,屈服强度Rp0. 2为373 MPa,伸长率A为46%。选择焊条电弧焊(SMAW)和自动等离子弧焊(PAW)两种焊接方法,焊接材料分别为E385焊条、ER385焊丝、ENiCrMo-3焊条和ERNiCrMo-3焊丝。254SMO不锈钢母材和填充焊接材料的化学成分见表1。表1不锈钢母材和焊接填充材料的化学成分Table 1 Chemical composition of stainless steel base metals and filler metals (w)%材料C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Fe254SMO 0. 014 0. 38 0. 24 0. 024 0. 005 17. 8 20. 3 6. 2 0. 73余量E385 0. 018 0. 85 2. 3 0. 023 0. 018 24. 7 19. 9 5. 1 1. 5余量ER385 0. 020 0. 47 2. 2 0. 018 0. 025 28. 7 20. 1 4. 9 1. 5余量ENi Cr Mo-3 0. 080 0. 68 0. 8 0. 022 0. 018余量22. 4 9. 1 0. 18 4. 5ERNi Cr Mo-3 0. 080 0. 47 0. 4 0. 018 0. 013余量21. 6 8. 9 0. 20 5. 8试板大小为300 mm×500 mm×3 mm,焊接4块试板,接头编号分别为A、B、C、D。焊接工艺参数见表2,采用SMAW焊接方法的试板焊接两层,正面焊完后,背面进行清根后焊接。采用PAW焊接方法的试板焊接一层,即采用正面焊接,双面成型的方法。焊缝接头坡口型式及焊缝型式见图1。表2焊接工艺参数Table 2 Welding procedure parameters接头编号焊接方法焊接材料D/mm I/A U/Vν/(mm/min)焊接层数A SMAW E3853. 2 95~105-150-180两层B SMAW ENi Cr Mo-33. 2 100-110-150-180两层C PAW ER3851. 2 150~24 450一层D PAW ERNi Cr Mo-31. 2 170~24 450一层(a) SMAW接头及焊缝型式(b) PAW接头及焊缝型式图1焊缝接头型式图Fig. 1 Diagram of butt-weld jo

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