浙江至德鋼業(yè)有限公司焊接中心曾對太原鋼鐵公司生產(chǎn)的022Cr22Ni5Mo3N 雙相不銹鋼管 ф406mm×15.9mm進行了焊接工藝評定。其化學成分見表4-33。
1. 焊接方法的選擇
022Cr22Ni5Mo3N 雙相不銹鋼可以采用焊條電弧焊(SMAW)、氣體保護鎢極氬弧焊(GTAW)、熔化極氣體保護焊(GMAW)和埋弧焊(SAW)等多種方法焊接。根據(jù)現(xiàn)場施工條件,選用氣體保護鎢極氬弧焊(GTAW)進行打底焊和第一道填充焊,焊條電弧焊(SMAW)進行填充和蓋面焊。
2. 焊接材料的選擇
對焊后直接使用的雙相不銹鋼管,使用焊接材料的化學成分通常與母材略有不同。要求焊材中的Ni含量要高于母材(約高2%~4%),以促進鐵素相向奧氏體的轉變,并穩(wěn)定焊縫中的奧氏體相。022Cr22Ni5Mo3N屬于超低碳雙相不銹鋼,因此焊材要選用超低碳系列。表4-34為選用的焊接材料。
注:ER2209相當于我國YB/T 5092-2005的H03Cr22Ni8Mo3N牌號。
3. 焊接參數(shù)的選擇
采用60°V形坡口,鈍邊1.0mm,間隙3.0mm。焊接時,不需要對管件進行預熱,但應嚴格控制層間溫度和熱輸入。熱輸入在5~15kJ/cm范圍內,層間溫度差,小于150℃。施焊過程選擇多道焊,因為后續(xù)焊道對前道焊縫有熱處理作用,能使焊縫金屬中鐵素體進一步轉變?yōu)閵W氏體,同時熱影區(qū)中的奧氏體數(shù)量也會增多,從而使整個焊接接頭的組織和性能得到改善。焊接參數(shù)見表4-35。
4. 焊接接頭性能的評估
a. 焊接接頭力學性能
焊接接頭各項力學性能均良好,所有硬度均小于275HV,10,且焊接接頭的硬度變化與雙相組織的比例有關,在熔合線和熱影區(qū)高溫段以粗大鐵素體為主,硬度最高為275HV10。而后基本上隨著奧氏體比例的增加,硬度值逐步下降,直至到母材硬度在240~260HV1。范圍內。
b. 金相組織與相比例
根部焊縫組織中奧氏體相比例為50%~70%,熱影響區(qū)組織中奧氏體相為20%~45%。與根部和填充焊道相比,蓋面焊焊縫中奧氏體相比例有所減少,這是因為蓋面焊道沒有經(jīng)歷后熱過程,焊后冷卻速度相對快些,因此,蓋面焊縫和熱影區(qū)中奧氏體相比例偏低。蓋面焊縫中組織晶粒粗大,并呈羽毛狀分布。
c. 焊接接頭耐應力腐蝕
采用恒變形U形彎曲試樣,按GB/T 17898-1999進行。定期用10倍放大鏡觀察試樣裂紋情況,試驗表明,兩周未出現(xiàn)裂紋。
d. 焊接接頭耐晶間腐蝕
采用氟化鈉-硝酸法(按GB 1223-1975標準配制試驗溶液)進行試驗,腐蝕3h后取出試樣,用φ5mm的壓頭將試樣彎曲,在10倍放大鏡下觀察彎曲面,打底焊焊道表面均未出現(xiàn)任何裂紋。
浙江至德鋼業(yè)有限公司通過焊接工藝評定證明,022Cr22Ni5Mo3N 雙相不銹鋼鋼管焊接性能良好,可直接在氣田和石油天然氣管路焊接中應用。