專利名稱：一種雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法
技術領域：
本發明涉及一種雙相不銹鋼焊接接頭，尤其涉及一種雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法。
背景技術：
雙相不銹鋼是指基體組織主要由奧氏體、鐵素體或馬氏體中任何兩相所組成的不銹鋼。通常特指奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼，雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占50%的不銹鋼。它兼具了奧氏體和鐵素體不銹鋼兩者的優點，將奧氏體不銹鋼所具有的優良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強度和耐氯化物應力腐蝕性能結合在一起，其屈服強度約為奧氏體不銹鋼的2倍，疲勞強度及抗腐蝕能力也優于奧氏 體鋼，特別是其膨脹系數接近于一般的碳鋼，具有良好的焊接性，熱、冷裂紋傾向較小。正是這些優越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結構材料發展迅速，在海洋工程、化工、電力工程等方面得到廣泛的應用。雙相不銹鋼的相比例是影響其性能的關鍵因素，當鐵素體和奧氏體相比例接近50%時性能較好，一般較少相的含量最少也需要達到30%。對于雙相不銹鋼的焊接，其焊接接頭的力學性能和耐腐蝕性能主要取決于焊接接頭的組織中能否保持適當的相比例，如果這個比例關系發生改變，將使雙相不銹鋼接頭焊縫金屬的耐腐蝕性和力學性能(尤其是韌性)受到很大影響。過低的鐵素體相含量(< 25%)將導致接頭強度和抗應力腐蝕開裂性能下降；而過高的鐵素體相含量(> 75%)將導致接頭的耐蝕性和沖擊韌性降低。焊接接頭的相比例平衡關系不僅受到材料本身合金元素含量的影響，還受到焊接熱循環、填充金屬、保護氣體等因素的影響。當前，行業中對雙相不銹鋼焊接接頭相比例的控制方法是第一，由于氮和鎳是形成奧氏體和擴大奧氏體元素，因此在焊接材料中提高鎳或是加氮，以抑制鐵素體的過量增力口，目前，填充材料一般都是在提高鎳的基礎上，再加入母材含量相當的氮；第二，采用多層多道焊，利用后續焊道對前層焊道有熱處理作用，并控制層間溫度，以減少焊縫在脆性區間內的冷卻時間，降低脆性相析出的可能性；第三，由于雙相不銹鋼在高溫下是100%的鐵素體，若線能量過小，熱影響區冷卻速度快，奧氏體來不及析出，過量的鐵素體就會在溫室下過冷保持下來。若線能量過大，冷卻速度太慢，盡管可以獲得足量的奧氏體，但也會引起熱影響區的鐵素體晶粒長大以及σ相等有害金屬相的析出，造成接頭脆化。因此，控制焊接線能量和層間溫度，會使焊接接頭的相比例得到較好的控制。通常，為了使焊接接頭得到理想中的相比例，會通過大量的焊接工藝試驗，以確定所需的焊接材料以及焊接工藝參數，然后按照評定合格的焊接工藝規程進行施焊。然而，由于在焊接過程中，受到材料、焊工、工藝、環境、設備等綜合因素的影響，雙相不銹鋼焊接接頭相比例的控制還是比較困難，而且，現在基本上都是在焊接完成以后才測定焊接接頭的鐵素體含量，一旦發現不符合要求，也無法挽回了。此外，由于產品使用的工況、所接觸的介質等不同，客戶對雙相不銹鋼設備的焊縫性能要求也就不盡相同。比如當焊縫有高硬度的要求時，需要提高鐵素體的含量；焊縫有高沖擊韌性的要求時，需要提高奧氏體的含量。因此，固定的焊接工藝規程往往不能滿足不斷變化的產品要求。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種不僅可以實現雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體含量的過程控制，減少由于鐵素體過高或過低導致報廢的制造成本，還可以根據客戶對雙相不銹鋼焊接接頭相比例的要求，在焊接過程中調整和控制鐵素體含量，以達到客戶所需的最終的相比例要求的一種雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法。
