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    奧氏體耐熱不鏽鋼管310S的焊接工藝研究

    作者:admin 來源: 日期:2018/9/15 18:37:43 人氣:91

    310S不鏽鋼管是具有優異的高溫抗氧化性高溫強度及高溫耐腐蝕性的奧氏體耐熱不鏽鋼通過分析其化學成分和組織發現其焊接性能較好熱裂紋敏感性不大選擇國產CHS102SiN焊條進行焊接工藝試驗所獲得接頭的力學性能符合技術要求證明其焊接工藝是可行的

    310S是美國ASTMASME標準的鋼號它是在21Cr-11Ni不鏽鋼的基礎上加入適量稀土元素鈰Ce0.14%0.20%的氮N元素發展起來的奧氏體耐熱不鏽鋼該鋼種是由瑞典的阿維斯塔謝菲爾德AvestaSheffieldAB公司和山特維克Sandvik公司開發並首先生產的命名為253MAASME規則編號為310S由於310S具有優異的高溫抗氧化性高溫強度及高溫耐腐蝕性其在燒結設備澆鑄設備鍋爐和壓力容器中有著廣泛的應用

    在某工程項目的鍋爐結構中大量采用310S奧氏體耐熱不鏽鋼關於這種材料的焊接工藝的資料很少隻有一些使用進口焊材AvestaAC/DCSandvik22.12HT等施焊該鋼種的報道[2-3]本文使用國產焊材對310S奧氏體耐熱不鏽鋼進行施焊研究其焊接工藝以求對實際焊接生產提供理論指導

    1、310S不鏽鋼管的焊接性分析

    310S不鏽鋼管的化學成分及常溫力學性能見表1雖然鋼中隻含有21%Cr11%Ni但由於加入了強奧氏體化形成元素N使得其組織為穩定的全奧氏體組織加入稀土元素Ce並保留了較少的錳Mn含量使得310S不鏽鋼管具有極好的抗氧化性能及高溫蠕變強度盡管310S不鏽鋼管組織是純奧氏體但由於鋼中SP的成分較少因而其對焊接熱裂紋並不敏感相關資料表示310S具有較好的焊接性可以采用TIGMIGSMAWSAW等焊接方法進行焊接

    2焊接工藝評定試驗

    按照NB/T47014-2011葉承壓設備焊接工藝評定曳標準規定采用12mm×500mm×600mm310S鋼板進行焊接工藝評定試驗

    2.1焊材的選用

    盡管針對310S不鏽鋼管的焊接有相應的進口焊材考慮到生產成本決定采用手工電弧焊SMAW及四川大西洋焊接材料有限公司生產的CHS102SiN焊條進行焊接工藝評定考慮到12mm板厚及控製焊接熱輸入量焊條直徑采用3.2mm焊條熔敷金屬化學成分及力學性能見表2

    2.2坡口製備

    本試驗坡口形式為V坡口角度為60°坡口尺寸如圖1所示采用機械加工坡口

    2.3焊接工藝參數

    采用的焊接工藝參數如表3所示由於310S不鏽鋼管是奧氏體鋼具有熱膨脹係數高導熱係數低的特點在焊接時容易出現熔融金屬過熱的現象因而焊接過程中焊接熱輸入量必須嚴格控製1.6kJ/mm以內並且層間溫度應控製在60℃以內

    2.4焊接操作要點

    (1)采用電動銑刀或不鏽鋼鋼絲刷除去坡口表麵及兩側各20mm範圍內的油汙氧化物等有害雜質並用丙酮或甲醇清洗磨刷部位。(2試驗所用焊條經250280℃烘焙60min放入保溫桶內隨用隨取。(3焊接操作時采用短弧焊接盡量不要擺動焊條以防止合金元素的燒損。(4由於310S不鏽鋼管的焊接性較好焊接試板板厚也不大故焊前不需要預熱焊後也不需要後熱

    3焊後檢驗及結果分析

    3.1無損檢測

    NB/T47013.2-2015葉承壓設備無損檢測第2部分院射線檢測曳對焊縫進行射線檢測設備型號為XXQ2505管電壓為150kV管電流為5mA曝光時間3min像質指數為12所拍攝的兩張底片顯示焊縫質量均達到I級標準

    3.2力學性能檢驗

    按照NB/T47014-2011葉承壓設備焊接工藝評定曳標準要求對焊接接頭進行拉伸試驗彎曲試驗和衝擊試驗拉伸試驗取2個試樣彎曲試驗取4個側彎試樣衝擊試驗在焊縫金屬和熱影響區各取3個試樣進行檢測試樣尺寸為10mm×10mm×55mm檢測結果如表4所示從拉伸試驗的結果可以看出焊縫的抗拉強度符合母材的標準600MPa),斷口部位在母材上曰從彎曲試驗的結果可以看出焊縫金屬有足夠的塑性曰從衝擊試驗結果可以看出焊縫的衝擊韌度可以滿足母材的性能要求31J)。

    綜上所述使用CHS102SiN焊接310S不鏽鋼管所得焊接接頭的性能可以達到不低於母材的焊接工藝評定要求

    4結論

    1310S奧氏體耐熱不鏽鋼的焊接性較好焊前一般不需要預熱能得到質量良好的焊縫。(2獲得良好焊接質量的關鍵在於製定合理的焊接工藝使用準3.2mmCHS102SiN焊條采用80110A的焊接電流1619V的焊接電壓59cm/min的焊接速度等焊接工藝參數焊接310S不鏽鋼管,獲得的焊接接頭性能不低於母材其焊接工藝是可行的

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