双相钢制设备埋弧焊工艺分析

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【摘 要】由于社会经济的不断发展，双相钢开始逐渐扩大应用范围，逐渐被运用到众多领域，例如石油、化工、天然气、造纸等领域，也会被运用到能源交通和民用工程中。双相钢是一种具有一半奥氏体和一半铁素体的金属金相组织，具有铁素体和奥氏体的双重特点，并且韧性高、温度低，同时也具有焊接性能良好、热膨胀系数小以及导热系数高等优势。在应用双相钢技术的时候，最重要的就是焊接结构、焊接件，在航洋平台等方面应用。本文主要分析了SAF2205型号的双相钢设备，合理的应用和开发成本低、效率高的埋弧焊工艺。

【关键词】双相钢;埋弧焊工艺分析

1 基本工艺需求

1.1 结构

溶剂脱水塔的主要设计参数结构为：设计压力0.35MPa，设计温度190℃，壁厚20mm，设备净重88200kg，介质为醋酸和水。

1.2 材料和性能

设备制造具有十分高的技术需求，严格要求焊接接头的耐腐蚀性、力学性能、金相组织等，特别是对于低温冲击性能的需求更是严格。选用瑞典AVESTV公司的SAF2205型号材料。一般有两种焊接方式，主要为钨极氩弧焊和电弧焊。依据药皮成分把手工电弧焊焊条分为碱性和酸性，酸性具有良好的工艺性能、脱渣性比较好，但是如果具有很高的低温性能需求，就应该适当使用碱性焊条。

2 双相钢埋弧焊工艺试验

2.1 焊接线对于接头性能的影响

适当的选用SAF2205型号厚度为20mm的钢板，制作相应的埋弧焊试板，利用不同线能量来进行相应的焊接试验，之后合理的测定试板的铁素体含量、焊缝、耐腐蚀性以及HAZ冲击性能。结果如下。A1，焊缝为96-40℃Akv/J，118-40℃Akv/J，134-40℃Akv/J，HAZ为138-40℃Akv/J，152-40℃Akv/J，163-40℃Akv/J，铁素体含量为41.2±3.8。A2，焊缝为54-40℃Akv/J，78-40℃Akv/J，110-40℃Akv/J，HAZ为111-40℃Akv/J，116-40℃Akv/J，124-40℃Akv/J，铁素体为60.5±4.7。A3，焊缝为40-40℃Akv/J，52-40℃Akv/J，85-40℃Akv/J，HAZ为94-40℃Akv/J，105-40℃Akv/J，114-40℃Akv/J，铁素体含量为39.2±6.5。

从上述数据可以发现，A1试板具有很好的指标，各方面良好，A2试板铁素体过高、有一个不符合要求的冲击值，A3试板有两个不符合要求的焊缝冲击值。双相钢的成分主要有Ni、Cr、N、Mo，铁素体的主要元素为Mo、Cr，奥氏体主要元素为N、Ni，其中的合金成分可以有效保障+双向组织，在进行焊接的时候，由于温度升高，γ逐渐趋于，在逐渐接近融合线的时候，γ开始完全固熔，进入到相中，逐渐出现单相组织，在一定的冷却之后，开始逐渐从中分理处γ相，最后再次形成双相组织。如果在焊接的时候，冷却速度快、线能量比较小，就会导致γ相少量析出或者不析出，从而降低耐腐属性。但是如果冷却速度比较小、线性能量比较大，很容析出相，在温度为850℃时候是最敏感的，一般相会在1～2分钟的时候出现，3～5分钟的时候增多，但是不会适当的长大。2205在最为敏感区域停留的时间最多不多于134s，否则就会很容易导致韧性变差，从而很大程度减低了耐腐蚀性。所以为了能够具有很高的冲击性和耐腐蚀性，尽可能避免过小或过大的出现线性能量。A1试板各方面都适合，A2线性能量过低导致具有很高的铁素体，A3过高，导致耐腐蚀性和冲击韧性都降低。

2.2 稀释率给焊接头带来的性能影响

稀释率就是在填充金材料的时候，被母材稀释的程度，一般来说具有越小的坡口角度，就会出现越大的稀释率。利用相同线性能量以及不同的坡口进行实验。

依据实验可以发现，如果使用化学成分和母材一样的材料，就会得到相对比较高的组织，所以，一般都是想用γ相更高的材料进行焊接。可以适当的增加N和Ni的含量，从而可以增加γ相的含量、稀释率如果比较高的时候，就会拥有比较低的N和Ni的含量。导致γ相比较少，降低韧性和耐腐蚀性。

2.3 焊缝对于铁素体的影响

工艺焊缝实际上就是在焊接即将完成的时候，对表面焊缝再次进行焊接。对于HAZ和表面焊缝进行一定的热处理，以便于改变组织情况，有效地增加性能，然后合理的取出工艺焊缝。在测量试板焊缝中的铁素体含量的时候，相比较于内部来说，表面的含量要高的多，在适当实施工艺焊缝以后，降低了6%～10%的铁素体含量。一般情况下，都是使用多道多层焊接方式，后面的焊道可以给前面的焊道进行一定热处理，促使相逐渐变为γ相，最后形成γ比较高的双相组织，因为没有给表面焊道进行一定的热处理，因此，具有很高的相，使用工艺焊缝以后，可以进行一定热处理，提高了γ相。

2.4 层间温度给接头焊接带来的影响

适当的层间温度可以有效地降低在进行焊接之前的冷却速度，对于提高金属双相组织中的γ相具有一定意义，但是如果出现很高温度的层间，会导致焊缝性能和组织出现一定的恶化。依据之前的实验可发现，应该合理的把温度控制在150摄氏度以下，这样才能够保障顺利的完成焊接，确保焊层之间具有一定的冷却时间，不仅可以有效的确保层间温度不会过高或者过低，又可以适当的增加工作效率。

3 结束语

总而言之，埋弧焊工艺是一种成本低、效率高的焊接方式，双相钢焊接技术主要被运用到造船行业中，但是双相钢技术使用在石油行业的时候，具有十分严格的要求。经过试验分析表明，利用相对合理的材料配备相关工艺，在符合实际需求的情况下，可以有效地减低成本和提高效率。双相钢埋弧焊工艺具有十分广阔的应用前景。

参考文献：

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作者简介：

赵飞（1986.06.25-），男，江苏省徐州市，大学本科，兖矿煤化工程有限公司，助理工程师，研究方向：焊接