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2205不锈钢管如何选择焊接材料

返回列表 来源:未知 浏览: 发布日期:2020-05-12 08:55【
2205不锈钢管不锈钢可分为四种类型:奥氏体型、马氏体型、铁素体型和双相不锈钢。
这是根据不锈钢在室温时的金相安排划分的。当低碳钢被加热到1550℉时,其安排从室温时的铁素体相转变成奥氏体相。而冷却时,低碳钢安排又从头转变成铁素体。高温时存在的奥氏体安排是非磁性的,并且比较室温铁素体安排其强度较小,耐性较好。
当钢中的Cr含量大于16%时,室温的铁素体安排得到固定使得钢材在所有温度范围内坚持铁素体态。因而,称为铁素体不锈钢。当Cr含量大于17%,Ni含量大于7%时,奥氏体相得到固定,使得从低温到几乎熔点的范围内均坚持奥氏体态。
奥氏体不锈钢一般称为“Cr-Ni”型,马氏体和铁素体不锈钢直接称为“Cr”型。不锈钢和填充金属中的元素可分为奥氏体构成元素和铁素体构成元素。最主要的奥氏体构成元素有Ni、C、Mn和N,铁素体构成元素有Cr、Si、Mo和Nb。调整元素含量可操控焊缝中的铁素体含量。
奥氏体型不锈钢比较含Ni量低于5%的不锈钢更容易焊接并且焊接质量更好。奥氏体不锈钢的焊接接头强耐性很好,一般不需求焊前预热和焊后热处理。在不锈钢焊接范畴,奥氏体不锈钢占全部不锈钢用量的80%,因而本文的重点便是奥氏体不锈钢的焊接。
假如母材是相同的,首要原则便是“与母材匹配”。例如焊接310或316不锈钢,就挑选相应的焊材。
焊接异种资料,则遵从挑选与合金元素含量高的母材相匹配的原则。例如焊接304和316不锈钢,则挑选316型焊材。
可是,也存在很多不遵从“匹配母材”原则的特殊情况,这时就要“查阅焊材挑选表”。例如,304型不锈钢是最常见的母材,可是没有304型的焊条。
焊接304不锈钢时,运用308型焊材,由于308不锈钢中的额定元素能够更好的稳定焊缝区域。

