saf2205双相不锈钢焊接、热处理、金相分析_毕业论文(编辑修改稿)

saf2205双相不锈钢焊接、热处理、金相分析_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

钢可以采用较大线能量 焊接，最大的层间温度为 150℃。 在实际焊接中必须保证层间温度不高于工艺试验设定的层间温度。 当焊接量很大时，应合理地安排焊接顺序以保证焊缝层间有足够的冷却时间，这样既能保证层间温度，又能提高劳动生产率。 焊接工艺评定的试板尺寸会影响冷却速度和层间温度，要注意焊接工艺评定确定的层间温度应比实际焊接时低。 因此，工艺评定不能预测由于在实际中采用较高的层间温度而导致冷却速度降低的程度。 焊后不必热处理，双相不锈钢在 300～ 1000℃ 对温度很敏感，在 300～ 700℃进行消除应力处理会导致 σ相析出而产生 475℃ 脆化现象，引 起韧性和抗腐蚀性降低；在 700～ 1000℃ 进行应力消除处理，会导致金属间化合物的析出 ,也会引起韧性和抗腐蚀性的降低。 SAF2205 双相钢接头的基本要求及达到要求的措施 SAF2205 双相不锈钢焊接、热处理、金相分析 _毕业论文 （一）焊接要求： 焊接接头不存在超过质量标准规定的缺陷，同时力学性能满足焊接结构预期的使用性能要求。 不出现焊接热裂纹和冷裂纹、应力腐蚀、点蚀， δ 相脆化现象的出现。 （二）防止措施： (1) 双相不锈钢具有良好的焊接性，一般选用与母材成分相同或相近的焊接材料，由于含碳量对抗腐蚀性有很大的影响，因此熔敷金属含碳量不用高于母材。 腐蚀性弱 或仅为避免锈蚀污染的设备，可选用含 Ti或 Nb等稳定化元素或超低碳焊接材料。 对于耐酸腐蚀性能较高的工件，常选用含 Mo的焊接材料。 选用适合的焊接材料不会发生焊接热裂纹和冷裂纹，如选用焊条型号 E309MoL16焊条牌号 A042氩弧焊焊丝 H00Cr18Ni14Mo2。 (2) 合理设计焊接接头。 避免腐蚀介质在焊接接头部位聚集，降低或消除应力集中，消除或降低焊接接头残余应力，用常用工艺措施，加热温度在 800900℃之间才可得到比较理想的消除应力效果；结构设计时要尽量采用对接接头，避免十字交叉焊缝，单 V形坡口改用 Y形坡口。 (3) 采用小的热输入，即小电流，大的焊接速度，减少横向摆动，待前一道焊缝冷却到预热温度后，再焊下一道焊缝，焊后进行 750800℃ 退火处理，退火后应快冷，防止出现 δ相和 475℃ 脆化。 2205 双相不锈钢焊接技术 2205双相不锈钢焊接的一些关键技术如下： (1) 焊接方法和材料的选择 一般用于奥氏体不锈钢的焊接方法，如手工电弧焊、钨极惰性气体保护电弧焊和熔化极气体保护焊等，都可用于双相不锈钢的焊接。 焊接材料要选用比母材含镍量高的双相钢焊制。 确保焊缝中奥氏体相占优势。 焊缝铁素体含 量控制在30％～ 45％为宜。 (2) 焊接工艺参数的选择 焊接线能量太大或太小都不好。 一般控制在 ～ kJ/cm范围。 其具体大小要根据焊件厚度选择。 一般焊接时不需要预热，但焊件壁厚过大或环境温度过低时，为防止冷速过快造成焊缝和热影响铁素体含量过高，必要时要采取预热措SAF2205 双相不锈钢焊接、热处理、金相分析 _毕业论文 施。 为避免冷却速度过低而引起析出相的产生，要控制多层／多道焊的层间温度。 (3) 焊接熔池及背面的保护 气体保护焊时保护气体中加氮可以提高焊缝的耐蚀性。 有效的背面气体保护是保证焊接质量的前提。 保护气体的纯度应满足工艺要求， 应采取有效的背面保护工装，开始焊接时要对焊缝背面的氧含量进行检测，满足工艺要求后才能开始焊接。 (4) 定位焊缝 定位焊缝焊接时，如果长度过短，焊接未建立起平衡过程即结束，焊缝冷却会很快，可能导致铁素体含量过高、低韧性并因氮化物析出而降低耐腐蚀性能。 