不锈钢标准

您的当前位置:网站首页 > 不锈钢标准 > 310不锈钢焊接接头组织及性能技术分析报告

310不锈钢焊接接头组织及性能技术分析报告

来源:至德钢业 日期:2020-03-11 00:17:11 人气:24

  浙江至德钢业有限公司采用氩弧焊+手工焊焊接工艺对310不锈钢进行焊接,研究了其焊接接头的组织与性能。结果表明,采用此工艺能得到优良的焊缝力学性能,抗拉强度达到560MPa以上,弯曲试验合格,-104℃低温平均冲击功达到34J以上,满足相关标准,且抗晶间腐蚀能力较强。最后通过硬度及金相分析,确定了最佳固溶热处理温度为1040℃。310不锈钢,又称为超级不锈钢,具有耐各种介质腐蚀的优良性能,尤其耐高温浓硫酸腐蚀,被广泛应用于船舶、车辆、汽车、宇航、桥梁、建筑、压力容器、贮罐、建筑机械、管线及家电设备等行业。但是由于镍含量较高,导热系数小,线膨胀系数大,在焊接时,具有较高的热裂纹敏感性[2],在焊缝及近缝区都有可能出现热裂纹,这给国内的焊接技术人员提出了许多新的挑战。因此,研究310不锈钢焊接接头组织和性能有着重要的理论及实践意义。



 一、试验材料与方法


    按照工艺评定流程,制备尺寸为550mm×130mm×12mm的310不锈钢试板两块,采用氩弧焊打底+手工焊的焊接工艺进行焊接,氩弧焊采用准2mm的ER310MoL焊丝,手工焊采用准4mm的A412焊条,焊接工艺参数见表。焊后100%RT检测合格后,对试板按图1进行数控切割,并分别按照GB/T228、GB/T232、GB/T229标准制备拉伸试样2个、弯曲试样4个、冲击试样两组6个。通过WE-1000D万能试验机、JBN-300C型239半自动冲击试验机、CMM-30型金相显微镜、HXD-1000TMSC/LCD090610型显微硬度计等设备测量其焊接接头的各项性能指标。再切割准备一组试样,进行不同温度固溶热处理试验,并进行硬度及金相组织分析。



 二、试验结果与分析


   1. 组织分析


   图所示为焊态焊接接头的显微组织形态,为焊缝区的微观形貌,可见焊缝组织呈柱状晶分布,奥氏体基体上分布着少量的铁素体组织。图为焊缝熔合区组织,可见焊缝与母材熔合线清晰规则,熔合情况较好良好;310钢侧呈奥氏体组织,部分奥氏体晶界处有析出相出现。


   2. 性能测试


   对焊接接头进行室温拉伸测试,发现310不锈钢焊接接头塑性断裂在焊缝区域,其抗拉强度的平均值为620MPa,均大于材料标准GB/T24511规定的理论下限值520MPa,说明采用此工艺焊接接头的有效强度符合材料强度要求。图为弯曲试样宏观形貌。可看出,将焊接接头的四组弯曲试样在室温下,面弯和背弯的弯曲角达到180°时仍未断裂,在弯曲试验后焊接接头的熔合区未出现裂纹现象。由此可见,310不锈钢采用当此焊接工艺焊接接头具有良好的弯曲性能。表为310不锈钢焊接接头在-104℃温度下的冲击试验结果。焊缝处的低温冲击功比热影响区、母材要低,说明焊缝区是冲击性能相对薄弱的区域,但是高于JB4708标准规定的34J。所有焊缝区及热影响区冲击试样,侧向膨胀量均大于0.38mm,大于ASME关于不锈钢规定的标准值,说明焊接接头在-104℃温度下就有良好的使用性能。按GB/T4334.5-2000《不锈钢硫酸硫酸铜腐蚀试验方法》进行晶间腐蚀试验,试样在微沸的硫酸铜溶液中煮沸16小时后将其弯曲180°,试样表面无任何裂纹,表现出优秀的耐晶间腐蚀能力。结果表明,采用ER310MoL作为焊丝,在此焊接工艺条件下,310不锈钢焊接接头获得了良好的力学性能。


  3. 固溶试验结果分析


   图为焊接接头在不同温度下固溶处理后的金相组织。从固溶处理后的热影响区组织可看出,经过1020℃的固溶处理之后,熔合区和焊缝区自然连接,当固溶温度提高到1040℃时,熔合线几乎消失,热影响区和焊缝区自然过渡;当温度进一步提高,由于温度过高,熔合线两侧晶粒出现长大现象,熔合线明显。焊接熔池的凝固过程是从熔池边界开始的,母材为基底形核,是一种非均匀形核过程。因焊缝在沿母材的方向上散热较快,焊缝金属便以柱状晶形式与母材相联系,好像母材晶粒外延而长合,这种想象称为外延结晶或联生结晶[6]。随着固溶处理温度的升高,热影响区范围变小,熔合线两边晶粒变得均匀。在1040℃固溶处理时,熔合区的组织变得更细小均匀。从固溶处理后的焊缝组织可看出,与焊态的焊缝组织相比,经固溶处理,焊缝的铁素体由细丝状分布,溶解、析出颗粒状碳化物弥散分布在奥氏体基体上,同时奥氏体出现了再结晶现象,隐约出现晶界。在1040℃进行固溶处理时,焊缝组织得到细化,有利于提高焊缝区的力学性能。对焊接接头进行硬度测试,以焊缝中心为原点,沿着焊缝→热影响区→母材方向进行取点,结果如图5所示。可见,焊缝处硬度最大,逐渐平滑下降,幅度逐渐收窄至130~165HV之间波动,接近母材硬度。比较热处理前后可以发现,与固溶处理前相比,固溶处理后焊缝组织硬度普遍下降,在1040℃固溶处理时,其硬度曲线最为平滑,焊接接头硬度无大的突变现象,有着较为均一的硬度分布。因此,结合组织分析发现,1040℃固溶处理有利于提高焊接接头的性能。



 三、结论


  最后根据试验结果,浙江至德钢业有限公司技术原因确认310不锈钢采用氩弧焊+手工焊焊接工艺,采用ER310MoL焊丝+A412焊条,能得到优良的焊缝性能。310不锈钢焊接接头热处理最佳固溶处理温度为1040℃。


至德微信.jpg


本文标签:310S不锈钢 

发表评论:

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。

北京 天津 河北 山西 内蒙 辽宁 吉林 黑龙江 上海 江苏 浙江 安徽 福建 江西 山东 河南 湖北 湖南 广东 广西 海南 重庆 四川 贵州 云南 西藏 陕西 甘肃 青海 宁夏 新疆 台湾 香港 澳门