ASME规范中不锈钢焊接材料的选用

ASMEASME规范中不锈钢焊接材料的选用规范中不锈钢焊接材料的选用 第32卷 第3期 石 油 化 工 设 备 Vol132 No13xx 5月PETRO2CHEMICAL EQUIPMENT May xx标准化 100027466 xx 03xx7203ASME规范中 锈钢焊接材 的选用安淑华 中国石化集团 广州分公司 广东广州 510726 摘要 按ASME规范选材时 常忽略 锈钢焊接材 的特殊性能 对 锈钢焊条 焊丝 填充丝和药芯焊条的选用作了详细介绍 可以 为 锈钢焊材的使用者提供参考 关 键 词 锈钢 焊接材 ASME规范 选用 TG42 B 我国许多 锈钢压 容器 管道及制品正逐步采用ASME钢材 但在执 A SME锅炉及压 容器规范第 卷C篇 焊丝 焊条与填充金属 的过程 中 1 一般只注意到焊接材 及焊缝熔金属的化学成分和 学性能 而 忽视了铁素体含 低温冲击性能 耐腐蚀性能以及使用性能等 文中就 锈钢焊条 焊丝 填充丝和药芯焊条的选用作了较详细的介 绍 1 锈钢手工电弧焊焊条焊条分类及性能111 234567表1 锈钢手工电弧焊焊条类别和焊条名称序号1焊条类别 E2092XX E2192XX E2042XX E3072XXE3082XX E3092XXE3102XXE3 162XX 3172XXE3202XXE4102XX E4302XXE22092XX E25532XX焊条 名称铬2镍2锰2氮和铬2镍2锰奥氏体 锈钢焊条铬192镍9型和铬252镍 13型 锈钢焊条铬252镍20型纯奥氏体 锈钢焊条铬182镍122钼型 锈 钢焊条铬192镍352钼2型 锈钢焊条铬13和铬17型 锈钢焊条双相 锈 钢焊条属ASME AWS A514规定的焊条 其熔敷的焊缝金属铬含 必须 小于1015 并且铁含 应超过其它任何元素的含 该标准中的焊条以未经稀释焊缝金属的化学成分分类 同时也按焊接 电流和焊接位置进一步细分 见表1 每一系列包括普通焊条 高温下使用的焊条以及其它的含钼焊条等 如E308系列包括E 308 E308L E308H和E308Mo等 E308L的化学成分中除限制碳含 外 其余与E308相同 用此焊条熔敷 的焊缝碳含 大于0104 从而可以在没有Nb Ti等稳定元素的情况 下 提高抗晶间腐蚀能 E308H的化学成分中除允许的碳含 限制在E308成分范围的上限之外 其余元素与E308完全一样 E308Mo的化学成分中除加入了Mo之外 其余亦与E308相同 加Mo是为 了提高焊缝中铁素体含 除E4102XX和E4302XX类别外 其它 锈钢焊 xx212225条焊后均 进 处 对 锈钢焊条 一般需进 焊缝金属化学分析 全焊缝金属拉伸试验和 角焊缝试验 进 角焊缝试验是考核焊条的工艺性 要求焊缝 得有裂纹和其他会影 响强度的开口性缺陷 熔敷金属中的铁素体112 铁素体对降低焊缝金属中的裂纹和微裂纹倾向有好处 但 是必 可少 当焊缝处于高拘束状态下时 铁素体是有帮助的 但在某些介质中 铁素体可破坏材 的耐腐蚀性 且在高温下会变为脆 性相 可以用各种磁性仪测 铁素体 但分散度较大 AWSWRC分委员会采用铁素体数FN来取代百分数铁素体 并清楚地表明 测定仪器已经按照WRC的方法进 了标定 铁素体数在10FN以下可被认为与以往采用的百分数铁素体相同 除E 310 E320等含镍 较高的焊条为纯奥氏体作者简介 安淑华 19652 