双相不锈钢（GTAW）焊接工艺评定

黄廉沛

黄廉沛（江门市高级技工学校，江门529000）

摘要：压力容器产品制造过程中，产品的焊接工艺是否合理、先进将会直接关系到产品的质量。为确保产品的焊接质量，在正式焊接施工前必须进行焊接工艺评定。焊接工艺评定就是按照所拟定的焊接工艺，根据标准的规定，制作焊接试件，检验试样，测定焊接接头是否具有标准所规定的各种性能。双相不锈钢S31803采用（GTAW）焊接，目的就是，通过焊接工艺评定，获得焊接接头的力学性能及耐腐蚀性是否符合标准要求。为今后编制焊接工艺规程提供依据。

关键词：双相不锈钢S31803；焊接方法；焊接工艺评定；力学性能

中图分类号：TG44文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）09-0225-01

0引言

双相不锈钢是一类优良的耐腐蚀高强度和易于加工制造等诸多优异性能的钢种。它与奥氏体不锈钢制造有许多相似之处，但也有重要区别。双相不锈钢在焊接方面，它与奥氏体不锈钢的区别是，奥氏体不锈钢的焊缝凝固过程中易产生热裂倾向。而双相不锈钢具有非常好的抗热裂性，焊接时很少考虑热裂。双相不锈钢焊接最主要的问题是热影响区而不是焊缝金属，热影响区的问题是耐蚀性、韧性降低或焊后开裂。焊接时重点是考虑使在450~850℃温度范围内的停留时间最短。

1材料

焊接工艺评定材料。

1.1试板材料采用ASMESA-240S31803双相不锈钢板。

1.2焊接材料①填充金属：在选用焊材时，应考虑与母材化学成份和力学性能性相配备的焊接材料。焊接材料所焊的熔敷金属强度、塑性和冲击韧性都不能低于被焊钢种的最低值。还应把焊缝可能产生的缺陷、焊接工艺、焊接规范、坡口形式和焊接设备等因素考虑在内。根据双相不锈钢SA-240（S31803）的特点，选用型号ER2209双相不锈钢焊丝作填充金属，这类焊丝的熔敷金属具有奥氏体-铁素体双相组织，其特点也具有较高的抗拉强度和良好的抗应力腐蚀能力或抗点腐蚀性能。②气体：采用氩气，其纯度为99.95%以上。

2焊接设备

采用美国米勒公司的（Syncrowave250）钨极氩弧焊机。焊接不锈钢时采用（GTAW）焊直流正接（DCEN），电极为负极，工件为正极。电极采用￠2.4mm2%钍钨极（AWS5.12规范EWTh-2类别）通过将电极（钨棒）磨成顶角为25～30°来控制电弧。

3工艺制作

3.1等离子和激光切割双相不锈钢采用与奥氏体不锈钢同样的加工方法，用等离子切割设备进行常规加工。

3.2坡口加工双相不锈钢的接头设计必须有助于完全焊透，并避免在凝固的焊缝金属中存在未熔合的母材。坡口最好切削加工而不采用等离子切割和砂轮打磨。

3.3焊前清理焊前工件坡口两边100mm范围内用丙酮或酒精等清理干净。

4焊接工艺

焊接工艺的制定应根据母材与焊材的可焊性来选择适当的焊接工艺规范。对于双相不锈钢来说，用（GTAW）焊接，通常使用填充金属为镍合金元素含量稍高的金属填充。定位焊时，背面应采用气体保护，每处长度不小于是15mm，电源极性采用直流正极（DCEN），第一层使用单道焊，二至七层采用多道焊，层间温度限于150℃以下范围内，以使后续焊道的热影响区有足够时间冷却。

4.1层间温度双相不锈钢能够承受相对高的热输入，焊缝金属凝固后的双相组织的抗裂性优于奥氏体不锈钢焊缝金属。控制层间温度主要目的是为了防止450～850℃停留时间太长，可能会产生晶间腐蚀和热影响区的问题。所以层间温度限于150℃以下可被面产生晶间腐蚀和提高热影响区的耐腐蚀性和韧性。

4.2气体保护最常用的惰性气体，有为纯度99.95％或更高的干澡氩气实施保护。焊接时应在起弧前几秒钟启动气体，灭弧后再保持几秒，保持时间最好足够使焊缝和热影响区冷却到双相不锈钢氧化温度范围以下。在电极的有效工作范围内，焊缝背部使用气体扩散网（小孔气筛）气体流速为12～18L/min的纯氩保护。

5焊接操作

根据工艺要求，用（GTAW）焊接，正背面均采用99.99％Ar气作保护，焊缝定位焊，在对接处一侧引弧，在把电弧拉至始焊部位，焊枪横向摆动，待金属熔化时连续填丝进行焊接。定位焊长度应不小于是15mm，在焊接填充根部第一道焊时将填充金属的起点和终点修磨成平滑过渡的倾斜角度。焊枪采用从右向左焊，焊炬角度与工件成60～800夹角，焊丝与工件给进夹角为150～250。

第一道焊时钨棒伸出气套一般为5～7mm左右电弧较集中，根部易熔合焊透。

焊接第二至七层应采用多道焊，尽量减少坡口焊道内的红热温度停留时间，层间温度控制在80～150℃以内，直至坡口填满。

6焊后热处理

双相不锈钢不需要进行热处理。否则会使双相不锈钢析出间相或脆性相，降低韧性和耐蚀性。

7检验

①焊后焊缝外观检查：用肉眼或数倍放大镜观察接头表面，焊缝表面未存在未焊透、未熔合、表面气孔、焊瘤等缺陷。②无损检测：X射线探伤按JB/T4730-2005探伤标准和ASME-Ⅸ卷QW-191探伤标准拍片合格。③力学性能试验：根据ASME-Ⅸ焊接工艺评定要求，分别取得面弯、背弯和拉伸试样各两件，经过对试样进行拉伸、弯曲、硬度、金相等力学性能试验。

8结论

检验结果表明，双相不锈钢采用手工钨极惰性气体保护焊（GTAW）焊接，对ASMESA-240（S31803）双相不锈钢板做了焊接工艺评定。试验结果表明，该焊接方法所评定出焊缝的性能能够得到保证，其焊接工艺评定报告（PQR）和焊接工艺指导书（WPS）是合格的。在实际生产中是可行的。