固溶处理对S31803双相不锈钢管焊接接头微观组织的影响

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固溶处理对S31803双相不锈钢管焊接接头微观组织的影响

固溶处理对S31803双相不锈钢管焊接接头微观组织的影响

来源:双相不锈钢发布:2020-04-03 00:57:44类别:双相钢焊接

   浙江至德钢业有限公司研究了同溶处理对S31803双相不锈钢管焊接接头微观组织的影响。结果表明经圈溶处理的焊缝和热影响区,晶内奥氏体析出变少,晶位尺寸变小,同时奥氏体的形状由长条状变为圆状。双相不锈钢是近几年发展较快的一种新型不锈钢材料,它的强度高、抗晶间腐蚀能力、耐应力腐蚀能力、抗腐蚀疲劳能力等都有大幅度的提高S31803属于第二代双相不锈钢,它是一种含氰的超低碳不锈钢,因其优良的力学性能和耐腐蚀性能被广泛应用于石油、化工等领域中,因此对S31803双相钢焊接性的研究具有重要意义。至德钢业对S31803双相钢焊接接头的微观组织进行分析,为S31803双相不锈钢的焊接提供理论参考。


一、实验材料及方法


  1. 焊接材料及工艺参数


     实验所用板材为浙江至德钢业有限公司生产的S31803双相不锈钢管,其化学成分为:碳=0.019% , 硅=0.720%,  锰=1.29% 、磷=0.027% , 硫=0.001%,  铬=21.53%, 镍=5.19%、铜=0.150%、氮=0.161%、钼=3.05%;其力学性能为:屈服强度=555 MPa、抗拉强度=770 MPa、延伸率≥23.5%,硬度为235HB,将其加工成100 mm×300 mm×20 mm的试板。


    S31803双相不锈钢要求全熔透.由于钢管厚度较厚(20 mm).因此实验中采用X型坡口,为保证焊接坡口的质量,选用机械加工的方法进行坡口的制备。试验采用采用钨极氩弧焊(GTAW)进行焊接,选用的焊条以及焊丝牌号均为ER2209:使用Ar+2%N2作为保护气体,避免表面层焊缝金属的氮损失,促进焊缝中奥氏体的生成:背面采用纯氮气保护。


    本焊缝采用多层多道焊,层间温度选择要低于100℃,焊接工艺参数见表。为保证焊接质量,控制焊缝金属的组织、性能,焊接前.应采用机械和化学清洗的方法,对焊接坡口及其两侧各50mm范围内的氧化皮、油脂、灰尘、水和污染物等进行彻底清理。焊接前,使用配置的酸液对坡口内侧进行必要的酸洗,彻底消除杂质等对焊缝金属的影响。焊接完成以后,立即使用专用的不锈钢丝刷趁热擦刷焊道表面,消除焊缝表面的氯化色,以防止双相不锈钢耐腐蚀性能的下降。


  2. 固溶处理工艺


    为研究周溶处理对焊接试件微观组织的影响,将部分焊件进行同溶处理。将焊接试件加热到1050℃,保温0.5小时,1050~600℃缓慢冷却,600℃以后快速冷却。


二、S31803双相钢焊接接头的微观组织分析


    按照上述焊接工艺对试样进行焊接,焊接完成后用线切割在焊接试件的焊缝、热影响区和基体部位分别取样制成金相试样,采用手水浸蚀金相试样,用有经过同溶处理的试件,这说明同溶处理过程中奥氏体的重新析出会使铁素体的品粒变小。图为母材在固溶处理前后的微观组织。可以看出,固溶处理前后,奥氏体形状发生改变,由原来长条状变成圆状。经对同溶处理前后铁素体含量以及第三相情况统计可知,同溶处理使得第三相消失。


三、结论


    1. 焊缝未同溶处理时,组织中的奥氏体大部金相显微镜观察焊接接头的焊缝、热影响区和基体的金相绀织。并用铁素体测定仪对铁素体进行测定。图为焊缝在同溶处理前后的微观组织。可以看出,焊后不经过同溶处理的试件焊缝绀织中的奥氏体(黑色)大部分在铁素体(白色)的晶界处形成,有一小部分在铁素体的晶内析出:而经同溶处理的试件,焊缝组织中奥氏体在铁素体的晶界处形成,晶内奥氏体的析出很少。从图中还可看出,经固溶处理的试件焊缝晶札比没有经同溶处理的细小。图为热影响区在固溶处理前后的微观组织。可以看出,同溶处理后的热影响区晶粒明显小于没分在铁素体的晶界处形成,有一小部分在铁素体的晶内析出;经周溶处理的组织中奥氏体在铁素体的晶界处形成.晶内奥氏体的析出很少,焊缝品粒比未同溶处理的细小。


   2. 固溶处理后的热影响区晶粒明显小于未固溶处理的晶粒,固溶处理过程中奥氏体的重新析出会使铁素体的晶粒变小。

   

    3. 固溶处理后,奥氏体的形状由原来长条状变成圆状;同时,同溶处理使得第三相消失。


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