不銹鋼法蘭不合理的焊接熱輸入：

　　關(guān)于不銹鋼法蘭焊接熱輸入的傳統(tǒng)觀點(diǎn)是, 在焊接含鉻量22%的雙相不銹鋼法蘭時(shí),熱輸入應(yīng)限制在0.5～2.5kJ/mm,在焊接含鉻量25%的超級(jí)雙相不銹鋼對(duì)了時(shí),熱輸入應(yīng)限制在0.5～1.5kJ/mm。當(dāng)采用更低(這里指<0.5kJ/mm,熱輸入小,熱量小,冷速快!)的熱輸入時(shí),即使對(duì)含高氮的雙相鋼,在非?？斓睦鋮s速度下奧氏體的形成也不充分。當(dāng)采用更高(這里指>1.5kJ/mm,熱輸入大,熱量大,冷速慢!)的熱輸入時(shí),在慢的冷卻條件下,在鐵素體內(nèi)有金屬間化合物析出的趨勢(shì)。25%Cr超級(jí)雙相不銹鋼與22%Cr雙相不銹鋼相比,25%Cr超級(jí)雙相不銹鋼對(duì)了的趨勢(shì)更加明顯。

　　Karlsson等人指出,在含氮量較高的,含22%Cr雙相不銹鋼,如UNS S32205的焊接過(guò)程中形成析出物的趨勢(shì)相當(dāng)?shù)?在不銹鋼法蘭焊接過(guò)程中,只要遵守上述焊接熱輸入限制就沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)。但是,他還進(jìn)一步指出,當(dāng)焊接25%Cr的超級(jí)雙相不銹鋼對(duì)了時(shí),即使將焊接熱輸入限制在0.5～1.5kJ/mm,也不能保證多道焊縫沒(méi)有析出物。在這些高合金鋼中,焊縫的多次加熱循環(huán)會(huì)導(dǎo)致氮化鉻、二次奧氏體和包括σ相在內(nèi)的各種金屬間化合物的析出。表3列出了基本金屬和焊條的成分范圍。

　　請(qǐng)注意,除了按照慣例促使在焊后狀態(tài)形成奧氏體,填充金屬的鎳含量高外,填充金屬中還添加了少量銅和鎢,為了使其與基本金屬相匹配。許多填充金屬制造廠家推薦填充金屬/基本金屬的組合材料。工藝評(píng)定測(cè)試用的板厚為9.5mm。接頭坡口形式是單面V型坡口,坡口角度為60度,根部間隙為1.5mm,鈍邊為3mm。最初的工藝評(píng)定測(cè)試使用的是3.2mm的電焊條。在V型坡口中進(jìn)行焊接十次后,對(duì)根部進(jìn)行清根,使其露出完好的金屬,然后再焊兩個(gè)道次完成焊接。所有焊道的平均焊接熱輸入為0.7kJ/mm。在-40℃從焊縫金屬和熱影響區(qū)切取了小尺寸(8mm厚的)夏比V型缺口試樣并進(jìn)行了測(cè)試。沖擊試驗(yàn)要求是27J,熱影響區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了該要求。但是在對(duì)焊縫金屬進(jìn)行初次實(shí)驗(yàn)和重復(fù)試驗(yàn)時(shí),三個(gè)夏比V型缺口試樣中的兩個(gè)試樣沒(méi)有達(dá)到27J。

　　為了找出焊縫金屬?zèng)_擊試驗(yàn)結(jié)果不高的原因,利用掃描電子顯微鏡檢測(cè)了工藝評(píng)定測(cè)試用的焊縫試樣。僅在鐵素體內(nèi)就有大量的有角析出物。但是沒(méi)有準(zhǔn)確確定到底是什么析出物。我們的結(jié)論是析出物是在對(duì)測(cè)試試樣進(jìn)行十二道次的焊接時(shí)反復(fù)重復(fù)加熱產(chǎn)生的。

　　因此,使用相同的接頭設(shè)計(jì)和電焊條,又進(jìn)行了一次新的工藝評(píng)定測(cè)試。在新的工藝測(cè)試中,為了使不銹鋼法蘭焊接熱輸入在1.2～1.3 kJ/mm之間,降低了焊接速度,焊接是通過(guò)在上部進(jìn)行四個(gè)道次的焊接,在清根后進(jìn)行一個(gè)道次的焊接完成的。在溫度為-40℃時(shí),大小相同的小尺寸夏比V型缺口沖擊試樣完全超過(guò)了27J的要求。顯微組織內(nèi)也沒(méi)有各種析出物。

　　管道內(nèi)的根部焊道有呈現(xiàn)出不當(dāng)熱輸入特殊情況的可能。在培訓(xùn)碳鋼管道的焊接人員時(shí),要求他們?cè)谶M(jìn)行根部焊道的焊接時(shí)要采用相當(dāng)快的速度進(jìn)行焊接,通常,在向下立焊時(shí),使用纖維素電焊條,然后,采用“熱焊道”的高熱輸入,防止碳鋼產(chǎn)生氫致裂紋。但是,在熱輸入較高的“熱焊道”后,進(jìn)行低熱輸入的根部焊道的焊接會(huì)使根部焊道過(guò)熱,造成超級(jí)雙相不銹鋼對(duì)了的根部焊道內(nèi)金屬間化合物的析出。

　　因?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中,根部焊道表面通常與腐蝕介質(zhì)接觸,這種情況非常危險(xiǎn)。雖然金屬間化合物有損于韌性,但是,埋在焊接接頭內(nèi)的金屬間化合物遠(yuǎn)離暴露面,其危害程度要低于根部焊道內(nèi)的金屬間化合物,原因是埋在焊接接頭內(nèi)的金屬間化合物一般不與腐蝕介質(zhì)接觸,而根部焊道內(nèi)的金屬間化合物與腐蝕介質(zhì)接觸。在焊接雙相不銹鋼法蘭,特別是超級(jí)雙相不銹鋼法蘭管道時(shí)的規(guī)范操作是根部焊道的熱輸入要大于最初的填充焊道。厚度為6mm左右的根部焊道使用效果相當(dāng)好。