女 汉族 京人 工程师 工学学士 1988 毕业于抚顺石油 学院 现从事物资供应工作 1994 xxChina AcademicJournal ElectronicPublishing House All rightsreserved ki 38 石 油 化 工 设 备 xx 第32卷焊条外 其余E300系列焊条均为低铁素体焊条 其铁素体数为4 10FN 而E2553和E2209等双相 锈钢焊条和铁素体数超过20FN 氮含 高可大幅降低铁素体数 如增加0110 的氮可降低8FN 可按焊缝金属的化学成分 通过某些组织图计算焊缝的铁素体含 AWS WRC 1988是预测以铁素体数为单位的铁素体图 比起德朗图来 该图的铁 素体预测值与实测值一致性较好 113 焊缝金属的韧性纯奥氏体焊缝金属在 196 低温下具有较好的韧性 但如果 锈钢焊缝金属中含有某些铁素 体 那么在 100 下首先要求化学成分合 匹配 才能符合侧向膨胀 0138mm的要 求 同时必须注意 碳和氮都对焊缝金属的韧性有较强的破坏作用 其含 必须降到最低 一般低碳焊缝中的氮含 应低于0106 镍是改善韧性的唯一元素 故可以选择镍含 偏上限的焊缝金属 铁素体是有害的 希望焊缝金属中无铁素体或者铁素体数 大于3FN 纯奥氏体的E316L焊缝金属成分最佳 碱性焊条比钛型焊条能 好地防止氮侵入焊缝金属 并且也可以焊 出低氧或夹杂物密度低的焊缝 这样就有可能获得有较高侧向膨胀 的焊缝金属 114 耐腐蚀试验该标准包括的焊条常用于耐腐蚀场合 但实际上 要求进 焊缝耐腐蚀试验 除非供需双方另有协定 一般仅对焊缝进 耐腐蚀试验 晶间腐蚀焊缝试样尺寸为13mm 50mm 614mm 用接头试样进 耐腐蚀试验 尽管接头设计和焊接工艺可以与生产中 的完全相同 但很难获得重复性好的综合性能数据 对焊缝金属应按文献 2 进 试验 2 锈钢焊丝和填充丝 3 钨极气体保护焊 GTAW 焊丝与熔敷金属化学 成分的差距最小 由此可知根据焊丝化学成分计算的铁素体含 与熔 敷金属上测得的铁素体含 之间差异最小 采用GTAW时碳损失超过0102 约为碳含 的1 2 例如碳含 为0106 的焊丝能产生碳含 为0104 的熔敷金属 另外 氮渗入约0102 而其它元素含 变化 大 对于熔化极气体保护焊 GMAW 来说 碳损失仅为GTAW的1 4 然而渗氮要严重得多 大约为0104 相当于损失3 4FN 氮的增加一般取决于焊接工艺 氮含 高可导致ER308和ER309一类填 充金属的焊缝中铁素体很少或者没有 埋弧焊 SAW 焊缝中元素的增减取决于所采用的焊剂 某些焊剂中有意增加了Nb和Mo 另外一些焊剂可能会烧损 氧化的元素 如铬 有些焊剂 太活泼 它们由含有的少 合金元素来弥补其烧损 这样可 形成与焊丝相近的焊缝熔敷金属 对气体保护焊采用光焊丝 如要求熔敷金属有一定的铁素体数 则必 须通过选择焊丝的化学成分来获得 在300系列的填充金属中 ER 308 ER308L和ER347焊丝铁素体含 约10FN DUIYU309焊丝约2FN ER 316 ER316L和ER309焊丝约5FN 除了SAW中的某些情况外 由于所采用的焊接方法和工艺所引起的化 学成分的变化 会导致熔敷金属的铁素体含 下降 焊丝和填充丝的工艺性212 采用GTAW时 优先选用直流 电极接负极 对厚度小于116mm的板材 优先采用氩气作保护气体 因薄板熔穿倾向 性小 对厚度较大的材 或自动焊 