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2205双相内衬不锈钢复合管焊接工艺(2)

2205双相内衬不锈钢复合管焊接工艺(2)

1.3焊接工艺 1.3.1焊前准备

复合管坡口采用坡口机加工,封焊前用丙酮将焊接坡口及其两侧的油脂、灰尘、水等彻底清理, 防止杂质对焊缝质量产生不利影响。将焊丝用丙酮擦拭,焊条按有关规定进行烘干。保护气体采用 氩气,气体纯度大于99.99%。焊前不预热。

1.3.2封焊焊接

①防止运输和存放过程中基衬松 动和杂质等进入;

②在打底焊过程中,起到隔离碳 钢的作用,减少碳钢对衬层焊缝的稀释作用,保证 焊缝中铬镍合金元素含量,从而确保焊缝的耐腐 蚀性能。

封焊焊接线能量不宜过大,否则会增加碳钢 在封焊时的熔合比,使焊缝C含量以及S,P,等有 害杂质元素含量增加,恶化衬层耐蚀性。

1.3.3打底焊焊接

打底焊的目的是保证衬层焊缝显微组织为铁 素体和奥氏体双相组织,化学成分与2205双相不锈钢母材相近,保证衬层的耐蚀性。因此,我们采用ER2209双相不锈钢焊丝进行打底焊。

封焊完成后,因为封焊过程中会将衬管有所 氧化,管端内壁需要用内磨机打磨,露出金属光泽。然后进行坡口组对,安装氩气保护装置,焊前 5 min通人氩气,保证保护气氛的质量。

打底焊的焊接工艺尽量采用小电流、快速焊, 焊缝颜色以银白色最佳,金黄色和蓝色为合格。

过渡焊烊接

打底焊后,如果直接采用碳钢焊条进行基管 焊接,不可避免会出现衬层焊缝的合金元素稀释 以及焊缝增C、可能出现裂纹等问题,因此,必须 进行过渡焊接。

过渡焊采用手工电弧焊,焊条采用E2209 - 17焊条,该焊条具有良好的焊接性和抗热裂纹性 能。过渡焊焊接规范采用较低的焊接线能量,减 少过渡焊对打底焊的热处理作用,防止打底焊焊 缝的奥氏体含量过高引起的焊缝的耐蚀性降低。

在过渡焊过程中,始终保持管内氩气保护,防止管内焊缝出现氧化现象。

盖面焊焊接

过渡焊完成后,只剩部分基管需要进行焊接。 因此,为了提高焊接效率,采用普通的E4315低 氢焊条进行焊接。同时,为了增加焊接工艺的选 择,采用ER2209 -17焊条继续进行盖面焊。

上述是整个复合管环焊的工艺规范。本试验 采用两种焊接工艺,工艺参数分别见表8和表9,表 中DC-表示钨极接负,DC+表示焊条接正。

层间温度的控制

与奥氏体钢相比,双相不锈钢具有导热性好、 热膨胀系数低的特点,因此不会产生很大的残余 应力,具有更高的抵抗热裂纹的能力。因此,双相 不锈钢的焊接可以采用大线能量。本次试验层间 温度控制在100摄氏度以下。

2焊接接头检测方法

对复合管环焊焊缝按照S/Y

6623-2003 《内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范》进行评 定。检测试验项目包括常规的X射线检验、接头 拉伸、弯曲试验、化学成分分析、金相组织检验。

2.1力学性能试验

2.2金相组织观察

将焊接试样沿与焊缝垂直的方向切开并切割 成小块,用金相砂纸打磨、抛光后,采用碱性赤血 盐溶液腐蚀焊接接头金相试样。在― GX51金相显微镜下观察不同焊接工艺的复合管 环焊接头的显微组织。

3试验结果及分析

对环焊试样衬层焊缝进行X射线探伤的结 果为I级合格,力学性能测试结果见表10,复合管 衬层焊缝化学成分见表11,焊接工艺一的衬层焊 缝主要合金元素线扫描结果如图2所示,焊接工 艺二的复合管焊缝金相组织如图3所示。

通过表11与表1对比可以看出,焊缝的主要 合金元素与2205不锈钢母材的元素含量相近, C,S,P等也符合相关要求;同时在图2中,2205 内衬不锈钢复合管环焊衬层焊缝的化学元素线扫描测 试结果与化学成分测试结果相一致。

通过图3看出,复合管衬层焊缝和热影响区均 为铁素体和奥氏体双相组织,奥氏体以条状、块状 分布在铁素体基体上,以柱状晶为主,奥氏体含量 约60%。热影响区没有出现单相铁素体,也没有 发现金属间析出相的产生。焊接热影响区近缝区 的铁素体含量不会超过65%,满足技术条件要求。

与母材相比,焊缝的奥氏体含量更大,晶粒更加粗 大,这主要是由于打底焊后进行的过渡焊等工艺焊 接热输人较大,相当于对衬层环焊进行多重热处理

过程,促进了焊缝组织中的更多铁素体转变为奥氏 体。这对焊缝的塑韧性和耐蚀性更加有利。综上所述,2205双相内衬不锈钢复合管的焊接工

艺安排合理,焊接工艺参数正确,评定结果满足相 关标准要求,焊接接头性能优良,完全满足该复合管的生产需要。

4结论

(1)2205双相内衬不锈钢复合管需采用独特的焊 接形式,焊接工艺的制定需要大量试验进行验证;

(2)通过合理安排焊接方法和焊接次序,制 定正确的焊接工艺参数,所得到的复合管环焊焊 缝性能优良,衬管组织为铁素体和奥氏体的双相 组织,相比例合适,各项指标满足相关标准要求;

(3)采用E2209-17双相不锈钢焊条进行复 合管过渡焊和盖面焊完全可行,为今后复合管的 焊接工艺提供了更多的选择;

(4)2205双相内衬不锈钢复合管焊缝的耐蚀性能 需要进一步试验验证。

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