为什么不用金属丝填充不锈钢薄壁管焊接？
薄壁钢管通常不填充钢丝焊接。
与填充金属焊接方法相比，不锈钢与母材的化学成分差别不大，惰性气体保护焊、机械和耐腐蚀性差别不大。
目前电子束焊不锈钢30mm不填丝。
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现场焊接双相不锈钢薄壁管
现场焊接双相不锈钢薄壁管
1焊接性分析
1.1化学成分(见表1)
1.2焊接时容易出现的问题
焊接双相不锈钢时，焊接热影响区（HAZ）有高温区和低温区，基本处于低温区δ γ（铁素体 奥氏体)平衡组织，高温区几乎是单相δ组织，由于焊缝根和表面N的扩散，导致接近焊缝表面的部分，由于N的损失，铁素体增加，从而促进氮化物的产生，使焊接接头的性能恶化，焊接使用高线能量，可以获得更多γ相，低铁素体含量会促进δ相容易产生，所以容易产生δ粗晶组织相和；当线能较低时，得不到足够的线γ相。若金属焊接δ相比之下，N很容易与C相处γ形成化合物，沉淀二次γ针状和羽毛状，具有魏氏体组织特性，导致焊接接头的力学性能和耐腐蚀性下降。若金属焊接δ相比之下，N很容易与C相处γ形成化合物，沉淀二次γ具有魏氏体组织特性的针状和羽毛状导致焊接接头的力学性能和耐腐蚀性下降。双相钢一般不会产生δ相，但如果焊接线能量高，焊接头的塑性会大大降低。
2焊接工艺
2.1工艺参数及电特性(见表2)
2.2焊接方法
GTAW焊接双相不锈钢薄壁管，直流正极性。
2.3焊接设备
焊机采用高频导弧焊机，直流正极性，钨极直径Φ2.5mm，钨极端用磨光机磨出锥形，采用大喷嘴。
2.4气体保护
混合气体Ar97.5%用于焊接?；て?N2.5%的?；て捎贸善坊旌掀笊某善坊旌媳任狝r97.5% N2.5%，由于混合气体中的Ar比N多，放置一段时间后会产生分层，影响气体?；ばЧＯ殖∈褂靡∩谆蚣悠峙淦?，以确保气体?；ぶ柿?。
2.5环境要求
双相不锈钢焊接需要环境清洁。无铁离子污染，预置工作将在室内进行，地面采用胶皮隔离，安装必须做好环保工作。采用防风防尘设施，环境温度70℃，相对温度≤90%，所有接触双相钢焊接坡口的，如焊接材料、工具、手套等，必须无锈蚀污染。坡口采用坡口机加工，坡口角度为单边30°±2.5°，钝边0~0.5mm，单面坡口(见附图)，加工坡口不允许母材过烧变色；严格清洁两侧50mm以内的内外表面。清洗程序为研磨机研磨、丙酮(或无水乙醇)清洗，清洗后不能直接焊接。焊接作业只有在坡口端面干燥后才能进行；焊丝也用沾有丙酮（或无水乙醇）的海绵擦拭。必须清理铁离子、水锈、油、灰尘、油漆和标记，以防止其影响化学成分和机械性能。必须清理铁离子、锈蚀、油、灰尘、油漆和标记，以防止其影响化学成分和机械性能。此外，还应注意坡口的形状必须无凹凸和划痕，以确保焊接时电弧在焊接通道的每一点上停留相同的时间，以确保焊接线的能量一致。
2.6焊接措施
尽量采用多层焊接，因为后续焊道对前焊道有热处理作用，焊缝中δ进一步转化为γ相位显著提高了焊接接头的组织和性能，最后一个焊缝位于非工作介质表面。由于对焊接接头影响不大，Ar97.5%用于?；て?N2.5%。由于焊接根保护气体中的氮增加了焊接金属氮，由于采用多层焊接工艺，焊接材料中的N含量相当于母材，最后一个焊缝处于非工作介质表面，因为对焊接接头影响不大，采用适当的线能焊接，使焊接接头足够γ相，使Cγ、N1和M有足够的时间扩散。
2.7坡口组对及点焊
坡口组应仔细检查坡口管径是否相同。错误的边缘应控制在0.5~1mm之间，用研磨机打磨和清洁坡口和坡口正反面两侧50mm以内的表面，并用丙酮擦拭。打磨坡口时，母材不得过热变色。点焊时，应采用与正式焊接工艺相同的参数。点焊长度为7~8mm，高度为2~3mm。点焊点应为过桥式，不应彻底焊接，以防止内部氧化。点焊电流不宜过大。点焊点应固定在组对管的上部和两侧，并从第四点开始焊接。当焊接到点焊时，点焊点应抛光和清洁，焊缝组应控制间隙2~2.5mm，间隙不宜过大，并留有0~0.5mm的钝边。
