2205钢焊接工艺论文

由天下分享时间：2024/12/12 10:39:13 加入收藏我要投稿点赞

2205钢焊接工艺论文

1、2205钢的焊接性分析

2205钢的焊接最主要的问题是如何保证焊接接头铁素体和奥氏体相组织的比例，进而保证接头的耐蚀性和力学性能。因此焊接工艺的制定是围绕如何保证其双相组织比例进行的。当铁素和奥氏体量合适时（最佳值铁素为45%），性能接近母材。如果组织比例偏差比较大，2205钢焊接接头的耐蚀性能和力学性能（尤其是韧性）将下降。过低的铁素体含量（＜25%）将导致强度降低和抗应力腐蚀开裂能力下降；过高的铁素体含量（＞75%）会降低耐蚀性和冲击韧性。

1.1合金元素的影响

2205钢含有较多的合金元素，焊接过程中易形成金属相、碳氮化合物等，这些会影响接头力学性能和耐蚀性能。氮在保证焊缝金属和焊后热影响区内形成足够量的奥氏体方面具有重要作用。氮和镍一样是形成奥氏体和扩大奥氏体元素且能力远远大于镍。在高温下，氮稳定奥氏体的能力也比镍大，可防止焊后出现单相铁素体，并能阻止有害金属相的析出。由于焊接热循环的作用，自熔焊或填充金属成分与母材相同时，焊缝金属的铁素体量急剧增加，甚至出现纯铁素体组织。为了抑制焊缝中铁素体的过量增加，一般采取在焊接材料中提高镍或是加氮这两条途径。通常镍的含量比母材高出2%~4%，如2205填充金属的镍含量就高达8%~10%。用含氮的填充材料比只提

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高镍的填充材料效果更好，两种元素都可以增加奥氏体相的比例并使其稳定，但加氮不仅能延缓金属间相的析出,而且还可提高焊缝金属的强度和耐蚀性能。目前，填充材料一般都是在提高镍的基础上，再加入与母材含量相当的氮。

1.2热循环的影响

双相不锈钢焊接的最大特点是焊接热循环对焊接接头组织比例有较大的影响，无论焊缝还是热影响区都会有相变发生，这对焊接接头的性能有很大影响。双相钢含量与冷却速度（t8/5）之间的关系；从图中可见，在t8/5的冷却速度在合适的范围内才能得到合适比例的双相组织。因后续焊道对前层焊道有热处理作用，多层多道焊对焊缝相比例是有益的。多层多道焊可促使焊缝金属中的铁素体进一步转变为奥氏体，成为以奥氏体占优势的两相组织；毗邻焊缝的热影响区中的奥氏体相也相应增多，且能细化铁素体晶粒，减少碳化物和氮化物从晶内和晶界析出，从而使整个焊接接头的组织和性能显著改善。也正是由于焊接热循环的影响，双相不锈钢焊接时要求与介质接触的焊道应先焊接，这一点与奥氏体不锈钢焊接顺序的要求恰恰相反。

1.3焊接工艺参数的影响

焊接工艺参数对组织的平衡起着关键的作用。2205钢在焊接时，若线能量过小，热影响区冷却速度快，奥氏体来不及析出，过量的铁素体就会在室温下过冷保持下来。若线能量过大，冷却速度太慢，尽管可以获得足量的奥氏体，但也会引起热影响区的铁素体晶粒长大以及σ相等有害金属相的析出，造成接头脆化。所以焊件尺寸

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一定时，焊接线能量及层间温度影响着焊接接头的冷却速度，进而影响焊缝的最终组织。为了保证焊接接头的相比例合适，最佳的措施是控制焊接线能量和层间温度，并使用合适的填充金属。

1.4气体保护的影响

钨极氩弧焊时，可在氩气中加入2%氮气，防止焊缝氮元素的损失，有助于铁素体与奥氏体的平衡。

2、2205钢的焊接工艺方案

本文针对2205钢焊接存在的系列问题，采用以下焊接工艺进行焊接实验。双相钢管材、管件在焊接前应使用铁素体检测仪进行基础参数检测，以确认本批次双相钢材料的铁素体含量基础参数，供焊接完成后，与焊缝铁素体含量对比。

2.1焊接接头坡口型式

试验中管道直径为168mm、壁厚为7mm。采用GTAW与SMAW组合焊接工艺。开V型坡口的对接接头型式，焊道设计为3层。其中最底层为氩弧焊打底1层；过渡层采用手工氩弧焊1层；盖面采用手工电弧焊1层。

2.2对口装配及点固焊

坡口机加工完成后，将坡口及两侧20mm范围内的污物、油垢、水渍等清除干净后组对，试件对口错边量≤0.5mm。