淺談S22053雙相不銹鋼焊接工藝及應(yīng)用

李佳　李興龍　宋修盛　江蘭

摘 要：S22053雙相不銹鋼材料具有較高的屈服強度，具有優(yōu)良的耐腐蝕能力和較好的綜合力學(xué)性能，因此在石油化工等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。我公司將分離器下筒體設(shè)計由碳鋼升級為不銹鋼，對S22053雙相不銹鋼的焊接工藝反復(fù)摸索試驗，最終掌握了氬電聯(lián)焊的焊接方法。

關(guān)鍵詞：S22053雙相不銹鋼;焊接工藝;氬電聯(lián)焊

1 S22053雙相不銹鋼概述

在材料特性方面，S22053雙相不銹鋼在我公司首次設(shè)計用于制造，對于其材料特性、焊接工藝進(jìn)行分析，進(jìn)行焊接工藝性能評定試驗，掌握該材料的焊接技術(shù)，對今后油田推廣不銹鋼分離器有著重大意義。雙相不銹鋼是指鐵素體與奧氏體各約占50%，一般較少相的含量最少也需要達(dá)到30%不銹鋼。其典型成分為22%Cr+ 5%Ni+3%Mo+0.17%N，當(dāng)S22053雙相不銹鋼中鐵素體含量不到30%時，該材料會發(fā)生脆化，力學(xué)性能降低。

2 S22053雙相不銹鋼焊接工藝

2.1 焊接材料與焊接方法

S22053雙相不銹鋼的焊接材料或填充金屬通常采用比母材含鎳量更高和含氮量跟母材相同的材料，以保證焊縫金屬有足夠的奧氏體含量，焊接材料化學(xué)成分見表1。為解決雙相不銹鋼焊接過程中出現(xiàn)的相比例不穩(wěn)定和有害物質(zhì)的析出問題，一般選擇合適的焊接材料及焊接方法、參數(shù)來解決。由于缺少雙相不銹鋼的焊接經(jīng)驗和工藝參數(shù)，必須通過焊接試驗來確定合適的焊接工藝。

2.2 焊接工藝性能評定試驗

評定項目：雙相不銹鋼平板對接，材料牌號為S22053;試板尺寸為450mm×125mm×8mm，2塊，焊接位置為平焊。實施步驟如下：①為保證施焊過程中鋼板能夠全焊透，對試板坡口加工，坡口角度60±5°，組對間隙和鈍邊均為2±1mm，清理坡口及兩側(cè)母材表面至少20mm范圍內(nèi)污物;②試板兩端點固引弧板和熄弧板，避免傷害母材，焊接前在距焊縫4-5mm以外的40-50mm長度區(qū)間內(nèi)用白色寬布膠帶粘貼，防止飛濺;③施焊焊條要經(jīng)過150-200℃烘干，并存放于保溫桶，隨用隨取，隨取隨蓋;④奧氏體不銹鋼在焊接過程中易產(chǎn)生晶間腐蝕，因此施焊時采用較小的焊接電流，大的焊接速度和短弧多道焊接，焊條不做或少做橫向擺動，收弧時注意填滿弧坑。同時，利用惰性氣體氬氣在試板焊接30cm范圍內(nèi)充氬氣保護(hù)，保證取得較好效果;⑤焊縫焊接后，及時去除熔渣和焊縫兩側(cè)的飛濺物，使焊縫表面清潔發(fā)亮，利于鈍化膜的形成，提高耐腐蝕性能;⑥手工電弧焊蓋面焊接時，采用小電流、快速焊。焊工焊完焊縫后，采用記號筆進(jìn)行標(biāo)記。

評定焊接工藝：①采用氬電聯(lián)焊。焊接工序：氬弧焊打底+手工電弧焊填充蓋面;②焊接設(shè)備為ZX7-500STG直流弧焊機。氬弧焊：直流正接;手工電弧焊：直流反接;③經(jīng)過反復(fù)試驗，采用了以下焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接（見表2）。

2.3 檢驗項目及試驗結(jié)果

無損檢測：①焊接接頭表面檢測應(yīng)無裂紋、未焊透、未熔合、咬邊、弧坑、表面氣孔等缺陷;②執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)NB/T47013.2-2015《承壓設(shè)備無損檢測第2部分：射線檢測》，100%射線檢測，Ⅱ級合格，技術(shù)等級AB級。試件加工：按照《焊接工藝評定試件制造卡》規(guī)定順序劃線進(jìn)行試件切割，要求拉伸試樣2個，側(cè)彎試樣4個，用記號筆進(jìn)行移植試件編號。用牛頭刨床或銑床加工試樣，要求試樣尺寸及粗糙度符合制造要求。力學(xué)性能試驗：拉伸試件2件，按照GB/T228-2010進(jìn)行試驗，第1件抗拉強度為840MPa，第2件抗拉強度為915MPa，側(cè)彎試件4個，按照GB/T 2653-2008進(jìn)行試驗，4件側(cè)彎試驗結(jié)果均為合格。

3 應(yīng)用效果分析

經(jīng)過嚴(yán)格的技術(shù)措施和質(zhì)量檢驗，S22053雙相不銹鋼焊縫在外觀檢驗合格的基礎(chǔ)上，按照無損檢測標(biāo)準(zhǔn)對焊縫進(jìn)行100%射線檢測合格。共完成100張檢測底片，其中無損檢測一次合格95張底片，合格率為95%，實踐證明S22053雙相不銹鋼焊接工藝應(yīng)用效果良好。S22053雙相不銹鋼具有良好的力學(xué)能力和耐腐蝕性能，在油田范圍內(nèi)有著廣闊的應(yīng)用前景。工藝上采用氬電聯(lián)焊的焊接方法焊接S22053雙相不銹鋼使分離器保質(zhì)保量完成，提高了工作效率。S22053雙相不銹鋼的焊接接頭力學(xué)性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，說明氮元素促進(jìn)鐵素體的奧氏體轉(zhuǎn)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳裕川.焊接工藝設(shè)計與實例分析[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]唐榮軍.S22053雙相不銹鋼焊接工藝及應(yīng)用[J].化工管理，2015（01）：188.

作者簡介：

李佳（1980- ），女，漢族，陜西西安人，電焊工技師，主要從事壓力容器焊接工作。