道间温度(俗称层间温度(du))是(shi)指(zhi)多层(ceng)多道焊时(shi),在施焊后续焊道之前,其相邻焊道应保(bao)持的最高温度(du)。目前奥氏体不锈钢管的焊接以手工钨极氩弧(hu)焊为主。在316L不锈钢(gang)管的焊接(jie)过程中,道间温度是一个较(jiao)为重要的焊接工艺参数。道间温度过高会导致(zhi)焊(han)缝处过(guo)热,导致(zhi)焊道发黑;道间温(wen)度过低,在焊接时(shi)需(xu)要长时间冷却,增加施工时间,降低了施工功效。接下(xia)来,看看道间温度对316L不锈钢管焊缝性能的影响的详细试验数据。
一、焊接(jie)条件 316L不锈钢管的焊接在车(che)间内(nei)进行,确保外界风速小于(yu)等于2m/s,外界环境(jing)温度为12~38℃,环境湿度为42%RH~86%RH。焊接过程中均采用同一焊接工艺参数,见(jian)表1。
二、焊接过程 选取规格为φ60mm×5mm的316L不锈钢管,采用手工钨极氩弧焊的(de)焊接方法,填充材料(liao)选用ER309LMo φ2.4mm实心焊丝,保(bao)持不同道间温度进行钢(gang)管焊(han)接(jie),焊接(jie)过程中保证其他(ta)焊接工艺参数不变。
1.焊前准备(bei)
焊前应将(jiang)坡口两侧75mm范(fan)围内的油污等杂质清(qing)理干净,组对(dui)间隙(xi)均匀,处于2.5~3.5mm范围内。焊前(qian)将316L钢管预热至设定道间温度后方可(ke)进行焊接(jie)。
2.焊接过程
焊接过程中(zhong)应保持焊接工艺参数不变,每道焊缝焊接完成后均应测量道间温度。若道间温度高于设定温度(du),则应等待其冷却(que)至设(she)定温度后方可进行焊接(jie);若道间温(wen)度低于设定温度,则应将其加热至设定温度(du)后继(ji)续(xu)焊接。
3.非破坏性检验
焊接完成后,要进行(xing)外观检查,焊(han)缝表面不能(neng)有未熔合、未焊透、气孔、夹钨等缺陷,焊缝余高(gao)为0~3mm。无损检测合格后才能进行射线检(jian)测,射(she)线检测按照NB/T 47013-2015《承压(ya)设备无损检测》执行,无损检测合格后进行力学性能及晶间腐蚀试验。
4.破坏性检验(yan)
破坏性检验包括拉伸试验、弯(wan)曲试(shi)验(yan)和(he)晶(jing)间腐蚀(shi)试验。拉伸试(shi)验按(an)照(zhao)标准GB/T 228.1—2010《金属材料 拉伸(shen)试验 第1部(bu)分:室温试验方法》测(ce)定焊接接头的抗拉强度;弯曲试验按照标准GB/T 2653-2008《焊接(jie)接头弯曲试验方法》及(ji)标(biao)准NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》中规定的试验条件及参数测定焊接接(jie)头的完好性和塑性;晶间腐蚀试验按照标准ASTM A262-14《Standard to Intergra-nular Attack in Austenitic Stainless Steels》E法取样和(he)试验。
三、试验结(jie)果 试验过程中焊接道间(jian)温度分为6组:常(chang)温(20℃)、60℃、70℃、80℃、100℃、150℃,分(fen)别进(jin)行力学性能和晶间腐蚀试验(yan)。
1.拉伸试验(yan)
根据标准要求截取试样,进行拉伸试验,不同(tong)道间温度下焊接接头平(ping)均抗(kang)拉强度曲线见(jian)图1,试验结果见表2。
2.弯曲试验
根据标准(zhun)要求对每组试件截取面弯、背弯试样各2件,试验结果见表(biao)3。
3.晶间腐蚀(shi)试验
根据标(biao)准ASTM A262-14E法(fa)每组(zu)试验取(qu)3件进行晶间腐蚀试验,试(shi)验前(qian)先对试样进行(xing)敏化处理,敏化处理温度为650℃,保温2h后(hou)空冷(leng)。常温(20℃)、60℃、70℃的晶间腐蚀(shi)试样(yang)未出现(xian)晶间腐蚀裂纹;80℃、100℃、150℃的晶间腐蚀(shi)试样表面出现了晶间腐蚀裂纹,其中70℃和80℃的晶间腐蚀试样分别(bie)见图(tu)2和(he)图3。
四、试验结果分析 通过对316L不锈钢管不同道间温度(du)下拉伸试验结果的分析,道(dao)间温度不超过150℃时,焊接接头的(de)抗拉强度均大于母材规定的最低抗拉强度,拉伸试验能够满足质量要求(qiu)。
通过对
316L不锈钢管不同(tong)道间温度下弯(wan)曲试验(yan)结果(guo)的(de)分析,道间温度不超过150℃时,焊接接头的弯曲试验均能满(man)足NB/T 47014-2011《承(cheng)压设备焊接工艺评定》的要求。
通过对316L不锈钢不同道间温度下(xia)晶间腐(fu)蚀试验结果的分析,道间温(wen)度与焊缝的晶间腐蚀性(xing)能有较为明显关系。当道间温度小于80℃时,能够确保(bao)焊接接头的晶间腐蚀试验合格;当道间温度大于等于80℃时,焊接接(jie)头的晶间腐蚀试验有不同程度(du)的开(kai)裂,不(bu)能满足质量要求。
以上就是道间温度对316L不锈钢管焊缝性(xing)能的(de)影响,通(tong)过试验数据可知,对晶间腐蚀试验(yan)不做要(yao)求时,316L不(bu)锈钢焊接的道间温度不超过150℃便(bian)可确保焊接接头(tou)的力学(xue)性能满足质(zhi)量要求(qiu):要求进行晶(jing)间腐蚀试验时,应严格控制道间温度不超过80℃,否则极易发生晶间腐蚀开(kai)裂。为严格控制焊接过(guo)程(cheng)中(zhong)的道间温度,并提高施工效率,每道焊缝完成后可以采取必要的措(cuo)施加快(kuai)焊缝的冷却速度(如(ru)水冷)。
参考资料:张西雷,薛(xue)慧,王强—道间(jian)温度对316L奥氏体不(bu)锈钢管焊缝(feng)性能的影响