因此，如采用定位焊，对定位焊缝的最短长度应进行规定，且应采用较大热输入规范参数。 (5)焊接过程材料的保护 材料表面的弧击和起弧，是一个瞬间高温过程，冷却速度很快。 表面显微组织中铁素体含量很高，这种组织对裂纹和腐蚀很敏感，应尽力避免，如果产生必须 用细砂轮打磨去除。 现场焊接过程中材料的保护非常重要，应避免碳钢、铜、低熔点金属或填它杂质对不锈钢焊材的污染。 可能情况下，不锈钢板材和碳钢板材应分开存放和焊接。 焊接和切割过程中应采取措施防止飞溅、弧击、渗碳、局部过热等。 2205双相不锈钢焊接注意事项： (1) 2205双相不锈钢有很高的强度，其延伸率小于奥氏体不锈钢。 因此，在焊缝组对时，应严格控制组对质量，如果强力组对，焊接完成后很难矫形，既使能够矫形，也会产生很大的残余应力，使力学性能劣化，抗腐蚀性能下降。 (2) 2205双相不锈钢的焊接对污染更敏感， 任何类型的油污、油脂和水分均会影响材料的抗腐蚀性及力学性能。 因此，焊接前应对焊接区域用丙酮进行清洗，彻底清除油污、泥土、灰尘和水分等污染。 (3) 选择合理的焊接线能量非常重要。 当采用很小焊接线能量时，由于快速冷却使得焊接热影响区和焊缝的铁素体含量偏高，对耐腐蚀性能和力学性能不利；但是过高的焊接线能量会烧损合金元素、冷却太慢而使得中间相析出，引起相组织的不平衡，同样对耐腐蚀性能和力学性能不利。 因此 ,通过调整焊接线能SAF2205 双相不锈钢焊接、热处理、金相分析 _毕业论文 量输入可以得到最佳的焊缝和焊接热影响区性能。 (4) 焊接完成后 ,应对焊缝和焊缝热影响区进行铁 素体检测，检验焊接工艺的合理性。 当铁素体含量低于 30%时， 2205双相不锈钢会产生脆化 [3]。 实验材料和焊接工艺 试验材料及焊条 本次试验所用原材料来自于瑞典山特维克公司，牌号为 SAF2205 (ASTM 240—00， UNS 31803)，焊接试样加工尺寸为 150mm80mm6mm，焊条为ER2209(φ=)，试验板材及焊丝化学成分见表 41和表 42。 表 41 2205双相不锈钢母材及 ER2209焊条的化学成分（质量分数％） C S P Si Mn Cr Ni Mo N Cu 母材 焊条 表 42 2205试验板母材力学性能 屈服强度 Mpa 抗拉强度 Mpa 断后延伸率 % 硬度 (HRB) 660 815 焊接工艺指导书 根据研究掌握的技术，拟定工艺规程进行焊接工艺评定。 表 43是 SAF2205双 相不锈钢板焊接工艺指导书。 表 43 2205双相不锈钢管焊接工艺指导书 日期： 5 月 4 日 焊接工艺评定报告编号： 001 焊接方法： 手工电弧焊 机械化程度： 半自动化 SAF2205 双相不锈钢焊接、热处理、金相分析 _毕业论文 焊接接头形式及坡口尺寸： 接头形式： 如右图所示 坡口形式： Y 型坡口 间 隙 e： 钝 边 p： 2mm 坡口角 α： 75176。 衬垫（材料及规格）： —— 其 他： —— 简图 焊接母材： 焊接材料： 22052PW,瑞典 Avesta 公司生产 母材规格： 150mm80mm8mm 板材 焊接材料： 焊材类别 ER2209 双相不锈钢焊条 焊材标准 易焊接，可熔合性良好 填充金属尺寸 焊材规格 φ 350mm 其他 —— 焊条说明： ER2209 是钛钙药皮的不锈钢焊条，具有优良的力学性能及抗晶间腐蚀性能，可交直 流两用。 操作性能极好。 用于焊接工作温度低于 300℃ ，耐腐蚀的不锈钢结构。 注意事项： 焊接前焊条须要经 250℃ 烘焙 1 小时，尽可能采用直流电源，用交流焊接时，熔深较浅，电流不宜过大，以免焊条发红。 