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          行業資訊

          奧氏體耐熱不銹鋼管310S焊接工藝研究


          310S不銹鋼管是奧氏體耐熱不銹鋼,具有優良的高溫抗氧化性、高溫強度和高溫腐蝕性能?;瘜W成分和結構分析表明,焊接性能良好,熱裂敏感性不大。焊接工藝試驗選用國產CHS102SiN焊條,所得接頭力學性能滿足技術要求,證明該焊接工藝可行。

          310S是符合美國ASTM和ASME標準的鋼種,以21Cr-11Ni不銹鋼為基礎,含有0.140.20%的稀土元素鈰(Ce)和氮(N)。奧氏體耐熱不銹鋼的研制。該鋼種由瑞典的Avesta Sheffield AB 和Sandvik 開發生產,根據ASME 規定命名為253MA 鋼,編號為310S。 310S具有良好的高溫抗氧化性、高溫強度和耐高溫腐蝕性能,因此廣泛應用于燒結設備、鑄造設備、鍋爐和壓力容器。

          310S奧氏體耐熱不銹鋼在一些工程項目的鍋爐結構中大量使用,這種材料的焊接工藝資料很少,只使用了AvestaAC/DC、Sandvik22等進口焊接材料。 12HT 等報道用于焊接這種鋼[2-3]。本文采用國產焊材焊接310S奧氏體耐熱不銹鋼,對焊接工藝進行研究,為實際焊接生產提供理論指導。

          1、310S不銹鋼管焊接性分析

          310S不銹鋼管的化學成分和室溫力學性能見表1。該鋼雖然僅含21%的Cr和11%的Ni,但由于添加了強奧氏體化元素N,具有全奧氏體組織,組織穩定。通過添加稀土元素Ce并保持低錳(Mn)含量,310S不銹鋼管具有優異的抗氧化性和高溫蠕變強度。 310S不銹鋼管的組織雖然是純奧氏體,但由于鋼的S、P成分低,不易發生焊接熱裂紋。根據相關資料,310S具有良好的可焊性,可采用TIG、MIG、SMAW、SAW等焊接方法進行焊接。

          2 焊接工藝評定試驗

          根據NB/T47014-2011葉片壓力設備焊接工藝評定標準,焊接工藝評定試驗采用12mm500mm600mm的310S鋼板。

          2.1 焊接材料的選擇

          有相當于310S不銹鋼管焊接的進口焊材,但考慮到生產成本,決定采用大西洋焊材有限公司生產的手工電弧焊(SMAW)和CHS102SiN焊條作為焊接工藝評定??紤]到12mm 板的厚度,調整焊接熱輸入后的電極直徑為3.2mm。表2 顯示了沉積在電極上的金屬的化學成分和機械性能。

          2.2 坡口準備

          測試槽形為V形,槽角為60,槽尺寸列于如圖1,加工槽。

          2.3 焊接工藝參數

          所采用的焊接工藝參數見表3。由于310S不銹鋼管是奧氏體鋼管,熱膨脹系數高,導熱系數低,焊接時熔融金屬容易過熱。

          2.4 焊接工作要點

          (1)用電動銑刀或不銹鋼絲刷清除槽面及兩側20mm處的油漬、氧化物等有害雜質,用丙酮或甲醇清洗刷過的區域。 (2) 試驗用焊條在250~280下焙燒60分鐘后,放入保溫罐內,用后立即取用。 (3)焊接時,進行短弧焊,防止焊條搖晃,防止合金元素燃燒。 (4) 310S不銹鋼管焊接性好,焊后試板厚度不大,不需要焊前預熱和焊后后加熱。

          3 焊后檢查及結果分析

          3.1 無損檢測

          NB/T47013.2-2015 葉壓設備無損檢測第2部分根據醫院放射科檢測,設備型號為XXQ2505,管電壓150kV,管電流5mA,曝光時間3分鐘,圖像質量如下。指數為12,兩個負數表示焊縫質量達到I級標準。

          3.2 機械性能檢驗

          按照NB/T47014-2011葉片承壓設備焊接工藝評定標準要求,對焊接接頭進行拉伸試驗、彎曲試驗和沖擊試驗,拉伸試驗取兩個試樣,彎曲試驗取沖擊試驗,分別取焊縫金屬和熱影響區三個試樣,試樣尺寸為10mm10mm55mm,試驗結果見表4。拉伸試驗結果表明,焊縫抗拉強度滿足母材標準(600 MPa),斷裂部位在母材內。檢驗焊縫金屬是否具有足夠的塑性沖擊試驗結果表明,焊縫的沖擊韌性能滿足母材的性能要求(31J)。

          綜上所述,用CHS102SiN焊接310S不銹鋼管獲得的焊縫性能可以滿足不低于母材的焊接工藝評定要求。

          4。結論

          (1)310S奧氏體耐熱不銹鋼焊接性好,一般焊前不需要預熱,可以獲得高質量的焊縫。 (2)獲得良好焊接質量的關鍵是制定合理的焊接工藝,采用準3.2mm CHS102SiN焊條,焊接電流80~110A,焊接電壓16~19V,焊接速度5~9cm . /min等參數焊接310S不銹鋼管的焊接接頭性能不低于母材,可以焊接。


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