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等離子弧焊接工藝應(yīng)用于抗腐蝕含鎳不銹鋼

時間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

Alloy20合金是專門為抗硫酸腐蝕應(yīng)用而設(shè)計,現(xiàn)廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備防腐、管道運輸?shù)刃袠I(yè)的Ni-Cr-Mo系無錫不銹鋼,目前多為國外進口。由于Ni的含量較高,Alloy20合金在焊接過程中熱裂紋傾向明顯,且容易出現(xiàn)晶間腐蝕、焊后脆化等問題。所以,在焊接工藝上要求嚴(yán)格控制熱輸入,減少合金元素的燒損和HAZ寬度。為了提高焊縫的抗晶間腐蝕能力并減少裂紋產(chǎn)生傾向;加快焊后冷卻速度,防止焊縫產(chǎn)生硬化,中國船舶重工集團公司第七二五研究所采用等離子弧焊接方法應(yīng)用于Alloy20合金薄板。等離子弧焊是利用等離子弧作為熱源的焊接方法。氣體由電弧加熱產(chǎn)生離解,在高速通過水冷噴嘴時受到壓縮,增大能量密度和離解度,形成等離子弧。它的穩(wěn)定性、發(fā)熱量和溫度都高于一般電弧,因而具有較大的熔透力和焊接速度。由于等離子弧焊電弧能量集中,焊接速度快,熱影響區(qū)窄,且電弧穩(wěn)定性強,故焊接效果良好。

為防止焊接缺陷的產(chǎn)生,需要嚴(yán)格控制焊接材料中S、P、C等有害雜質(zhì)的含量,選取含有微量Mo等細化晶粒元素以及Nb、Ti等穩(wěn)定化元素的焊接材料。該所選用ERNiCrMo-3焊材,其化學(xué)成分為:C0.03%;Mn0.3%;Cr22.0%;Ni61.6%;Mo8.70%;Si0.40%;Cu0.03%;P0.01%;3.0%Fe。母材的化學(xué)成分為:C0.012%;Mn1.48%;Cr19.33%;Ni33.21%;Mo2.25%;Si0.27%;Cu3.29%;P0.02%;39.11%Fe。

焊前用銑刀磨頭和丙酮清除焊接坡口及兩側(cè)50mm范圍內(nèi)的一切污物。焊件平位對接,間距2mm。焊接時采用較小的焊接線能量和較快的冷卻速度,熄弧時填滿弧坑,防止產(chǎn)生弧坑裂紋。在施焊過程中,填充焊絲加熱端必須始終用氣體保護,焊縫正面一定要焊滿,余高不大于1mm,反面用銑刀磨頭清根,經(jīng)滲透檢測無缺陷后方可進行反面焊接。焊后將焊縫磨平。外觀檢查表明,焊縫表面平整,焊縫成形均勻、致密、平滑地向母材過渡,焊縫無裂紋、氣孔、夾渣、氧化、未熔合、咬邊、弧坑等缺陷,焊接接頭成形良好。對焊接接頭進行100%的滲透檢測和射線檢測,一次合格率為100%。

對焊接結(jié)果進行的拉伸和冷彎試驗結(jié)果表明,拉伸試樣從焊縫處韌性斷裂,抗拉強度達到要求;彎曲試驗中無論面彎還是背彎,受拉面無任何缺陷。對焊縫及熱影響區(qū)進行顯微硬度測定,表明沒有產(chǎn)生硬化現(xiàn)象。對焊接試樣進行晶間腐蝕試驗,在微沸的硫酸-硫酸銅溶液中煮16小時后彎曲180°,在彎曲外表面未產(chǎn)生裂紋,腐蝕試驗后未發(fā)現(xiàn)晶間腐蝕現(xiàn)象。另將試樣放在氯化高鐵、鹽酸和水溶液中浸蝕,利用金相顯微鏡和圖像分析系統(tǒng)檢測焊縫及熱影響區(qū)的金相組織,可以看到,焊縫區(qū)組織為奧氏體+顆粒狀析出物,未觀察到δ-鐵素體。熱影響區(qū)寬度約為1.4mm。

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