雙相鋼S22053與Q345R的焊接工藝

雙相鋼S22053與Q345R的焊接工藝常見(jiàn)不銹鋼材料與碳鋼焊接工藝已經(jīng)非常成熟，但雙相鋼S22053相對(duì)使用較少。眾所周知，不銹鋼利用氬弧焊焊接是非常有優(yōu)勢(shì)的，特別是打底焊，可但該公司焊工還沒(méi)有取得這方面的資格，根據(jù)公司焊工所取得壓力容器焊接資格，只能采用手工氣體保護(hù)焊打底、填充和蓋面。根據(jù)壓力容器及特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院的要求，制定了預(yù)焊工藝規(guī)程，并制作了試件，進(jìn)行了力學(xué)性能、彎曲等試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)兩次試驗(yàn)，終于獲得了合理的焊接參數(shù)，最終順利完成了一臺(tái)廣西某化工行業(yè)用的加壓過(guò)濾機(jī)。1.焊接工藝試驗(yàn)過(guò)程（1）焊接人員資質(zhì)S22053為雙相鋼，在承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定（NB/T47014—2011）中承壓設(shè)備用母材分類分組規(guī)定其類別號(hào)為F-10H，從事操作的焊工應(yīng)具有相應(yīng)的資格，該企業(yè)焊工持證項(xiàng)次中有SMAW-FeⅣ-1G-12-Fef4J，符合要求。（2）焊接設(shè)備及材料焊接設(shè)備選用ZX7-400s逆變式直流焊機(jī)，此焊機(jī)具有引弧電流可調(diào)，溫度保護(hù)功能，母材選用Q345R碳鋼（GB713），厚度6mm及雙相鋼S22053（GB24511），厚度6mm的試件，焊材選用E2209焊條，其化學(xué)成分及常溫力學(xué)性能如表1~表3所示。（3）制定焊接試板評(píng)定任務(wù)書根據(jù)兩種母材材質(zhì)、承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定（NB/T47014-2011）及本公司現(xiàn)有焊接資質(zhì)，采用手工氣體保護(hù)焊，試件母材開(kāi)單邊V形坡口，分解為拉伸、彎曲試樣，分別為2件、4件；彎曲分為面彎和背彎各兩件。（4）制定預(yù)焊工藝規(guī)程（pWPS）根據(jù)公司制定焊接評(píng)定編號(hào)，本次評(píng)定編號(hào)為pWPS-32。焊條型號(hào)采用E2209，規(guī)格為φ2.5mm、φ3.2mm，利用φ2.5mm焊條打底，φ3.2mm焊條填充蓋面，單面焊雙面成形。坡口形式如圖1所示，其焊接參數(shù)如表4所示，焊前將焊件近焊縫區(qū)20mm范圍內(nèi)的表面浮銹及油污仔細(xì)清理干凈。表1Q345R鋼（GB3274）化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）表2S22053鋼（GB963）化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）表3E2209焊條化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）2.結(jié)果分析焊接完成自然冷卻24h后，進(jìn)行RT100%探傷，按NB/T47013.2—2015標(biāo)準(zhǔn)，在Ⅲ級(jí)合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行性能測(cè)定，將試件制作成試樣，拉伸兩件，面彎兩件，背彎兩件。（1）試驗(yàn)方法拉伸試驗(yàn)按照GB228規(guī)定，彎曲試驗(yàn)按照GB232規(guī)定，其結(jié)果如表5所示。圖1坡口形式圖2表4對(duì)接接頭焊接參數(shù)表5拉伸、彎曲試驗(yàn)結(jié)果（2）彎曲裂紋原因分析彎曲試樣裂紋如圖2所示。從圖2可以看出，裂紋均出現(xiàn)在靠近Q345R鋼的熱影響區(qū)，母材S22053屬于雙相鋼，Q345R是碳鋼，焊條E2209含碳量較低，具有較好的焊接工藝性及抗熱裂紋的性能，焊材沒(méi)有問(wèn)題。S22053是奧氏體型與鐵素體型雙相不銹鋼，從成分及物理性能與Q345R比較看，Cr的含量較高導(dǎo)致熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)等方面差別大，在焊接熔池里，液體組織流動(dòng)速度不一致，在靠近Q345一側(cè)液體母材流動(dòng)速度較慢，不充分與熔化的填充金屬、熔化的S22053母材充分混合，再加上奧氏體中的不飽和氫容易從擴(kuò)散系數(shù)大的Q345R鋼一側(cè)逸出，擴(kuò)散后，Q345R一側(cè)產(chǎn)生脫碳層，另一側(cè)產(chǎn)生增碳層，所以在Q345R鋼一側(cè)熔池邊緣，容易形成固態(tài)和脆性馬氏體組織。3.重新制定預(yù)焊工藝規(guī)程根據(jù)以上分析，要獲得良好的焊縫組織結(jié)構(gòu)，必須改變焊接參數(shù)，為獲得晶粒較小組織，必須將焊接電流調(diào)小，提高焊接速度，降低層間溫度，采用微擺的焊接方法，以增強(qiáng)他們之間的熔合，焊后用石棉保溫，以降低其冷卻速度，盡量減少形成馬氏體組織。焊接參數(shù)如表6所示。表6修改后對(duì)接接頭焊接參數(shù)4.試驗(yàn)結(jié)果焊接完成保溫24h后，按NB/T47013.2—2015標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行RT100%探傷，在Ⅲ級(jí)合格的情況下，同樣做了面彎和背彎試驗(yàn)，沒(méi)有出現(xiàn)裂紋，試驗(yàn)合格。通過(guò)本次試