2.8双相不锈钢的焊接操作
双相不锈钢焊接时，应采用前后气体保护焊，前后应采用混合气体Ar97.5% N2.?；?%，焊接前不得在焊件表面引弧和试验电流，焊接时应按指定的焊接操作说明书进行。焊接前，管道两端用布或橡胶密封，并留有进气孔和排气孔。焊缝间隙用胶带粘贴，长度20~30mm，使管道内的空气排出，保证焊缝内的气体?；ばЧ：附邮?，焊枪不应摆动，技术应稳定，严格控制线路能量，尽量使用小焊丝，严格控制电流，电弧长度尽量降低控制电压，尽量使用大喷嘴，提高气体保护效果，底部O、H污染；避免引弧和收弧点焊点，防止二次产生γ和δ相、引弧点必须在焊道内进行，不能在母材表面引弧，防止F量超标；点焊点打磨后，在封底焊接过程中，焊接气体的?；ばЧ峭ü鄄旌附油ǖ赖难丈慈范ǖ??；旌掀搴附邮保附油ǖ烙ξ鸹粕?，稍差为黄铜色，尽量减少焊缝的蓝色，防止焊缝的灰色和黑色，严格控制层间温度，控制熔池在红热状态下的停留时间。一般来说，只要保证熔池在5~15s时间内由红色变为常规颜色，就能满足要求。一般来说，只要熔池在5~15s时间内从红色转移到常规颜色，就能满足要求。底焊层间温度≤远红外激光测温仪可测量100℃。当层间温度＜下一层焊接只能在100℃时进行。焊接电流不得超过底部焊接的电流。焊接的第二层必须仔细清洁前一层焊接通道。除去除杂质外，还需要磨掉氧化色。焊缝内部余高应控制在0.5~1mm；焊缝收弧时，应填充弧坑，多层焊接层间接头应错开。焊接作业中如意外出现钨夹，应停止焊接作业，用研磨机消除钨点，钨极端部重新磨尖，满足要求后方可重新进行焊接作业，要求与开始焊接作业相同。
2.9焊后清洗和焊接检验
焊接后清洗双相不锈钢也很重要。必须去除氧化色，因为氧化色下面是贫铬层。如果不去除，会降低耐腐蚀性。去除氧化色时，可用专用不锈钢丝刷趁热擦拭；也可以用酸或酸洗膏清洗。去除焊接飞溅，抛光收起弧点，去除咬边和粗毛刺。可用细砂轮或抛光砂轮研磨，消除粗磨痕迹，否则容易造成间隙腐蚀；油、着色剂、彩色笔印、灰尘可能成为孔腐蚀和间隙腐蚀的起点，硝酸盐可用 氢氟酸清洗，然后用清水冲洗；焊工应清洁焊道表面，要求外观良好，宽度应覆盖坡口边缘2mm。角焊缝的焊脚高度符合设计规定，形状平稳过渡，焊缝不允许咬边、裂纹、未焊透、气孔、夹杂。射线探伤方法按照《压力容器无损检测》JB4730-g4执行，所有焊道必须进行硬度测定，以确定母材-HAZ-焊道-HAZ-母材。
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金相组织决定了铁素体-奥氏体双相不锈钢的性能介于铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢之间。 它兼有两种不锈钢的优点，不仅具有良好的塑性、韧性和耐蚀性和焊接性，而且比其他类型的不锈钢具有更强的抗晶间腐蚀性能，因此在能源、化工、医药、造纸、海水淡化等领域。
中国电建沙特吉赞核电项目，面对业主方佛山市鑫泽昌不锈钢有限公司的高标准、严要求，将双相不锈钢应用于公共给水、消防给水系统，使管道系统使用环境恶劣，耐腐蚀要求高的条件下可长期工作。
2.焊接工艺
根据工程施工要求，按照ASME IX和ASME B31.3的要求制定了双相不锈钢的焊接工艺。 用于工艺评估的焊接接头尺寸如图 1 所示。
图1 双相不锈钢焊接接头示意图
注：a=70? b=3.91mm c=4.0mm d=0.8mm
(1)母材双相不锈钢在C含量较低的情况下，Cr含量为18%~28%，Ni含量为3%~10%。 有些钢还含有合金元素，如Mo、Cu、Nb、Ti、N等。本文所述工艺采用UNS钢管不锈钢焊接盘管，厚度为3.91mm，管径为2in(1in=25.4mm)。
