2205双相不锈钢TIG和MMA焊接接头组织与性能研究

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2205双相不锈钢TIG和MMA焊接接头组织与性能研究

2205双相不锈钢TIG和MMA焊接接头组织与性能研究

来源:双相不锈钢发布:2019-12-29 03:08:08类别:双相不锈钢

  双相不锈钢因其特殊的两相共存特点,具备优良的综合力学性能尤其是耐腐蚀性能,使其在石油化工、海洋工程等行业得到了广泛的应用。本文主要针对以2205双相不锈钢作为研究对象,采用TIG焊、MMA焊方法,对焊接工艺进行优化,并分析其组织、力学和耐蚀性能,为其在石油、石化行业的推广应用奠定基础。

 

   浙江至德钢业有限公司针对试验的母材设计合理的接头坡口型式,采用不同的焊接工艺参数,控制保护气体中的氮气含量的变化,进行工艺试验。对焊接后的焊缝金属进行金相组织及力学性能检验,分析不同焊接工艺条件下,双相钢金相组织特征及铁素体、奥氏体相比例与材料力学性能的关系;对焊接后的焊缝金属进行点蚀性能及应力腐蚀性能测试,分析不同焊接工艺条件下焊接接头的耐腐蚀性能。最后给出合适的焊接工艺参数及工艺规程,为工程实际服务。


 对实验的焊接接头进行了外观检验、X射线无损探伤检验、金相组织观察及焊接接头中铁素体和奥氏体相比例的测定及分析。结果表明,试件的外观及X射线的结果均符合工程标准要求;金相组织及相比例的测定及分析结果显示,MMA焊方法的焊缝和热影响区的奥氏体含量最低,仅为40%,而其它两种焊接方法的试件奥氏体含量较高;随着保护气体中氮气含量的增加,组织中奥氏体含量逐渐增多;由于焊接接头的冷却速度随着焊接线能量的增加而降低,进而使接头热影响区的奥氏体含量增加。


  对不同焊接工艺参数的焊接接头进行了拉伸、弯曲、冲击性能以及硬度性能测试并做了相应的分析。结果表明,不同焊接方法的各项力学性能指标虽然有差别,但都在标准要求的合格范围内,都可以满足工程生产要求;随着保护气体中含氮量的增加及线能量的提高,焊接接头的延伸率会明显升高,而接头的抗拉强度会有小幅度的下降;随着保护气体中含氮量的增加及线能量的提高,焊接接头的显微硬度会有小幅度的下降。


 对不同焊接工艺参数的焊接接头进行了点蚀性能及应力腐蚀性能测试并做出了相应的分析。结果表明,不同焊接参数所得到的焊接接头的耐腐蚀性能较好,测试结果均在生产标准要求的合格范围内,都可以满足工程及实际生产要求。采用TIG焊方法的焊接接头的耐点蚀性能相对于MMA焊方法的焊接接头的耐点蚀性能有较大幅度的提升;随着保护气中氮含量的逐渐升高,双相不锈钢焊接接头的点蚀的腐蚀速率逐渐下降,耐点蚀性能提高;而焊接线能量的变化对双相不锈钢焊接接头的腐蚀速率影响不大。


  双相不锈钢的焊接接头的性能,基本上是由其中铁素体相和奥氏体相的两相比例关系所决定的。当焊接接头中铁素体和奥氏体相两相比例接近1:1时,其接头性能较好,基本能够达到母材的标准。如果改变两相组织的比例关系后,将会影响焊接接头的韧性及耐腐蚀性能。本文就是针对工程现场应用的2205双相钢管,采用油田工程建设常用的TIG焊、MMA焊等焊接方法,进行焊接接头组织与性能研究,为生产实际服务。研究内容如下:


  1. 以2205双相不锈钢为研究对象,采用TIG焊、MMA焊方法,对焊接工艺进行优化,并着重分析不同焊接方法及工艺参数对焊接接头金相组织的影响。

 

  2. 对不同的焊接工艺参数的焊件的焊接接头的拉伸、弯曲、冲击韧性以及硬度等性能进行测试,并结合金相组织探索不同工艺参数对双相不锈钢焊接接头的力学性能的影响。


  3. 双相不锈钢焊接接头的腐蚀性能研究测试不同的焊接工艺条件下所得的焊件的点蚀性能及应力腐蚀性能,并结合金相组织探索不同工艺参数对双相不锈钢焊接接头的点蚀性能及应力腐蚀性能的影响。


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