[发明专利]中厚板双相不锈钢焊接工艺

说明书

技术领域

中厚板双相不锈钢焊接工艺，属于金属焊接技术领域，具体涉及一种中厚板双相不锈钢 焊接工艺方法。

背景技术

双相不锈钢中铁素体与奥氏体大约各占一半，通过正确控制化学成分和热处理工艺，将 奥氏体不锈钢所具有的优良韧性、焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度、耐氯化物应力 腐蚀性能结合在一起，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点。此外，由于 其组织是双相混合的微细化组织，所以，与单相组织的不锈钢相比较，具有强度高的特征。 近年来，双相不锈钢应用范围迅速扩大，已成为奥氏体不锈钢在许多应用领域最有力的 竞争对手。与现有316L等奥氏体系不锈钢相比，耐应力腐蚀开裂性能得到提高，耐点腐蚀性 能也较为优良，其生产成本与316L没有大的差别，而在设计上由于双相不锈钢强度高，可以 达到轻量化，减少钢材使用量。因此，双相不锈钢主要应用在中性氯化物环境、炼油工业、 石油化学和化学工业、石油和天然气工业、纸浆和造纸工业、化肥工业、海水环境、能源与 环保工业、轻工和食品等工业。

焊接是制造双相不锈钢设备的关键技术。目前双相不锈钢面临的主要问题是：双相不锈 钢焊缝和焊接热影响区难以保持合适的相比例，接头中容易析出有害相(如σ、χ、Cr₂N、 M₂₃C₆等)，脆化和敏化倾向性大，限制了双相不锈钢的使用。因此，焊缝中相比例的控制、 焊接工艺参数对焊缝组织的影响一直是研究的主要内容。另外，中厚板焊接会带来较高的残 余应力，对强度和抗腐蚀性产生影响。因此，对双相不锈钢的焊接工艺进行研究，对双相不 锈钢的推广应用具有重要的工程意义。

中国发明专利(申请号03140209.7)公开了一种双相不锈钢工艺管线焊接工艺，采用 99.99％的氩气保护进行打底焊接，采用80％氩气和20％二氧化碳气体进行半自动填充盖面焊 接，该发明主要采用在氩气中加入一定量的二氧化碳作为保护气，但该方法并不能很好的抑 制焊接接头氮元素的析出。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能有效抑制焊接接头氮元 素析出，使焊接区保持与母材相同或较为接近的组织结构比例，接头中不产生有害相(如σ、 χ、Cr₂N、M₂₃C₆等)，接头获得了较高的强度和良好的使用性能的中厚板双相不锈钢焊接工 艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该中厚板双相不锈钢焊接工艺，其特征在 于：采用如下工艺步骤：

1.1将待焊接部位加工成双U型坡口，并将坡口内外两侧清理打磨干净，双U型坡口 的坡口角度为10～20°，钝边高度为2～4mm，焊接板材厚度为10～30mm；

1.2对口装配并焊接，焊缝背面采用99.99％高纯氮气进行保护，正面采用高纯氩气进 行保护；

1.3多层多道焊接，焊丝直径为2～4mm，焊接电流120～190A，焊接电压12～24V，焊 接速度90～130mm/min，层间温度控制在60～100℃，并在每层焊缝焊接完毕后，将焊缝表层 进行打磨，焊接层数一般为1～13层；

1.4焊接完毕后进行固溶处理，固溶温度为1000～1100℃，保温时间为30～60min，冷却 采用先慢速冷却后快速冷却的方式，从固溶温度到800℃缓慢冷却，800℃以后快速冷却， 固溶处理升温速率为180～260℃/h。

双U型坡口为正、背面对称U型坡口。

对口装配错边量小于1mm。

对坡口内外两侧10～20mm范围以内进行清理打磨，露出金属光泽。

氮气流量为16～22L/min，氩气流量为12～15L/min。

每层焊缝表层打磨深度为0.1～0.5mm。

多层多道焊接时，焊条不作横向摆动，焊接方向一致。

从固溶温度到800℃采用在热处理炉中缓慢冷却，800℃以后在水中快速冷却。