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熱輸入量對低合金鋼焊縫表面不鏽鋼堆焊層性能影響研究

来源:欧洲杯网上在哪买球钢业 日期:2021-05-19 07:00:23 人气:77

 浙江欧洲杯网上在哪买球鋼業有限公司采用不同熱輸入量的焊接參數在低合金鋼焊縫表面堆焊不鏽鋼堆焊层,通过对横向侧弯试验结果和微观金相的研究,分析了热输入量对不鏽鋼堆焊层性能的影响趋势,对蒸汽发生器产品制造或焊接工艺评定具有一定的指导意义。


 蒸汽发生器是一回路冷却剂将核蒸汽供应系统的热量传给二回路给水,使之产生一定压力、一定温度和一定干度蒸汽的热交换设备。在蒸汽发生器制造过程中,与带放射性的一回路反应堆冷却剂接触的低合金钢表面需堆焊不鏽鋼堆焊层,其主要起耐腐蚀作用。因此,在蒸汽发生器设计中,处于与冷却剂接触的低合金钢焊缝表面也需要堆焊不鏽鋼堆焊层,采用带极埋弧堆焊,焊道宽且平滑,熔敷效率高,利于提高产品制造进度。本文通过采用不同热输入量的埋弧堆焊参数在模拟产品低合金钢焊缝的试件上进行不鏽鋼堆焊,研究热输入量对不鏽鋼堆焊层性能的影响趋势,对蒸汽发生器产品制造或焊接工艺评定具有一定的指导意义。


一、試驗過程


 1. 母材和焊材


 試驗母材采用與蒸汽發生器産品相同材質的SA-508Gr.3Cl.2鍛件,其是ASME規範第Ⅱ卷A篇材料,公稱化學成分爲0.75Ni-0.5Mo-Cr-V,屬低合金高強鋼。由于含有較多的合金元素,碳當量達0.76%,焊接過程中熱影響區具有較高的淬硬傾向,因此適當進行焊前預熱、後熱,控制焊接冷卻速度是確保堆焊層母材熱影響區不産生冷裂紋的必要條件。在焊接材料選用方面,除了焊帶化學成分應滿足要求外,堆焊層金屬的各項力學性能也應滿足要求,且焊帶和焊劑還要具備優良的焊接工藝性能。焊劑對堆焊過程的穩定性有很大影響,而穩定的堆焊過程是獲得可靠焊道質量的保證。根據對多個知名焊材廠家對比,我們采用了SAF公司生産的EQ309L/EQ308L/焊劑、E9018-G焊接材料。


 2. 坡口形式


 根据产品的实际情况,在母材和焊材准备就绪后,先采用E9018-G焊条将凹槽填充平整以便模拟产品低合金钢焊缝,然后再采用带极埋弧堆焊不鏽鋼堆焊层,首层采用EQ309L进行堆焊,其它层采用EQ308L进行堆焊,共堆焊三层。试件的坡口形式如图所示。


3. 焊接过程


 共焊接三副试件,其中每个试件低合金钢焊缝的焊接参数相同,但不鏽鋼堆焊层采用不同的热输入量的焊接参数进行堆焊,各试件的堆焊工艺参数见表。


 對于表中的熱輸入量,其計算公式如下:Q=U×I×60/v式中:Q——表示熱輸入量,單位爲焦每毫米(J/mm);U——表示電壓,單位爲伏特(V);I——表示電流,單位爲安培(A);v——表示焊接速度,單位爲毫米每分鍾(mm/min)。焊後及熱處理後對堆焊試件進行了PT和UT檢測,結果全部合格。PT檢測的合格標准符合ASME第Ⅲ卷的要求;UT檢測需要采用直探頭法進行100%的結合面完整性及缺陷的檢測,測試方法符合ASME第Ⅴ卷的要求。試件焊接完成後進行了608±10℃/24h的消應力退火熱處理。試件探傷合格後,在每個試件上分別制備4個橫向側彎試樣,試樣包括全部堆焊層金屬及母材全部厚度,並按照ASME規範第Ⅸ卷的要求進行彎曲試驗,合格指標爲在彎曲後的凸面上沿任何方向測量,在焊縫和熱影響區內不得有超過3.2mm的開口缺陷。


 4. 试验结果与分析


 在試件1上制備的側彎試樣中,4個試樣均不合格,在堆焊層上不同程度地存在3.2-3.6mm開口缺陷,開口缺陷的數量較多,且均出現在EQ309堆焊層。在試件2上制備的側彎試樣中,有3個試樣不合格,堆焊層上存在2.4-3.0mm開口缺陷,開口缺陷的數量較試件1彎曲試驗的開裂有明顯減少,但開裂還是出現在EQ309堆焊層。在試件3上制備的側彎試樣中,4個試樣均合格,沒有出現開口缺陷。爲分析開裂原因,在試件1彎曲試樣的開裂處制備微觀試樣進行檢測。經分析,認爲在焊接過程中熱輸入量過大且道間溫度過高,造成晶粒粗大且馬氏體在晶內和晶界處聚集引起脆化,致使彎曲時受拉伸力的作用沿晶界産生裂紋。


 爲了能夠與試件1彎曲開裂部位微觀檢測形成對比,在試件3上相似部位同樣制備了微觀試樣進行檢測。通過微觀分析,由于降低了焊接熱輸入量,且嚴格堆焊過程,馬氏體帶較試件1彎曲開裂部位明顯變窄,且晶界處的馬氏體量也較前一次焊接的明顯變少。


二、結論


 由分析结果可以看出,带极埋弧堆焊的热输入量对低合金钢焊缝表面的不鏽鋼堆焊层,特别是对EQ309L堆焊层性能的影响比较大。随着热输入量的降低,弯曲试样的开裂程度呈逐步下降的趋势,晶界处的马氏体明显减少。在蒸汽发生器产品制造或焊接工艺评定过程中,应对这种开裂趋势引起重视,以便保证不鏽鋼堆焊层的性能质量。


本文標簽:不鏽鋼 

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