S32101 GMAW 焊接工藝評定

賀磊

摘要： 選擇產品的焊接工藝是否合理以及技術是否具有先進性，在核電產品的生產過程中會直接關系到產品的質量。焊接施工之前按照相關的要求規定，為了有效保證產品的焊接質量，必須對焊接工藝進行評定。根據相應的標準以及根據擬定的焊接工藝進行焊接試件制作和檢驗，從而測定焊接接頭是否滿足標準規定的各種性能即為焊接工藝評定。雙相不銹鋼S32101采用氣保焊進行焊接，通過實施焊接工藝評定而獲得焊接接頭的性能是否滿足標準的要求，從而為今后編制焊接工藝規程提供可靠的依據。

關鍵詞： 焊接方法；焊接工藝評定；雙相不銹鋼S32101；性能

中圖分類號：TG44 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）05-0030-02

0 引言

雙相不銹鋼是一種具有突出性能的鋼種，如優秀的高耐腐蝕性和便于加工制造等。與奧氏體不銹鋼相比，雖然雙相不銹鋼具有很多相似之處，但是區別也很多[1]。在焊接方面兩者存在很大的差異，雙相不銹鋼具有很好的抗熱烈性，而奧氏體不銹鋼則會在焊縫的凝固過程中易產生熱裂傾向。熱影響區是雙相不銹鋼焊接中存在的最主要問題，此問題主要是降低韌性、焊后開裂以及耐蝕性[2]。焊接時重點是考慮使在450℃～850℃溫度范圍內的停留時間最短。

1 材料

1.1 試板材料采用ASME A240 S32101雙相不銹鋼板。

1.2 焊接材料：

①填充金屬：充分考慮焊材與母材的化學成分和力學性能的配備性以選擇焊材。焊材所焊的熔敷金屬無論在強度、塑性合適沖擊韌性上均不能夠低于被焊鋼種的最低值[3]。此外，還應當全面考慮由于焊縫導致的缺陷、焊接工藝、坡口形式等因素。在選擇填充金屬時，根據雙向不銹鋼ASME A240 S32101的特點，選擇型號ER2209的雙相不銹鋼焊絲，具有較好的抗拉強度、抗應力腐蝕能力和抗腐蝕性能。

②氣體：采用純度為80%Ar2和20%CO2的混合氣體。

2 焊接設備

采用松下公司生產的500KR氣保焊機。焊接不銹鋼時采用（GMAW）焊直流反接（DCEP），電極為正極，工件為負極。

3 工藝流程制作

3.1 等離子切割 采用等離子切割設備對雙相不銹鋼進行常規加工，此方式與加工奧氏體不銹鋼的方法相同。

3.2 加工坡口 采用雙相不銹鋼接頭設計有助于焊透，但在焊縫金屬的凝固過程中避免未融合母材的存在。

3.3 焊前清理 焊接施工前，采用丙酮或酒精將工件坡口兩邊100mm范圍內清理干凈。

4 焊接工藝

根據母材和焊材的可焊性選擇合適的焊接工藝規范制定焊接工藝。背面采用氣體保護進行定位焊，并且兩邊各自超出母材15mm，第一層采用單道焊，第二到第七層采用多道焊，為了保證以后焊道的熱影響區具有足夠的冷卻時間，應當將層間溫度限制在150℃范圍內。

4.1 層間溫度 焊縫金屬凝固后雙向組織的抗裂性要優于奧氏體不銹鋼的焊縫金屬，這是由于雙相不銹鋼更能夠承受較高的熱輸入[4]。如果在450-850℃溫度區間停留過長的時間，則可能產生晶間腐蝕和熱影響區問題。因此，將層間溫度控制在150℃內，能夠有效避免查收晶間腐蝕問題以及更好的提高熱影響區的耐腐蝕性和韌性。

4.2 氣體保護 焊接時，起弧前前幾秒啟動氣體，滅弧后繼續保持幾秒，此時間最好能保證焊縫和熱影響區的溫度冷卻到雙相不銹鋼養護溫度范圍下。焊縫背部在電極有效工作范圍內使用氣體擴散網，保證氣流速度在16-20L/min之間，純度在99.95%或更高的干燥氬氣內進行保護。

5 焊接操作

采用99.99%的氬氣對采用GMAW焊接的背面進行保護。焊縫定位焊時，首先在對接處一側引弧，將電弧拉到初始焊部位后，采用焊槍橫向擺動，待金屬融化后連續填絲進行焊接。焊槍采用從下到上焊接，保持焊絲與工件的給進夾角在40-60°范圍。一般控制電嘴到工件的距離為15mm-20mm，根部在進行第一道焊時容易熔合焊透。在第二層到第七層之間一般采用多道焊，直到填滿坡口為止，不僅要減少坡口焊道內紅熱溫度的停留時間，更要將層間溫度控制在150℃內。

6 焊后熱處理

如果焊后的雙相不銹鋼焊接接頭需要用較高溫度固溶處理來改善性能，這是比較困難的。此外，在焊接過程中，雙相不銹鋼一般不會出現溫敏化的問題。因此，雙相不銹鋼經過熱處理后會由于析出間相或脆性相而降低其韌性和耐蝕性[5]。

7 檢驗

①外觀檢查：采用肉眼或者數倍放大鏡對接頭的表面進行觀測，沒有發現未焊透、未融合以及表面氣孔和焊瘤等缺陷。

②力學性能試驗：根據ASME-IX焊接工藝的評定要求，分別取面彎、背彎和拉伸試樣各兩件，對試件進行拉伸、彎曲、硬度以及金相等力學試驗。

③無損檢測X射線探傷：試件根據JB/T4730-2005探傷標準和ASME-Ⅸ卷QW-191采用無損探傷，結果合格。

8 結論

當雙相不銹鋼采用二氧化碳氣體保護焊接時，通過進行焊接工藝評定，結果表明，采用此焊接方法，除了能夠保證焊縫性能外，還能夠得到合格的焊接工藝指導書和焊接工藝評定報告。因此，證明在實際生產中具有一定的可行性。

參考文獻：

[1]李宏.劉康長斌較大康軸承裂紋的康焊補[J].汽車運用，2010（12）.

[2]尚爾晶.雙相康鋼換熱管與康管板焊接工藝康研究[J].一重技術，2010（3）.

[3]李開浚.張曉康慧淺談建筑康鋼結構焊接檢驗康應注意的問題[J].科協論壇（下半月），2008（3）.

[4]洪志明.淺談壓康力容器焊接康質量控康制[J].中國科技財富，2010（16）.

[5]焊接容器耐康壓檢驗的康目的及常康用方法[J].電焊機，2009，39（3）.endprint