為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的一種雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法，包括以下步驟a.焊前用機械方法將雙相不銹鋼待焊接頭處刨出角度為30° +5° ,鈍邊為I 2mm的坡口，然后使用不銹鋼絲刷、鋼玉砂輪清理干凈坡口內外50mm范圍內污物毛刺等，并用丙酮清洗坡口表面；b.采用直徑為2. 4mm的ER2209焊絲作為坡口內的填充金屬，焊絲如果有油污，焊前用使用酸溶液進行酸洗，然后用清水沖洗至中性，烘干備用；c.將兩塊按照步驟a處理好的雙相不銹鋼待焊接頭水平對接裝配放置，使接頭間隙為I 2_ ；d.采用鎢極氬弧焊在水平位置進行焊接，焊接過程中，采用小的線能量焊接，焊槍電流為100-120A，電壓為14-18V，焊接速度為6-7cm/min，焊槍內保護氣體為氬氣和(1%_2%)氮氣的混合氣體，氣流流量為14-16L/min，根部采用純氬氣保護，純度為99. 99%，氣流流量為13-15L/min ；e.采用多層多道焊，每層焊縫的厚度應小于等于2. 5mm,層間溫度不得高于150°C，每焊完一層，待冷卻后使用鐵素體測試儀測定焊縫的鐵素體含量，根據測得的結果，即時調整焊接參數然后再焊接下一道，以此類推，直到焊縫得到理想的鐵素體與奧氏體的相比例，即完成焊接。進一步地，所述所有的焊接均為直道焊接，填充蓋面焊接為左右交叉的直道焊接組成。進一步地，所述步驟a中雙相不銹鋼為21%鉻、2. 5%鑰及4. 5%鎳氮合金構成的2205雙相不銹鋼。進一步地，所述步驟b中ER2209焊絲的化學成分為C彡O. 03，Mn 1.00-2.50，Si ( O. 60，S 彡 O. 020，P 彡 O. 030，Ni 11. 00-14. 00，Mo 2. 00-3. 00，Cr 18. 00-20. 00。 再進一步地，所述步驟b中酸溶液為5%HF水溶液與35% HNO3的混合液。再進一步地，所述步驟d中鎢極氬弧焊焊接工藝中采用的鎢棒直徑為2. 4mm，鎢的質量分數為99. 9%，鎢棒端部打磨成尖錐型。再進一步地，所述步驟d中鎢極氬弧焊焊接工藝中采用鎢極氬弧焊機為逆變式直流鎢極氬弧焊機，焊嘴直徑為12mm。更進一步地，所述步驟e中鐵素體測試儀便攜式，型號為MP-30ES，測量范圍是O. I 80%Feo與現有技術相比，本發明的有益之處在于這種雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法可以對雙相不銹鋼焊接接頭中鐵素體進行準確的控制，不至于因在焊接完成以后才得知鐵素體和奧氏體的相比例而導致不必要的損失；對于同一種牌號的雙相不銹鋼，能夠根據設備的不同性能要求，通過在焊接過程中測量鐵素體并調整焊接工藝參數，可以得到不同的相比例，以優化設備的性能。


附圖I為焊接接頭結構示意圖。
具體實施例方式 下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細描述。實施例一
取兩塊相同尺寸規格(IOOmmX IOOmmX 2. 5mm)的2205雙相不銹鋼板，采用填絲鎢極氬
弧焊進行焊接。焊前用機械方法將雙相不銹鋼待焊接頭處刨出角度為30° +5°，鈍邊為I 2_如圖I所示的坡口，然后使用不銹鋼絲刷清理干凈坡口內外50mm范圍內污物毛刺等，并用丙酮清洗坡口表面。接著采用直徑為2. 4mm的ER2209焊絲作為坡口內的填充金屬，焊前用砂紙將焊絲打磨光潔。將兩塊按照事前處理好的雙相不銹鋼待焊接頭水平放置、電焊裝配，使接頭間隙為I 2mm。采用鎢極氬弧焊在水平位置進行焊接，焊接過程中，采用小的線能量焊接，電流為100-120A，電壓為14-18V，焊接速度為6-7cm/min，焊槍內保護氣體為氬氣和(1%-2%)氮氣的混合氣體，氣流流量為14-16L/min，根部采用99. 99%純氬氣保護，氣流流量為13-15L/min。采用多層多道焊，每層焊縫的厚度應小于等于2. 5_，層間溫度不得高于150°C，每焊完一層，待冷卻后便用鐵素體測試儀測定焊縫的鐵素體含量，根據測得的結果，參照表I的焊接工藝即時調整焊接參數再焊接下一道，以此類推，直到焊縫得到理想的鐵素體與奧氏體的相比例。鎢極氬弧焊焊接采用逆變式直流鎢極氬弧焊機，焊嘴直徑為12_ ；采用直徑為2. 4mm的鎢棒，鎢的質量分數為99. 9%，鎢棒端部打磨成尖錐型。表I 焊接參數與焊縫中鐵素體含量的關系
權利要求
