超级奥氏体不锈钢254SMo的焊接工艺研究

作者:徐玉强;赵翠华;马洪伟;刘伯胜 刊名:金属加工(热加工) 上传者:周玉莲

【摘要】超级奥氏体不锈钢254SMo由于其优良的抗点蚀性能和相对低廉的价格而被广泛应用到富卤离子的海洋环境中。本文主要讨论了254SMo钢的特点及其焊接技术,通过254SMo钢的焊接试验,并进行焊后力学和腐蚀性能试验,以及对金相组织的定性定量分析,得出了254SMo钢的焊接工艺。正确的焊材选择和合理的焊接参数是保证焊接接头同时满足力学和抗腐蚀性能的关键。

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海洋工程 cean Engineering 超级奥氏体不锈钢254SM0的焊接工艺研究 海洋石油工程股份有限公司(天津300452)徐玉强赵翠华马洪伟刘伯胜 〖摘要〗超级奥氏体不锈钢254SM0由于其优良的抗点蚀性能和相对低廉的价格而被广泛应用到富卤离子的海洋环境中。本文主要讨论了254SM。钢的特点及其焊接技术,通过254SM。钢的焊接试验,并进行焊后力学和腐蚀性能试验,以及对金相组织的定性定量分析,得出了254SM。钢的焊接工艺。正确的焊材选择和合理的焊接参数是保证焊接接头同时满足力学和抗腐蚀性能 的关键。 在中海油与美国康菲石油公司合作开发的蓬莱四一3油田工程项目中,设计方Fluor Daniel公司选择了254SMo作为海上平台注水系统的管线材料。为使焊缝接头满足力学性能和抗腐蝕性能要求,我们进行了大量焊接试验,最终掌握了254SM0钢的 焊接工艺。 1.试验方法 为验证焊接工艺的适用性,选用60,3mm × 5,54mm(试验管])和+168•3mmxllmm(试验管2)两种规格的254SM0钢管各焊接一个试件,并在焊后进行力学和腐蚀性试验。试验过程和方法如下。 (1)焊材254SMo钢可采用钨极氩弧焊、焊条电弧焊和埋弧焊等多种焊接方法,但最为常用的仍然是钨极氩弧焊。本文即根据工程实际选用了钨 当使用化学成分匹配的焊接材料焊接254SMO 钢时,易出现两大弱点:第一,由于焊接热过程的影响,使熔合区的奥氏体组织中合金元素严重偏析,特别是直接影响焊缝接头抗腐蚀性能的Cr、M。和N元素将向枝晶品间聚集,而晶核内的合金含量剧减,所以使这些区域成为抵抗腐蚀的薄弱环节。第二,由于熔池在奥氏体区域结晶,使焊缝区域和HAZ有较大的热裂纹倾向。基于以上两点,254SMo钢的焊接通常不推荐选用化学成分与母材相匹配的焊接材料。由于M。元素能够显著提高抗腐蚀性能,同时又能降低热裂倾向,通常情况下应选用富MO的Ni基合金焊材,其中比较常用的是 ERNiCrMo—3。 本文选用了TGS一61(型号ERN ℃rM0¯3)实芯氩弧焊丝。焊丝的化学成分如表1所示。正面和背面保护气体全部采用纯度冫99,99%的Ar气。 极氩弧焊。 TGS—-61 C 标准值0.10 测值0.0巧 表1 ERNiCrMo一3焊丝的化学成分 化学成分(质量分数,%) Si 0.50 0.41 Mn 0.50 0.06 P 0.020 S 0.0巧 0、002 Cr Cu MO Ni 20.(、23.00 58.00Min. 8.(×)、10.00 0.50 22彐 0.03 9.01 64.4 Ti Nb+Ta Fe 0.40 3,巧、4、巧 5.00 0.210 0.29 3.64 焉工热加工 抗点蚀当量(%) 52 焊接与切割2仍3年12期 43 彬,加et口/"0'々/ /夕O.'0加 0海洋工程 cean E拜@“丝五“g (2)母材试验管材为瑞典sandvik公司生产学成分和力学性能如表2、表3所示。 的254SMo钢管,交货状态为固溶处理,母材的化 表2 254SMo钢的化学成分 化学成分(质最分数,%) 抗点蚀 254SM0 C Si Mn P S Cr Ni MO Cu N当煢(‰、) 标准值 0.020 0.80 1.00 0.030 0.010 四.5、2().5 17、5~1 & 5 6.0、6.5 0.50、上00 0.18、0.22 >42 试验管1 0.008 0.41 0.77 0.019 0.(用08 四.85 17.85 6.04 0.51 0.203 i弋

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