根据ASTM A790，其化学成分和机械性能见表1和表2。 双相不锈钢的含碳量小于0.03%，属于超低碳不锈钢。 超低的碳含量可以提高材料的焊接性，减少碳化物在晶界析出的倾向，提高抗晶间腐蚀性能。
添加氮可以提高金属焊后的耐蚀性，提高焊缝的力学性能，促进双相组织的形成，平衡两相的比例。 高含量的铬和钼可以提高钢的耐蚀性。
(2)焊材的选择选择合适的焊材，可以控制焊后组织中铁素体和奥氏体的比例，使两相的比例合理，获得力学性能大于等于的焊接接头基本金属。 经比较，采用该公司的焊丝作为焊材，直径为1.6~2.4mm。
选用的主要原因是镍在焊丝化学成分中的含量相对高于母材，可以在焊后急冷过程中促进奥氏体的形成，稳定奥氏体的比例。两个阶段。 如果只选用与母材成分相同的焊接材料，则焊缝中的铁素体含量较高。 焊材化学成分见表3。
(3) 预热、热输入和层间温度
双相不锈钢的性能取决于两相的合理配比。 焊后铁素体和奥氏体两相应保持合理的比例。 焊接一般采用热输入小、焊接速度快的方法，很容易提高焊缝的冷却速度。 太快，高温铁素体向奥氏体转变时间太短，焊缝和热影响区会产生过多的铁素体组织，奥氏体组织的缺乏会降低双相不锈钢的耐蚀性和耐蚀性 焊缝处的韧性.
因此母材预热温度应≥10℃，在沙特吉赞项目常年高温环境下，室温足够。 如果选择大的热输入，冷却速度过慢，会导致粗大的铁素体晶粒和金属间相，也会降低接头的韧性和耐蚀性。
多道焊时应控制层间温度。 层间温度过高，热量会积聚，受热面积增大，热影响区扩大。 同时会导致晶粒粗大，使强度和韧性降低。 需要控制焊缝层间温度。 不超过 58°C。
(4)焊接工艺采用气体保护钨极氩弧焊(GTAW)，?；て宀捎?8%Ar和2%N2的混合气体，采用纯氩气?；ず杆拷鄢刂械牡厝刍列纬傻莩觯鲜龅乜梢栽黾影率咸逑嗪?，平衡铁素体和奥氏体两相比例，含1%~5%氮的混合保护气体具有更好的工艺性，尤其是根部焊缝，氮气?；び任匾?。
当混合气体中的氮含量超过5%时，钨极易燃烧，导致电弧不稳定。 因此，选用98%Ar+2%N2混合保护气体钨极氩弧焊。 焊接时保持背部持续充满?；て澹巢砍渎；て搴蟮难鹾坑π∮?.05%。
使用焊接电流70~110A，电弧电压10~16V，焊接速度40~95mm/min，层间温度<58℃进行焊接。 焊接接头的根部焊道应采用φ2.4mm焊丝打底，填料和堆焊道采用φ1.6~φ2.4mm焊丝作为打底。
热输入应小，不得超过工艺规范中的热输入要求，填充和覆盖时的热输入不应高于打底时的热输入。
焊接参数见表4，焊后焊接接头如图2所示。
图2 焊接后的焊接接头
(5) 焊缝组织和力学性能
不锈钢焊后凝固过程中，铁素体组织先凝固，然后随温度升高而降低。 部分铁素体在晶界处开始转变为奥氏体并长大为铁素体晶粒。 焊后腐蚀试验结构如图3所示。
图3 双相不锈钢焊缝腐蚀试验结果的焊缝组织
测试结果表明，铁素体比例为42.5%±7%，组织比例符合要求。 焊缝及热影响区各项力学性能试验结果表明：最小抗拉强度，弯曲试验结果合格，最大硬度265.2HBW，冲击试验-20℃焊缝处KV= 35~45J，热影响区KV=48~55J，力学性能优于母材，符合标准。
3、无损检测的特殊要求
(1)底漆完成后，需进行PT检查不锈钢焊接盘管，合格后进行填充层焊接(见图4)。
(2)铁素体含量应在完成焊缝中心的30%～60%范围内测量(见图5)。
(3)焊缝区和热影响区的硬度试验，焊后取全部焊缝的20%，硬度值不得超过。
图5 铁素体含量的测定
4。结论
双相不锈钢具有良好的焊接性和机械性能，可应用于电厂服役环境。 制定了合理的焊接工艺，对双相不锈钢焊接和施工过程中的无损检测提出了特殊要求，保证了现场焊接施工质量。
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