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双相不锈钢S31803的焊接性研究

来自:Feijiu网

双相不锈钢一般分为四种类型:Cr18型、Cr21型、Cr25型及含25%~26%的超级双相不锈钢。S31803是标准的双相不锈钢,属于Cr21型,占双相不锈钢总量的80%以上。在生产中S31803应用很广,尤其是在操作介质为辛酸、氮气、苯乙酮的设备中应用很多,这些介质具有中高度毒性和爆炸危险性,且设备的工作温度一般较高,接近200℃,所以对焊缝的要求很高。基于S31803在生产中应用很广且接触的介质使用条件恶劣,所以选择S31803作为焊接母材来研究其焊接性具有广泛的实践意义。

 

S31803的成分特点:C质量分数在0.02%~0.03%之间,属于超低碳;Cr质量分数在23%~26%之间,属于高Cr质量分数;其组织特点:两相(奥氏体、铁素体)各约占50%;性能特点:由于兼备了超低碳、室温为铁素体和奥氏体的双相组织、Cr含量高以及添加了Mo、N等元素的特点,使其具有更高的耐应力腐蚀、耐缝隙腐蚀、耐Cl-点腐蚀、耐晶间腐蚀、耐高速泥沙冲刷等能力,具有较高的力学性能、较低的热膨胀性能、较好的可焊性和较低的使用成本等优点。

 

焊接过程中,双相不锈钢在热循环的作用下,焊缝金属盒热影响区的组织发生了一系列的变化。在高温下,双相不锈钢的金相组织全部由铁素体组成,奥氏体则是在冷却过程中析出的。S31803焊接过程中应该注意以下三方面问题:

 

(1)焊接裂纹。S31803的Creq/Nieq较高,Cr的含量达23%,Ni的含量达6.5%,即双相不锈钢S31803的Creq/Nieq=3.54,故S31803的焊缝属于铁素体凝固区,对凝固裂纹有一定敏感性。因此,在焊接过程中要采用合适的焊接材料、焊接方法和控制焊接工艺参数,才能使焊缝具有很好的抗凝固裂纹能力。冷裂纹与材料对氢致延迟裂纹敏感性有关,但如果焊接材料选用正确,可以避免冷裂纹的出现。

 

(2)热影响区脆化。焊接过程中在焊接热循环作用下,焊缝热影响区处于快冷非平衡状态,冷却后总是保留更多的铁素体,从而增大了腐蚀倾向和氢致裂纹敏感性。所以S31803焊接的主要问题在热影响区,热影响区的问题主要在于耐蚀性能的损失、韧性损失和后焊接裂纹问题。为了避免这些问题,焊接工艺应考虑减少材料处在红热温度范围的时间。

 

(3)气孔敏感性。气孔的形成取决于焊接参数和合金成分。为防止产生气孔,降低气孔敏感性,在焊接过程中要控制焊缝含氮量,加强对焊缝的保护和提高焊渣的透气性。

 

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