不锈钢埋弧焊焊接工艺试验及应用

以奥氏体不锈钢容器常用材料为例,详细介绍了选用熔炼焊剂和烧结焊剂分别进行埋弧焊工艺试验,试验结果表明,焊接接头的力学性能、工艺性能及耐晶间腐蚀性能符合标准及规程的要求。据此总结的焊接工艺,已成功地应用于焊接生产,对其他奥氏体不锈钢的埋弧焊具有较好的借鉴作用。

在锅炉、压力容器制造企业,常常会遇到奥氏体不锈钢容器的焊接。对于此类产品的焊接一般采用焊条电弧焊或钨极氩弧焊,虽然也能保证焊接质量,但是由于采用手工操作,劳动强度大、生产率低,并且焊接质量常受操作者技能水平的影响,易造成产品质量波动。

埋弧焊是一种高效的机械化自动焊方法,其生产率高、焊接操作人员的劳动强度低、焊接质量好、节省待焊母材和焊接材料及能源,但其焊接热输入较焊条电弧焊和钨极氩弧焊的大,加之奥氏体不锈钢导热性差,易造成热影响区过热,使晶粒粗大,敏化区间增大,可能对焊缝的组织和力学性能产生一些影响,如降低耐腐蚀性等。为此,笔者以典型的奥氏体不锈钢06Cr19Ni10为例,选用熔炼焊剂和烧结焊剂分别进行埋弧焊工艺试验及评定,以便获得合理的焊接工艺,以满足焊接生产的需要。

1焊接工艺试验

参照JB 47082007《钢制压力容器焊接工艺评定》,分别用熔炼焊剂HJ260和烧结焊剂SJ601进行埋弧焊试验、力学性能试验、工艺性能试验和晶间腐蚀试验,以便从焊接接头的力学性能、焊接工艺性能及耐腐蚀性能等方面进行对比分析。

11试验材料

111试件材料

母材选用符合GB 42372007《不锈钢热轧钢板和钢带》的06Cr19Ni10不锈钢,规格为600 mm×150mm×8 mm,不开坡口,8块。

112焊接材料

焊丝选用符合YB/T 50922005《焊接用不锈钢丝》的H08Cr21Ni10,直径4 mm;焊剂HJ260、焊剂SJ601350℃烘干2 h

12试验方法

H08Cr21Ni10焊丝配用焊剂HJ260,焊接试件2件;H08Cr21Ni10焊丝配用焊剂SJ601,焊接试件2件;均采用双面单道焊。

13试验工艺参数

采用MZ1000变速送丝式埋弧焊机,采用较小的焊接热输入,快速焊,道间温度控制在60℃以下(用手摸时不烫手)。具体的焊接工艺参数为:焊接电流460500 A,电弧电压3234 V,焊接速度3436 m/h

14试验项目及检验内容

141力学性能试验

力学性能试验包括拉伸试验和弯曲试验。试件经外观检查和RT检验合格后,方可进行拉伸试验和弯曲试验。

142工艺性能试验

工艺性能试验,即对焊缝表面成形、脱渣性能、焊接烟尘及电弧燃烧稳定性进行检验。

143晶间腐蚀试验

GB 433452000《不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法》检验焊接接头的耐腐蚀性能。

2焊接试验结果与分析

21力学性能试验结果

22工艺性能试验结果

通过对焊接过程和焊后的观察,采用焊剂HJ260SJ601焊接时,电弧燃烧稳定,焊缝表面成形较美观,脱渣性较好,可自动脱渣;焊接烟尘少,无呛人气味,焊接工艺性能良好。

23晶间腐蚀试验结果

GB 433452000《不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法》检验焊接接头抗晶间腐蚀能力,在10倍放大镜下观察弯曲后的试样,试样外表面无因晶间腐蚀而产生的裂纹,检验结果合格。

24试验结果分析

1)通过对采用焊剂HJ260和焊剂SJ601进行不锈钢埋弧焊试样的力学性能试验结果分析可知,4个试样焊接接头的抗拉强度均不低于母材规定值下限,面弯、背弯180°后均无超标缺陷,能满足产品焊接接头力学性能要求。但焊剂SJ601试样的抗拉强度值稍高于焊剂HJ260试样值,这是由于SJ601是碱性烧结焊剂,氧化性较弱,焊接时合金元素烧损少,过渡系数大,能提高焊缝金属的力学性能。而HJ260属于中性熔炼焊剂,脱氧不完全,不能通过其大量渗合金,合金元素过渡系小所致。

2)对工艺性能试验结果进行分析后可知,采用上述2种焊剂焊接时,焊接工艺性能较好,电弧燃烧稳定,焊缝表面成形较美观,脱渣性较好。这说明焊接工艺参数选择合理,按该工艺施焊,焊接工艺性能满足产品相关要求。但由于SJ601焊剂的堆积密度小,相同焊缝焊接时焊剂消耗量小于HJ260,有利于经济效益提高。

3)对晶间腐蚀试验结果分析可知,焊剂HJ260SJ601的焊接试样晶间腐蚀试验结果合格,说明试验的焊接工艺可保证焊缝的耐晶间腐蚀能力。

3应用

根据焊接试验结果得出的焊接工艺评定报告,编制了焊接工艺,并在部分不锈钢压力容器制造中采用了焊剂HJ260SJ601配焊丝H0Cr21Ni10进行了筒体纵、环缝的试焊,焊缝外观检查合格,RT检验一次探伤合格率达98%,返修后达100%,产品试板力学性能试验结果合格,说明焊接质量良好,能满足《压力容器安全技术监察规程》和GB/T 1501989《钢制压力容器焊接规程》要求。

4结论

1)对奥氏体不锈钢06Cr19Ni10采用埋弧焊工艺焊接,焊接接头的力学性能、工艺性能及耐腐蚀性能能满足焊接生产的需要,可代替焊条电弧焊和钨极氩弧焊。

2)焊剂HJ260及焊剂SJ601配用相应的焊丝进行焊接,均能满足产品焊接质量要求,但采用SJ601焊剂焊接的接头力学性能要优于采用HJ260的,且SJ601焊剂的堆积密度小,相同焊缝焊接时焊剂消耗量小,有利于经济效益的提高。

3)根据奥氏体不锈钢的物理性能和埋弧焊工艺特点,对奥氏体不锈钢进行埋弧焊时,应采用较小的热输入、快速焊、控制好道间温度,以防止接头过热,提高接头耐腐蚀性能。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|小口径厚壁钢管-浙江至德钢业有限公司

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