双相不锈钢焊接工艺 【技术领域】
本发明属于一种双相不锈钢焊接工艺。
背景技术
双相不锈钢是以铁素体和奥氏体为基体的合金材料，它强度高、韧性好、耐腐蚀性强，在国内外海洋石油和石化行业中已经得到广泛的应用。在其基体组织中，铁素体和奥氏体比例处于相对平衡，不仅具有非常好的耐腐蚀能力，而且在焊接时，选择正确的焊接工艺，其比例也不会有太大变化，故焊缝及热影响区的耐晶间腐蚀能力也非常好，并且不会产生热裂纹。但是，双相不锈钢作为一种新兴的钢材，在实际应用时，要求双相不锈钢在运输、装卸、存放、加工、使用过程中尽量避免与其它铁基金属接触而影响其耐腐蚀性能。要求双相不锈钢尽可能采用冷加工方法进行切割下料，避免热切割破坏其双相组织的比例平衡。焊接时，要求尽量采用低的线能量，并严格控制层间温度，以避免焊缝强度过高，硬度过大，而塑性、韧性降低。目前，国外一些发达国家或石油、石化产业发展较快的国家均已使用过双相不锈钢，并且有的已有十年历史。他们主要将双相不锈钢用于条件恶劣，强腐蚀介质的环境中。国内目前石化行业也有部分企业用到双相不锈钢作为工艺管线材料以提高其耐腐蚀能力。但国内外目前用二氧化碳气体保护焊焊接双相不锈钢的较少。
技术内容
本发明的目的是提供一种双相不锈钢焊接工艺，包括采用99.99％氩气惰性气体保护，进行手工钨极氩弧焊打底焊接和采用80％氩气加20％二氧化碳气体保护进行半自动填充盖面焊接。
本发明包括打底和填充盖面的焊接：
(1)采用99.99％氩气惰性气体保护，进行手工钨极氩弧焊打底焊接包括如下工艺步骤：
a、选用的电源为松下TSP-300型手工/氩弧焊机，电源极性为直流正接，熔池保护气体为99.99％氩气，流量为10-18升/分钟，背保护气体为99.99％氩气，氩弧焊丝为林肯LNT4462Φ2.0，AWSA5.9：ER2209，钨极为钍钨极Φ2.4，ANSI/AWSA5.12-92，焊接位置为水平固定，壁厚为8-10毫米，接头形式为对接V型接口，坡口角度为60°±5°，钝边为0-1.5毫米，间隙为3-5毫米；
b、将组对好的工件水平固定于焊架上，密封管口只留进出气口，管内通氩气作背保护气体3-5分钟，气体流量为5-10升/分钟；
c、持证焊工进行打底焊接，电流为70-90安培，电压为11-13伏特，焊接速度为30-50毫米/分钟，继续通背保护气体；
d、整圈焊完后进行第二层热焊，电流为105-150安培，电压为13-18伏特，焊接速度为75-130毫米/分钟，熔池保护气体流量为10-15升/分钟，控制层间温度≤150℃；
e、第二层焊完后，继续通背保护气体；
(2)采用80％氩气加20％二氧化碳气体保护进行半自动填充盖面焊接包括如下工艺步骤：
a、选用的电源为松下KRII-350型二氧化碳焊机，电源极性为直流反接，熔池保护气体为80％氩气+20％二氧化碳，背保护气体为99.99％氩气，药芯焊丝为林肯Cor-A-RostaP4462Φ1.2，AWSA5.22：E2209T1-4；
b、测量已打底热焊完毕的焊缝温度，保持层间温度≤150℃；
c、持证焊工进行填充焊接，电流为140-180安培，电压为23-29伏特，焊接速度为140-210毫米/分钟，熔池保护气体流量为15-20升/分钟，管内通氩气作背保护气体直至结束焊接或填充至10毫米厚，控制层间温度≤150℃；
d、填充焊接完毕后进行盖面焊接，电流为130-160安培，电压为23-27伏特，焊接速度为170-230毫米/分钟，熔池保护气体流量为15-20升/分钟，控制层间温度≤150℃。
本发明在焊接双相不锈钢时，可获得铁素体和奥氏体比例相对均衡的金相组织，经测定铁素体含量约在45-65％之间；焊接接头的机械性能和耐腐蚀性可充分得到保证，经测定其抗拉强度在640牛顿/平方毫米左右，硬度值在220-280HV10之间。使用二氧化碳+氩气混合气体做保护气体，可减少焊接飞溅，焊缝成型美观。
【具体实施方式】
以壁厚在9毫米的管接口为例，采用99.99％氩气惰性气体保护，进行手工钨极氩弧焊打底焊接，先选用的电源为松下TSP-300型手工/氩弧焊机，电源极性为直流正接，熔池保护气体为99.99％氩气，流量为14升/分钟，背保护气体为99.99％氩气，氩弧焊丝为林肯LNT4462Φ2.0，AWSA5.9：ER2209，钨极为钍钨极Φ2.4，ANSI/AWSA5.12-92，焊接位置为水平固定，壁厚为9毫米，接头形式为对接V型接口，坡口角度为60°，钝边为1毫米，间隙为4毫米。将组对好的工件水平固定于焊架上，密封管口只留进出气口，管内通氩气作保护气体4分钟，气体流量为8升/分钟；持证焊工进行打底焊接，电流为80安培，电压为12伏特，焊接速度为40毫米/分钟，继续通背保护气体；整圈焊完后进行第二层热焊，电流为125安培，电压为15伏特，焊接速度为250毫米/分钟，熔池保护气体流量为13升/分钟，控制层间温度≤150℃；再采用80％氩气加20％二氧化碳气体保护进行半自动填充盖面焊接。选用的电源为松下KRII-350型二氧化碳焊机，电源极性为直流反接，熔池保护气体为80％氩气+20％二氧化碳，背保护气体为99.99％氩气，药芯焊丝为林肯Cor-A-RostaP4462Φ1.2，AWSA5.22：E2209T1-4；测量已打底热焊完毕的焊缝温度，保持层间温度≤150℃；持证焊工进行填充焊接，电流为160安培，电压为26伏特，焊接速度为175毫米/分钟，熔池保护气体流量为13升/分钟，管内通氩气作背保护气体直至结束焊接或填充至10毫米厚，控制层间温度≤150℃；填充焊接完毕后进行盖面焊接，电流为145安培，电压为25伏特，焊接速度为200毫米/分钟，熔池保护气体流量为18升/分钟，控制层间温度≤150℃。第二层焊完后，继续通背保护气体。壁厚如有改变则焊接工艺参数适当调整。如：管壁厚度为18-22毫米时，填充电流140-180安培，电压23-28伏特，焊接速度180-240毫米/分钟，盖面焊接工艺参数同上。层间清理可用专用不锈钢砂轮片打磨。如果条件允许，氩弧焊时使用一定比例的氩气+氮气混合气体做背面保护，可降低焊缝铁素体含量，提高焊缝抗腐蚀性能。本发明在焊接双相不锈钢时，可获得铁素体和奥氏体比例相对均衡地金相组织，经测定铁素体含量约在45-65％之间；焊接接头的机械性能和耐腐蚀性可充分得到保证，经测定其抗拉强度在640牛顿/平方毫米左右，硬度值在220-280HV10之间。使用二氧化碳+氮气混合气体做保护气体，可减少焊接飞溅，焊缝成型美观。