SAF2205 双相不锈钢焊接、热处理、金相分析 _毕业论文 焊接位置： 对接焊缝位置： 平焊 焊接方向：（向上、向下） 焊接温度： 25℃ (室温 ) ,层间温度小于 150℃ 角焊缝位置： 焊接方向：（向上、向下） 焊缝金属宽度（范围）： 8～ 12 mm 缝金属厚度（范围）： 2～ 4 mm 焊后热处理： 温度范围：（ ℃ ） —— 保温时间：（ h） —— 焊接设备 : 电焊机型号：松下直流脉冲 TIG/手工弧焊机 SA300TP3 型 电焊机各项技术参数 : ： 380v 数：单相 率： 50/60 Hz ： KVA (A) DC 起弧电流 氩弧焊： 5～ 300 手工焊接： 5～ 300 焊接电流 ： 5～ 300 收弧电流： 5～ 300 ： 10～ 300 手工焊接： 10～ 300 焊接电流： 10～ 300 收弧电流： 10～ 300 (V) DC 氩弧焊： ～ 手工焊接： 20～ 32 SAF2205 双相不锈钢焊接、热处理、金相分析 _毕业论文 AC： ～ 空载电压 (V)： DC 100 ：周期 10 分钟 ：可控硅单相全波整流方式 ：定电流特性 ： ～ 15Hz ： 15～ 85% ： ～ 连续调节 减时间： ～ 连续调节 ： 在 PCB 内调节 ： 2～ 20sec 连续调节 ： ～ 5sec 连续调节 (WxDxH) ： 415x625x853(mm) ： 193Kg 电特性 : 电流种类： 直流 极 性： 反接 焊接电流范围： (A) 6580 引弧电压 (V)： 150220 焊接工艺参数 ： 焊道 /焊层 焊接 方法 填充材料 焊接电源 电弧 电压 焊接 速度 (cm/min) 线能量 (kJ/cm) 牌号 厚度 极性 电流（ A） 1 焊条电弧焊 A042 反接 70 30 45 12 2 焊条电弧焊 A042 反接 70 30 45 12 SAF2205 双相不锈钢焊接、热处理、金相分析 _毕业论文 焊接要求 : ，板材切割后，采用砂轮机打磨出坡口，坡口角度为单边 30176。 177。 176。 ，钝边 —。 加工坡口不允许使母材产生过热变色。 ：坡口及其两 侧各 25mm 以内的内外表面进行清理，清理程序如下：磨光机打磨—丙酮（或无水乙醇）清洗。 清洗后不能直接进行焊接作业，待坡口端面晾干后方可以作业。 焊丝也用沾丙酮（或无水乙醇）的海绵擦拭干净。 ，应根据焊接工艺评定编制焊接作业指导书，焊工应按指定的焊接作业指导书施焊。 ，快速焊，输入热量应控制在 ～ （各工艺参数严格按焊接工艺就不会超出范围）层间温度最大为 100℃ ，对于多焊层焊缝，填充焊道的电弧能量不得高于打底时的能量。 最外层焊缝的热影响区因缺少外层焊缝的热处理作用， 难以达到平衡的双相组织，因而在制定焊接工艺时尽可能使最后一道焊缝位于非工作介质面上。 环缝引弧应在焊道内进行，纵焊缝引弧和收弧均必须在引弧板和熄弧板上进行。 ，以避免过大的电流和较高的残余应力。 ，要等焊缝冷却下来之后再敲掉药皮，让焊缝在药皮的保护下冷却下来， 防止氧化。 ，应按照合适的长度和间隔 进行定位焊。 根部焊道不应从定位焊起焊。 为 了避免由于定位焊点导致根部焊道出现裂纹，焊工应在定位焊点前中断根部焊，在完全打磨掉该定位焊点后，继续根部焊。 ，不允许焊条乱丢乱放。 [4] 技术措施 : 摆动焊或不摆动焊： 不摆动焊接 摆动参数： —— 焊前清理和层间清理： 机械抛光 清理方法： 机械抛光 单道焊或 多道焊（每面）： 双面单道焊缝 单丝焊或多丝焊： 单丝焊 导电嘴至工件距离： (mm) 3～ 5 其他： —— 工艺标准 : 焊接完成后进行外观检查，不存在咬边、气孔、裂纹和夹渣等缺陷。 焊缝余高 0. 8mm， 按 JB473022020 标准无损检测 ,照相质量 AB 级， Ⅱ 级合格。 焊接后板材试样：（如图示 41（ a）、（ b）） SAF2205 双相不锈钢焊接、热处理、。