固溶處理對s32750雙相不銹鋼焊縫組織和性能的影響(武進)

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1、固溶處理對S32750雙相不銹鋼焊縫組織和性能的影響宋建新1、朱秋華1、謝飛2、徐奇1、袁勝11)江蘇武進不銹股份有限公司，江蘇常州2131112)常州大學(xué)，江蘇常州213164摘要：采用金相顯微觀察、X射線衍射、極化曲線測試、機械性能測試等試驗方法研究固溶熱處理對S32750雙相不銹鋼焊接鋼管焊縫性能、組織和相結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。結(jié)果表明：固溶處理顯著改善焊縫的低溫沖擊韌性與耐腐蝕能力；焊縫各區(qū)域處理前后的相結(jié)構(gòu)類型一樣，但鐵素體、奧氏體相對含量有差異，這種差異對焊縫各區(qū)域本身耐蝕性影響不大。關(guān)鍵詞：雙相不銹

2、鋼,焊縫,相結(jié)構(gòu),機械性能,耐腐蝕性能,固溶處理前言S32750超級雙相不銹鋼相當于中國新國標牌號022Cr25Ni7Mo4N，歐標牌號X2CrNiMoN25-7-4，1.4410等，因其高Cr、高Mo及含氮的成分特點，具有比普通雙相鋼更高的強度、抗點蝕、抗縫隙腐蝕和抗應(yīng)力腐蝕開裂能力，且有比奧氏體不銹鋼更低的熱膨脹系數(shù)和更高的熱導(dǎo)率，被應(yīng)用于化工、石化、海水處理設(shè)備等。工程中使用的大口徑雙相不銹鋼管大多是以焊接方式生產(chǎn)，焊縫質(zhì)量的優(yōu)劣是影響雙相不銹鋼焊管質(zhì)量的重要因素。本文研究和評估固溶處理對S32750

3、雙相不銹鋼焊接鋼管焊縫組織和性能的影響規(guī)律，期望能為相關(guān)設(shè)計、生產(chǎn)提供參考。1.試驗材料與方法1.1試驗材料的成分和性能試驗材料采用進口的經(jīng)過固溶處理的S32750鋼板，其耐點蝕當量（PREN）為41.3，厚度12mm，化學(xué)成分及常規(guī)性能見表1和表2。表1S32750鋼板的化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)，%）Table1ChemicalcompositionofS32750(massfraction,%)CMnPSSiNiCrMoNCu0.0110.8130.0270.0010.4756.5125.063.6720.2

4、60.16210表2S32750鋼板的常規(guī)性能Table2PropertiesofS32750抗拉強度RmMPa屈服強度Rp0.2MPa延伸率A%腐蝕失重1）mdd低溫沖擊韌性Akv（-46℃）J832655411.043＞2901）按照按照ASTMA923的C法，試驗溫度為40℃±1℃。1.2焊接工藝S32750鋼板焊縫制備工藝：以等離子焊打底焊接，再采用Φ2.4mm的ER2594焊絲以氬弧焊的方法焊接2道，焊絲成分見表3，焊接示意圖見圖1。圖1焊接示意圖表3ER2594焊絲的化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)，%）Ta

5、ble3ChemicalcompositionofER2594(massfraction,%)CMnPSSiNiCrMoNCuNb+TaW0.0110.880.0230.0010.329.7725.463.6720.2360.610.010.491.3試驗方法焊接后的試板分為兩組，一組直接進入后續(xù)試驗，另一組進行固溶+水冷處理，固溶溫度為1080℃。采用CHT4萬能試驗機進行室溫拉伸試驗；在JB-300B型沖擊試驗機上進行-46℃低溫沖擊試驗，試驗按照ASTMA370標準執(zhí)行，試驗尺寸為10×10×55mm

6、，V型缺口。采用金相顯微鏡觀察焊縫熱處理前后的組織，以X射線衍射儀分析焊縫三個區(qū)域的相結(jié)構(gòu)特性（Cu靶，Ka，100mA靶電流）。按ASTMA923的C法的化學(xué)浸泡法和電化學(xué)方法測定焊縫試板（含焊縫及部分基體）固溶前后的耐孔蝕性能；測試焊縫不同部位（圖2中1、2、3位置）分別在2種腐蝕溶液（1.0mol/L的NaCl、0.2mol/L的H2SO4）中的極化曲線，掃描速率：1mV/s。10圖2焊縫取樣的三個部位2試驗結(jié)果及分析2.1組織圖3給出了焊縫不同區(qū)域固溶處理前后的顯微組織。固溶處理前，焊縫不同區(qū)域奧氏

7、體相對量較低，也較細小，在有的區(qū)域甚至以非常細小的顆粒狀存在。這主要是因為焊縫凝固后由高溫快速冷卻，使得高溫鐵素體難以向奧氏體轉(zhuǎn)變。因為奧氏體向鐵素體相的轉(zhuǎn)變屬于擴散控制的轉(zhuǎn)變過程，焊接后的快速冷卻無法使相變達到平衡狀態(tài)?！?】固溶處理后奧氏體相對量顯著增加，但在形態(tài)、大小及分布上與母材的存在較大差異,有的為針狀或羽毛狀（見圖3b、3d、3f、3h）。較之母材（見圖4a和4b），焊縫組織整體較粗大。圖3c氬弧焊和圖3g等離子兩種焊接工藝未固溶處理的焊接熱影響區(qū)（HAZ）大小有顯著的區(qū)別。氬弧焊相對于等離子焊

8、接工藝有相對較小的熱輸入，因此氬弧焊的熱影響區(qū)比等離子焊的小。此外，HAZ的相比例與焊接熱輸入有密切關(guān)系，采用高熱輸入焊接時，HAZ在高溫停留的時間較長，有利于F→A轉(zhuǎn)變?！?】同樣，圖3a氬弧焊和圖3e等離子焊接工藝未固溶處理的焊縫，由于熱輸入的不同，其A含量顯著不同，而在固溶處理后這種差別變小，見圖3b和圖3f，但是奧氏體相尺寸有所不同。雙相不銹鋼的焊接主要是控制焊后熱影響區(qū)具有合適的相比例，防止融合線和熱影