2205不锈钢管
308L也是一个可接受的挑选。L表明低碳含量,3XXL不锈钢表明碳含量≤ 0.03%,而规范的3XX不锈钢可最高含有0.08%的碳含量。
由于L型焊材与非L型焊材属于同一类型的分类,因而出产产商应该特别考虑运用L型焊材,由于它的低碳含量能够减少晶间腐蚀的倾向(图1)。实际上,笔者以为假如出产厂商期望升级产品的话,L型焊材将取得更广泛的使用。
 运用L型焊材可降低发作晶间腐蚀的倾向
2205不锈钢管选用GMAW方法焊接的出产厂商也考虑运用3XXSi型焊材,由于Si可改善潮湿性(图2)。在焊件具有较高拱起或许在角焊缝或搭接焊缝的焊趾处焊接熔池连接不良的情况下,运用含Si的气保焊丝可潮湿焊缝并进步熔敷率。
 为改善GMAW焊接中的焊材潮湿性,选用含Si焊丝,如308L Si或316L Si
假如考虑碳化物分出,可挑选含有少数Nb元素的347型焊材(最后一个问题)。
为了降低成本,一些结构件会在碳钢外表焊接一层耐腐蚀层。当焊接不含合金元素的母材与含合金元素的母材时,运用合金含量更高的焊材以平衡焊缝中的稀释率。
焊接碳钢和304或316不锈钢时,以及其他异种不锈钢焊接时(表2),大都情况下考虑选用309L焊材。假如期望得到更高的Cr含量,则选用312型。
需求指出的是,奥氏体不锈钢的热膨胀率比碳钢高50%。当焊接时,热膨胀率的差异会发作内应力,然后导致裂纹发作,这时需求挑选合适的焊材或指定合适的焊接工艺(图3)。
 焊接碳钢和不锈钢时,由于热膨胀率不同导致的翘曲变形需更大程度的补偿。
当与其他资料焊接时,首要运用不含氯离子的溶剂铲除油污、标记和尘埃。此外,焊接不锈钢时首要要留意的便是防止遭到碳钢的污染而影响耐蚀性。一些公司选用不锈钢和碳钢分开寄存以防止穿插污染。在清理坡口周围区域时,运用针对不锈钢的专用磨砂轮和刷子。有时还需求对接头处进行二次清理。由于不锈钢焊接时的电极补偿操作比焊接碳钢时更难,因而其接头清理作业非常重要。
首要,我们回想一下,不锈钢不生锈的原因是:Cr与O的反应在资料外表生成了一层细密的氧化物层,并起到了维护效果。不锈钢生锈是由于碳化物的分出(见最后一个问题)以及焊接过程中的加热构成焊件外表生成了铁的氧化物。在焊态,完美的焊件也或许在24小时内涵焊接热影响区边界处的生锈当地发作咬边。
2205不锈钢管因而,为了使新的铬氧化物从头生成,不锈钢焊接后需求磨光、酸洗、打磨或许洗刷。需求着重的是,打磨机和刷子必须专有专用。
全奥氏体安排的不锈钢是无磁性的。可是,焊接时较高的温度使得安排中晶粒长大,焊后裂纹敏感性增大。为了降低热裂纹敏感性,焊材制造商向焊材中参加铁素体构成元素(图4)。铁素体相使得奥氏体晶粒变细,然后抗裂纹才能增大。
图4 防止热裂纹,大都奥氏体型焊材都含有少数的铁素体。图片表明309L焊材中的奥氏体基体上散布的铁素体相(灰色部分)。
磁铁不会吸住奥氏体焊缝金属,可是手持磁铁时能够感遭到轻微的吸力。可是,这也构成一些用户错以为产品贴错了标签,或许用错了焊材(特别是包装上标签被撕掉时)。
焊材中的铁素体数量取决于使用的执役温度。例如,过多的铁素体降低了低温时的耐性。因而,用于LNG管道的308型焊材的铁素体数在3-6之间,而规范308型焊材的铁素体数为8。简言之,焊材或许看起来很相似,可是很微小的成分不同有时就会构成很大的不同。
一般,双相不锈钢安排中的奥氏体相和铁素体相各占50%左右。铁素体相的存在能够进步强度和耐应力腐蚀功能,而奥氏体相能够进步耐性。两相的一起效果使得双相不锈钢的功能愈加优异(图5)。双相不锈钢的范围很广,最常见的型号是2205:含有22%Cr,5%Ni,3%Mo以及0.15%N。
 双相不锈钢综合了铁素体和奥氏体的长处。图片是铁素体基体上散布着奥氏体相(白色部分)的双相焊缝安排
在焊接双相不锈钢时,太多铁素体的存在或许构成一些问题(电弧的热量使得铁素体基体中的原子从头排序)。为此,焊材需求供给更多的奥氏体构成元素,一般是比母材高2-4%的Ni。例如,焊接2205不锈钢时用的药芯焊丝含有8.85%Ni。
焊后,焊缝中的铁素体含量在25-55%之间(也或许更高)。留意:焊后冷却速度要足够慢,使得奥氏体从头构成,可是不能太慢,太慢会分出金属间相,也不能太快,太快会在热影响区发作过多的铁素体。务必遵从产商供给的焊接工艺和焊材挑选手册。
焊工在焊接不锈钢时,随时调整焊接参数(电压、电流、电弧长度、感应系数、脉冲宽度等)的最主要原因是不匹配的焊材成分。化学成分很重要,批次之间成分的差异能够构成焊接行为很大的不同,比如差的潮湿性和脱渣性。焊材直径、外表清洁度、浇注功能、以及螺旋形状均可影响GMAW和FCAW时的焊接行为。

不锈钢管
在800-1600℉时,碳含量超过0.02%时,C会向奥氏体晶界扩散迁移并在晶界处与Cr发作反应构成铬的碳化物。假如Cr被C元素大量固定下来,耐蚀性会下降。此刻假如暴露在腐蚀性环境下,就会发作晶间腐蚀,构成晶界被腐蚀掉。
 装有腐蚀性介质的水槽里,在焊接热影响区发作了晶间腐蚀。运用含碳量低的或许特殊合金化的焊材可降低碳化物分出倾向,并增强耐蚀性。
为了操控碳化物分出,选用低含碳量的焊材来保证焊缝金属中碳含量尽或许低(最多不超过0.04%)。也能够经过增加Nb和Ti元从来固定C,相对于Cr元素,元素Nb和Ti与C的亲和力更大。347型焊材便是为此目的设计的。
首要,要在焊件的终端使用方面收集信息,包括执役环境(特别是执役温度,是否有腐蚀介质以及期望的耐腐蚀程度)和期望的执役寿命。执役条件下所需的力学功能的信息也很重要,如强度,耐性,塑性和疲惫功能。
大大都抢先的焊材厂商都会为挑选焊材供给指导手册,在此,笔者再次着重:建议参阅焊材使用手册或许联络他们的技术专家。他们会帮助我们更正确的挑选不锈钢焊材。