[发明专利]一种提高304L不锈钢经去应力热处理后-196℃低温韧性方法

说明书

本申请提供一种提高304L不锈钢经去应力热处理后‑196℃低温韧性方法，将坡口采用对称X型坡口，X型坡口的正反面坡口角度为50±5°，坡口间隙为3±1mm，在对X型坡口进行焊接前将304L不锈钢板表面的水分去掉；对X型坡口的打底层所采用的打底方法为双面钨极氩弧焊；对X型坡口的填充层采用焊条电弧焊的方法进行填充盖面：通过焊缝无损检测合格后，进行焊后去应力热处理，其中300℃以下升温为60℃/h，300℃～570℃升温为50℃/h；恒温温度为570±10℃，并保温1小时；300℃～570℃降温为80℃/h。本方法适用范围广，能够满足厚度大于38mm的304L不锈钢板的焊接接头的低温韧性的制作要求。

技术领域

本申请涉及低温深冷容器领域，尤其涉及一种提高304L不锈钢经去应力热处理后-196℃低温韧性方法。

背景技术

304L不锈钢属于奥氏体型不锈钢，具有优良的低温韧性和加工塑形，是国内低温深冷介质(如液氧、液氢、液氩、LNG等)存储容器的首选用钢，使用温度通常为-163～-196℃。

目前，GB150《压力容器》标准中针对不锈钢制压力容器的焊接接头冲击功指标要求≥34J，且无焊后热处理的强制要求。因此，采用E308L-XX焊条的传统焊接工艺基本可以满足焊接接头在不进行焊后热处理时≥34J。然而，随着国家高端装备的生产制造需要，部分试验装置中采用的304L不锈钢板厚度超过38mm，且结构复杂，致使焊后残余应力较大，所承受的交变载荷和交变温度场也非常复杂，因此对焊接接头的低温韧性提出了更高的要求，某低温风洞装备要求厚度超过38mm的焊接接头在经过去应力热处理后-196℃低温冲击功≥50J。传统的焊接工艺基本无法满足该指标要求，需要重新进行工艺研究。

发明内容

本申请的目的之一在于提供一种提高304L不锈钢经去应力热处理后-196℃低温韧性方法，旨在改善现有的厚度超过38mm的304L不锈钢板的焊接接头制作难度大的问题。

本申请的技术方案是：

一种提高304L不锈钢经去应力热处理后-196℃低温韧性方法，包括以下步骤：

步骤一，将304L不锈钢板的坡口采用对称X型坡口，所述X型坡口的正反面坡口角度为50±5°，坡口间隙为3±1mm，在对所述X型坡口进行焊接前将所述304L不锈钢板表面的水分去掉；

步骤二，对所述X型坡口的打底层所采用的打底方法为双面钨极氩弧焊：由两个焊工分别从所述X型坡口的两侧进行施焊，其中一人进行填丝，另一人进行氩气保护，并在熔池凹陷处补充填丝，在此过程中的焊接工艺参数中焊接电流为140～160A，电弧电压为10～12V，焊接速度为8～12cm/min，最大焊接热输入量为14.4KJ/cm，打底层厚度为3.9-4.1mm；

步骤三，对所述X型坡口的填充层采用焊条电弧焊的方法进行填充盖面：

步骤四，通过焊缝无损检测合格后，进行焊后去应力热处理，其中300℃以下升温为60℃/h，300℃～570℃升温为50℃/h；恒温温度为570±10℃，并保温1小时；300℃～570℃降温为80℃/h。

作为本申请的一种技术方案，在步骤二中，双面钨极氩弧焊中所采用的氩弧焊丝型号为ER316L，其成分为：C≤0.03％，0.3≤Si≤0.65％，1.0％≤Mn≤2.50％，P≤0.020％，S≤0.015％，18.00％≤Cr≤20.00％，11.00％≤Ni≤14.00％，2.00％≤Mo≤3.00％，Cu≤0.75％，可增加小于或者等于0.1％的N，余量为Fe及杂质。

作为本申请的一种技术方案，在步骤二中，双面钨极氩弧焊中所采用的氩弧焊丝的熔敷金属的力学性能为：屈服强度Rel≥250MPa；抗拉强度Rm≥520MPa；延伸率A≥30％；-196℃冲击功：Akv≥60J。所采用的焊条熔敷金属的力学性能：屈服强度Rel≥250MPa；抗拉强度Rm≥520MPa；延伸率A≥30％；-196℃冲击功：Akv≥60J。