1.一種雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法，其特征是，包括以下步驟 a.焊前用機械方法將雙相不銹鋼待焊接頭處刨出角度為30°+5°，鈍邊為I 2mm的坡口，然后使用不銹鋼絲刷、鋼玉砂輪清理干凈坡口內外50mm范圍內污物毛刺等，并用丙酮清洗坡口表面； b.采用直徑為2.4mm的ER2209焊絲作為坡口內的填充金屬，焊絲如果有油污，焊前用使用酸溶液進行酸洗，然后用清水沖洗至中性，烘干備用； c.將兩塊按照步驟a處理好的雙相不銹鋼待焊接頭水平對接裝配放置，使接頭間隙為I 2mm ； d.采用鎢極氬弧焊在水平位置進行焊接，焊接過程中，采用小的線能量焊接，焊槍電流為100-120A，電壓為14-18V，焊接速度為6_7cm/min，焊槍內保護氣體為氬氣和(1%_2%)氮氣的混合氣體，氣流流量為14-16L/min，根部采用純氬氣保護，純度為99. 99%，氣流流量為13-15L/min ； e.采用多層多道焊，每層焊縫的厚度應小于等于2.5_，層間溫度不得高于150°C，每焊完一層，待冷卻后使用鐵素體測試儀測定焊縫的鐵素體含量，根據測得的結果，即時調整焊接參數然后再焊接下一道，以此類推，直到焊縫得到理想的鐵素體與奧氏體的相比例，即完成焊接。
2.根據權利要求I所述的雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法，其特征是，所述所有的焊接均為直道焊接，填充蓋面焊接為左右交叉的直道焊接組成。
3.根據權利要求I所述的雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法，其特征是，所述步驟a中雙相不銹鋼為21%鉻、2. 5%鑰及4. 5%鎳氮合金構成的2205雙相不銹鋼。
4.根據權利要求I所述的雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法，其特征是，所述步驟b中 ER2209 焊絲的化學成分為:C ≤ O. 03,Mn I. 00-2. 50，Si ( O. 60, S ^ O. 020, P ^ O. 030，Ni 11. 00-14. 00，Mo 2. 00-3. 00, Cr 18. 00-20. 00。
5.根據權利要求I所述的雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法，其特征是，所述步驟b中酸溶液為5%HF水溶液與35% HNO3的混合液。
6.根據權利要求I所述的雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法，其特征是，所述步驟d中鎢極氬弧焊焊接工藝中采用的鎢棒直徑為2. 4mm，鎢的質量分數為99. 9%，鎢棒端部打磨成尖錐型。
7.根據權利要求I所述的雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法，其特征是，所述步驟d中鎢極氬弧焊焊接工藝中采用鎢極氬弧焊機為逆變式直流鎢極氬弧焊機，焊嘴直徑為12mm。
8.根據權利要求I所述的雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法，其特征是，所述步驟e中鐵素體測試儀便攜式，型號為MP-30ES，測量范圍是O. I 80%Fe。
全文摘要
本發明公開了一種雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法，包括以下步驟a.焊前用機械方法將雙相不銹鋼待焊接頭處刨出坡口；b.采用直徑為2.4mm的ER2209焊絲作為填充金屬填入坡口；c.將兩塊按照步驟a處理好的雙相不銹鋼待焊接頭水平對接裝配放置；d.采用鎢極氬弧焊在水平位置進行焊接；e.采用多層多道焊進行焊接。這種雙相不銹鋼焊接接頭鐵素體控制方法可以對雙相不銹鋼焊接接頭中鐵素體進行準確的控制；對于同一種牌號的雙相不銹鋼，能夠根據設備的不同性能要求，通過在焊接過程中測量鐵素體并調整焊接工藝參數，可以得到不同的相比例，以優化設備的性能。
文檔編號B23K9/23GK102962562SQ20121050485
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者謝金山 申請人:永勝機械工業(昆山)有限公司