推荐采用氩 氦混合气体 此时熔深大 成 形好 采用GMAW时常用直流 焊丝接正极 对射流过渡的保护气体 常用氩气或氦加少 氧 对短 过渡 经常采用氦 氧和二氧化碳所组成的保护气体 能进 焊接的材 最小厚度为312 418mm 硅含 高可改善焊缝金属的 洗净和润湿性能 对于SHW 采用直流正接或交流 为减少硅 铬和其它元素的氧化 常 采用碱性或中性焊剂 当采0130 的焊丝 用酸性焊剂时 要求用w Si 213 焊缝金属的 学性能对符合该标准的填充金属焊制的焊缝 其抗拉强 度 弯曲性和低温冲击韧性与焊接过程中的各参数有关 例如电流 电压 焊接速度 保护介质和母材化学成分等 对在低温下应用的焊缝 通常GTAW和GMAW焊缝的冲击性能均优于SMAW 和SAW焊 锈钢焊丝和焊带的定义与 锈钢焊条相同 即这些填充金属 中的铬含 得小于1015 而铁含 必须超过任何其它元素 锈钢焊丝和填充丝的类别代号从字母ER开头 EQ表示焊带 可用一系列式子 或化学元素符号和L H等字母 或两者同时使用来 识别填充金属的化学成分 如ER308LMo中的L表示碳含 处于标准规定 的成分范围的下限 308表示填充金属的化学成分 Mo表示该焊丝中含 有钼 熔敷金属中的铁素体211 有关铁素体和铁素体数的阐述同 锈钢焊条 但焊接方法 焊接条件 及焊接工艺对焊缝熔敷金属化学成分和铁素体含 有很大影响 1994 xxChina AcademicJournal ElectronicPublishing House All rightsreserved ki 第3期 安淑华 ASME规范中 锈钢焊接材 的选用 39 缝金属的性能 3 锈钢药芯焊丝和药芯填充丝 4 类别代号以EXXXTX2X和RXXXT125表 示 E表示焊丝 R代表填充丝 T表示产品是药芯焊丝或填充丝 T后面 的1或0表示推荐的操作位置 化学成分用3 4位数来识别 在某些情况下 还采用附加的化学元素 符号和字母L或H L表示填充金属碳含 低 H表示碳含 处于合金类型 规定的上限 标准中要求的 锈钢药芯焊丝和药芯填充丝的保护介质 焊接极性及 焊接方法见表2 表2 锈钢药芯焊丝和药芯填充丝的保护介质 焊接极性及焊接方法AWS 类别EXXXTX21EXXXTX23护有效 故EXXXTO23熔敷金属中氮含 通常较 高 即为了控制焊缝金属铁素体含 EXXXTO23熔敷金属的化学成分必须 具有与EXXXTE21和EXXXTX24熔敷金属 同的铬钼比 E316LKTO23焊丝比其它EXXXTO23焊丝 能有效地保护电弧 并且 使氮 吸入 其铬钼比与EXXXTX21熔敷金属一样 采用此焊丝可达到控制铁 素体的目的 4 结语在按文献 1 选材时 如果对 锈钢焊缝金属的铁素体含 低温 冲击性能以及使用性能有特殊要求 则必须谨慎选用焊接材 文中所作的详细介绍 可以为 锈钢焊材的使用者提供参考 参考文献 1 ASME锅炉及压 容器第 卷C篇 焊丝 焊条与填充金属 xx S 2 ASTM A262 测定奥氏体 锈钢晶间破坏敏感性的标准方法 1998 S 3 ASME AWSA519 锈钢焊丝和填充丝技术条件 xx S 4 ASME AWSA512 弧焊用 锈钢药芯焊丝和钨极气体保护药芯外部保护 介质焊接极性DCEPDCEPDCEPDCEP焊接方法药芯焊丝弧焊药芯焊丝弧 焊药芯焊丝弧焊钨极气体保护焊药芯焊丝弧焊钨极气体保护焊 CO2 无 自保护 75 80 的EXXXTX24氩