2205雙相內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管焊接工藝（2)

1.3焊接工藝 1.3.1焊前準(zhǔn)備

復(fù)合管坡口采用坡口機(jī)加工，封焊前用丙酮將焊接坡口及其兩側(cè)的油脂、灰塵、水等徹底清理，防止雜質(zhì)對(duì)焊縫質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。將焊絲用丙酮擦拭，焊條按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行烘干。保護(hù)氣體采用氬氣，氣體純度大于99.99%。焊前不預(yù)熱。

1.3.2封焊焊接

復(fù)合管是機(jī)械結(jié)合的，因此，在進(jìn)行復(fù)合管襯層焊接前有必要進(jìn)行封焊。復(fù)合管封焊主要目的包括兩個(gè)方面:

①防止運(yùn)輸和存放過(guò)程中基襯松動(dòng)和雜質(zhì)等進(jìn)入;

②在打底焊過(guò)程中，起到隔離碳鋼的作用，減少碳鋼對(duì)襯層焊縫的稀釋作用，保證焊縫中鉻鎳合金元素含量，從而確保焊縫的耐腐蝕性能。

封焊焊接線能量不宜過(guò)大，否則會(huì)增加碳鋼在封焊時(shí)的熔合比,使焊縫C含量以及S,P，等有害雜質(zhì)元素含量增加，惡化襯層耐蝕性。

1.3.3打底焊焊接

打底焊的目的是保證襯層焊縫顯微組織為鐵素體和奧氏體雙相組織，化學(xué)成分與2205雙相不銹鋼母材相近，保證襯層的耐蝕性。因此，我們采用ER2209雙相不銹鋼焊絲進(jìn)行打底焊。

封焊完成后,因?yàn)榉夂高^(guò)程中會(huì)將襯管有所氧化，管端內(nèi)壁需要用內(nèi)磨機(jī)打磨，露出金屬光澤。然后進(jìn)行坡口組對(duì),安裝氬氣保護(hù)裝置，焊前 5 min通人氬氣，保證保護(hù)氣氛的質(zhì)量。

打底焊的焊接工藝盡量采用小電流、快速焊，焊縫顏色以銀白色最佳，金黃色和藍(lán)色為合格。

過(guò)渡焊烊接

打底焊后，如果直接采用碳鋼焊條進(jìn)行基管焊接，不可避免會(huì)出現(xiàn)襯層焊縫的合金元素稀釋以及焊縫增C、可能出現(xiàn)裂紋等問(wèn)題，因此，必須進(jìn)行過(guò)渡焊接。

過(guò)渡焊采用手工電弧焊，焊條采用E2209 - 17焊條，該焊條具有良好的焊接性和抗熱裂紋性能。過(guò)渡焊焊接規(guī)范采用較低的焊接線能量，減少過(guò)渡焊對(duì)打底焊的熱處理作用，防止打底焊焊縫的奧氏體含量過(guò)高引起的焊縫的耐蝕性降低。

在過(guò)渡焊過(guò)程中，始終保持管內(nèi)氬氣保護(hù)，防止管內(nèi)焊縫出現(xiàn)氧化現(xiàn)象。

蓋面焊焊接

過(guò)渡焊完成后，只剩部分基管需要進(jìn)行焊接。因此,為了提高焊接效率，采用普通的E4315低氫焊條進(jìn)行焊接。同時(shí)，為了增加焊接工藝的選擇，采用ER2209 -17焊條繼續(xù)進(jìn)行蓋面焊。

上述是整個(gè)復(fù)合管環(huán)焊的工藝規(guī)范。本試驗(yàn) 采用兩種焊接工藝，工藝參數(shù)分別見(jiàn)表8和表9，表中DC-表示鎢極接負(fù),DC+表示焊條接正。

層間溫度的控制

與奧氏體鋼相比，雙相不銹鋼具有導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)低的特點(diǎn)，因此不會(huì)產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，具有更高的抵抗熱裂紋的能力。因此,雙相不銹鋼的焊接可以采用大線能量。本次試驗(yàn)層間溫度控制在100攝氏度以下。

2焊接接頭檢測(cè)方法

對(duì)復(fù)合管環(huán)焊焊縫按照S/Y 6623-2003 《內(nèi)覆或襯里耐腐蝕合金復(fù)合鋼管規(guī)范》進(jìn)行評(píng) 定。檢測(cè)試驗(yàn)項(xiàng)目包括常規(guī)的X射線檢驗(yàn)、接頭拉伸、彎曲試驗(yàn)、化學(xué)成分分析、金相組織檢驗(yàn)。

2.1力學(xué)性能試驗(yàn)

拉伸試驗(yàn):根據(jù)ASME IX標(biāo)準(zhǔn)在300kN萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

彎曲試驗(yàn):根據(jù)ASME IX標(biāo)準(zhǔn)在300KN萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，彎曲角度為180。，彎頭半徑為4a(a為試樣厚度〉。

2.2金相組織觀察

將焊接試樣沿與焊縫垂直的方向切開(kāi)并切割成小塊，用金相砂紙打磨、拋光后，采用堿性赤血鹽溶液腐蝕焊接接頭金相試樣。在― GX51金相顯微鏡下觀察不同焊接工藝的復(fù)合管環(huán)焊接頭的顯微組織。

3試驗(yàn)結(jié)果及分析

對(duì)環(huán)焊試樣襯層焊縫進(jìn)行X射線探傷的結(jié) 果為I級(jí)合格，力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表10，復(fù)合管襯層焊縫化學(xué)成分見(jiàn)表11，焊接工藝一的襯層焊縫主要合金元素線掃描結(jié)果如圖2所示，焊接工藝二的復(fù)合管焊縫金相組織如圖3所示。

通過(guò)表10可以看出:焊縫的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度均高于母材，均在母材上斷裂，接頭拉伸性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求;焊縫彎曲180。后受拉面完好，表明接頭的延塑性良好。

通過(guò)表11與表1對(duì)比可以看出，焊縫的主要合金元素與2205不銹鋼母材的元素含量相近， C，S，P等也符合相關(guān)要求；同時(shí)在圖2中，2205 內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管環(huán)焊襯層焊縫的化學(xué)元素線掃描測(cè) 試結(jié)果與化學(xué)成分測(cè)試結(jié)果相一致。

通過(guò)圖3看出，復(fù)合管襯層焊縫和熱影響區(qū)均為鐵素體和奧氏體雙相組織，奧氏體以條狀、塊狀分布在鐵素體基體上，以柱狀晶為主，奧氏體含量約60%。熱影響區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)單相鐵素體，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)金屬間析出相的產(chǎn)生。焊接熱影響區(qū)近縫區(qū) 的鐵素體含量不會(huì)超過(guò)65%，滿足技術(shù)條件要求。與母材相比，焊縫的奧氏體含量更大，晶粒更加粗大,這主要是由于打底焊后進(jìn)行的過(guò)渡焊等工藝焊接熱輸人較大，相當(dāng)于對(duì)襯層環(huán)焊進(jìn)行多重?zé)崽幚? 過(guò)程，促進(jìn)了焊縫組織中的更多鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。這對(duì)焊縫的塑韌性和耐蝕性更加有利。綜上所述，2205雙相內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管的焊接工藝安排合理，焊接工藝參數(shù)正確，評(píng)定結(jié)果滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，焊接接頭性能優(yōu)良，完全滿足該復(fù)合管的生產(chǎn)需要。