淺談254SMO與S31254材質(zhì)的焊接工藝要點

國外進口的鋼材在進行焊接時，由于工藝的不成熟極易造成鋼材組織粗大，成分偏析和焊接變 形，從而導致其理化性能達不到設計者要求。所以下面我們將對此問題作個淺顯的探討。

對于許多化工企業(yè)的回收塔，尤其是以含氯 或氟等酸性介質(zhì)為主的，由于該類塔體內(nèi)裝有強 腐蝕性物料，很多的塔僅用1年左右的時間就被發(fā) 現(xiàn)該塔體的局部筒體及塔內(nèi)構件只剩下原厚度的 1/3,甚至穿透。此時就必須外補筒體及更換內(nèi)構 件，甚至整體報廢。主要由于塔筒體用的是316L的 不銹鋼板在含氯或氟的環(huán)境中受到強腐蝕作用， 可能只能維持較短的時間，而釆用254SMO與S31254材料則維持時間可增加3-5倍，由于該 類塔價值較高，這樣一來，就能大大減少補焊維 修或更換等給企業(yè)帶來的巨大經(jīng)濟損失。但對于 254SMO的焊接在國內(nèi)沒有足夠的焊接經(jīng)驗給我們借 鑒，雖然該材料具備良好的可焊接性，但焊接加 工過程中，須避免與銅/黃銅件的摩擦接觸，如果 這些在表面以金屬的形式出現(xiàn)，則在焊接、熱加 工成形和熱處理時會導致表面裂縫。它的這些新的工藝特點給我們帶來新的課題。

一、回收塔的主體材料是254SMO

該類回收塔的主體材料是254SMO是從瑞典進口 由Avesta集團研制的一種高合金奧氏體不銹鋼，其 在酸性有腐蝕的介質(zhì)和含Ci離子中具有優(yōu)良的耐晶 間腐蝕性能，同時具有優(yōu)良的抗點蝕、縫隙腐蝕 和應力腐蝕開裂性能。其供貨狀態(tài)為退火，另254SMO鋼板的化學成分（%）。如表1：

表1254SMO板的化學成分（%）

材質(zhì) C Si Mn s P Cr Ni Mo Cu N

SMO254 0.012 0.35 0.41 0.016 0.001 19.99 17.97 6.09 0.65 0.18

二、254SMO焊接工藝及要求

焊接方法在試驗時采用了手工電弧 焊，焊接設備選用ZX5-400硅整流電源焊機，焊接時釆用直流反接。因直流反接獲得的熱量不致太 高，不易產(chǎn)生粗大的過熱組織。且由于焊接時， 如果使用線能量較高，焊縫金屬在高溫停留時間 過長會出現(xiàn)粗大的柱狀晶過熱組織，在晶間形成 低熔點共晶，使得焊接接頭在該部分表現(xiàn)為應變 時效敏感，同時塑性大大降低，產(chǎn)生脆化（裂 紋）現(xiàn)象。如果使用線能量太低，接頭冷卻速度 加快，碳當量較高的鋼就易出現(xiàn)淬硬組織。因 此，借鑒成功的實踐經(jīng)驗可將線能量控制在 10~20kj/cm,層間溫度應控制在小于150°C。對于此類鋼，在國內(nèi)還沒有相匹配的 焊接材料，因此可釆用Avesta公司生產(chǎn)的相應焊 材，如P12-R（21Cr60Ni9Mo）焊條，.焊材經(jīng) 180—230°C 溫度烘干，且保溫2?3h后使用，由于P12?R焊條 是鋁合化的鐐基焊材，由其熔敷的焊縫金屬在含 氯化物的環(huán)境中具有很高的抗蝕性，因此可以達 到理想的表面防蝕效果。其化學成分見表2：

表2 P12-R鋼板的化學成分（%）

C Si Ma Cr  Mo Mb

<04 <0.3 0.2 21 64 S.S 3.5

（三） 用于回收塔的不銹鋼板料厚度，殼體 通常為8?12mm,內(nèi)構件通常為2?5mm。對于塔筒 體的對接焊縫，通常采用多道焊接，當焊接第二 層時，焊接方向應與第一層方向相反，以此類 推。每層焊接接頭應錯開15?20啞；若釆用兩人同 時焊接的，兩名焊工在焊接時的焊接電流、焊接 速度和焊接層數(shù)應保持一致。對于筒體與塔內(nèi)支 承圈、受液盤等塔內(nèi)構件的焊接，由于板厚較 薄，且采用角焊，通常采用單層雙面焊，正面全 焊，反面斷焊；宜先焊反面，再焊正面，并采用 交叉對稱焊，焊腳高度為母材厚度。這樣對于控 制焊接變形的效果較佳。

（四）254SMO焊接時需注意線能量的控制，以 防止焊縫金屬不必要的稀釋，并保證焊縫質(zhì)量性 能。為控制線能量，要求焊接電流不宜太大，選 取電流調(diào)節(jié)獲得平衡的焊弧，通常選取60?100A左 右為宜，焊接速度可稍快，同時焊道要求狹窄， 以不超過3倍焊條直徑為宜，焊接時避免焊條擺 動，即可保證熔敷金屬與母材良好熔化。

（五）254SMO焊接工藝參數(shù)。見表3：

表3焊接主要工藝參數(shù)的選用

表3可向上海墨鉅特殊鋼客服索要。

（六）原回收塔內(nèi)需要更換的塔內(nèi)件都需要用機械方法或用碳弧氣刨刨完后，但須打磨掉滲碳 層，以免含C過高產(chǎn)生裂紋。對于使用碳弧氣刨清根的，可在使用碳弧氣刨清根結束后，對焊縫進行機械打磨，清理焊縫表面滲碳，露出金屬光澤，防 止表層碳化嚴重造成裂紋，遠離腹板的坡口焊接應 一次焊完，最后再焊接靠近腹板坡口的剩余部分。

采用上述工藝后的254SMO,能將焊接變形控制 在最低程度，并有效避免了熔敷金屬及熱影響區(qū)的焊接裂紋，更重要的是為將來獲得更成熟的焊接工藝奠定了基礎，以及焊接類似金屬材料提供了經(jīng)驗借鑒。

三、254SMO結論

（一） 在進行這類進口材料的焊接時，對于焊 材的選用尤為重要?？蓮幕瘜W成分及物理性能的 匹配來選用。

（二） 應正確選用焊接電流和電壓，以及焊接 速度，從而控制其線能量，最終達到控制其組織 性能的效果。

（三）焊接時還應把握好焊接順序和均勻 度，從而有效地控制焊接變形。晶界需要消耗大量的能量，因此針狀鐵素體具有很 高的抗解離斷裂的能力⑷。因此，在工程實際中選 擇合適的焊接工藝，焊接構件就能夠獲得較為理想 的力學性能。

圖2 D級鋼焊接接頭顯微組織，可向上海墨鉅索取。

四、254SMO結論

(一)采用YCJ501 - 1焊絲焊接熱軋態(tài)船用D級 鋼板時’焊接接頭具有較咼的抗拉強度’較高的低 溫沖擊韌性，焊接接頭最高硬度小于35OHV。

(二)船用D級鋼CO氣體保護焊的焊縫組織為 針狀鐵素體、先共析鐵素體和少量的粒狀貝氏體，熱影響區(qū)組織為鐵素體、珠光體和少量針狀鐵素 體。針狀鐵素體的存在是接頭具有良好力學性能的主要原因。