ASME规范中不锈钢焊接材料的选用

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 标 准 化 　　收稿日期 : 2002212225 作者简介 : 安淑华 (19652) ,女 (汉族) ,北京人 ,工程师 ,工学学士 ,1988 年毕业于抚顺石油学院 ,现从事物资供应工作。 文章编号 : 100027466 (2003) 0320037203 ASME 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 中不锈钢焊接材料的选用 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 ,常忽略不锈钢焊接材料的特殊性能。对不锈钢焊条、焊丝、填充丝和 药芯焊条的选用作了详细介绍 ,可以为不锈钢焊材的使用者提供参考。 关 　键 　词 : 不锈钢 ;焊接材料 ;ASME规范 ;选用 中图分类号 : TG 42 　　　文献标识码 : B 　　我国许多不锈钢压力容器、管道及制品正逐步 采用 ASME钢材 ,但在执行 ASME 锅炉及压力容器 规范第 Ⅱ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料及焊缝熔金属的化学成 分和力学性能 ,而忽视了铁素体含量、低温冲击性能、 耐腐蚀性能以及使用性能等。文中就不锈钢焊条、焊 丝、填充丝和药芯焊条的选用作了较详细的介绍。 1 　不锈钢手工电弧焊焊条 111 　焊条分类及性能 属 ASME/ AWS A514 规定的焊条 ,其熔敷的焊 缝金属铬含量必须不小于 1015 % ,并且铁含量应超 过其它任何元素的含量。 该 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 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 E308、 E308L、E308H 和 E308Mo 等。E308L 的化学成分中 除限制碳含量外 ,其余与 E308 相同 ,用此焊条熔敷 的焊缝碳含量不大于 0104 % ,从而可以在没有 Nb、 Ti 等稳定元素的情况下 ,提高抗晶间腐蚀能力。 E308H的化学成分中除允许的碳含量限制在 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量。 除 E4102XX和 E4302XX类别外 ,其它不锈钢焊 表 1 　不锈钢手工电弧焊焊条类别和焊条名称 序号 焊条类别　　 焊条名称 1 E2092XX、E2192XX、E2042XX、E3072XX 铬2镍2锰2氮和铬2镍2锰奥氏体不锈钢焊条 2 E3082XX、E3092XX 铬 192镍 9 型和铬 252镍 13 型不锈钢焊条 3 E3102XX 铬 252镍 20 型纯奥氏体不锈钢焊条 4 E3162XX、3172XX 铬 182镍 122钼型不锈钢焊条 5 E3202XX 铬 192镍 352钼 2 型不锈钢焊条 6 E4102XX、E4302XX 铬 13 和铬 17 型不锈钢焊条 7 E22092XX、E25532XX 双相不锈钢焊条 条焊后均不进行处理。对不锈钢焊条 ,一般需进行 焊缝金属化学分析、全焊缝金属拉伸试验和角焊缝 试验。进行角焊缝试验是考核焊条的 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 性 ,要求 焊缝不得有裂纹和其他会影响强度的开口性缺陷。 112 　熔敷金属中的铁素体 铁素体对降低焊缝金属中的裂纹和微裂纹倾向 有好处 ,但不是必不可少。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 可破坏材料的耐腐蚀性 ,且在高温下会变为脆性相。 可以用各种磁性仪测量铁素体 ,但分散度较大。 AWS WRC 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 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 进行了标定。铁素体数在 10 FN 以下可被认为 与以往采用的百分数铁素体相同。 除 E310、E320 等含镍量较高的焊条为纯奥氏体 第 32 卷 　第 3 期 2003 年 5 月 　　　　　　　 　　　　　 　石 　油 　化 　工 　设 　备 PETRO2CHEMICAL EQUIPMENT　　 　　　　 　　　　　　Vol132 　No13　May 　2003 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 焊条外 ,其余 E300 系列焊条均为低铁素体焊条 ,其 铁素体数为 4～10 FN ,而 E2553 和 E2209 等双相不 锈钢焊条和铁素体数超过 20 FN。氮含量高可大幅 降低铁素体数 ,如增加 0110 %的氮可降低 8 FN。 可按焊缝金属的化学成分 ,通过某些组织图计 算焊缝的铁素体含量。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 ,但如果不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理匹配 ,才 能符合侧向膨胀量 0138 mm 的要求 ,同时必须注意 : ①碳和氮都对焊缝金属的韧性有较强的破坏作用 , 其含量必须降到最低 ,一般低碳焊缝中的氮含量应 低于 0106 %。②镍是改善韧性的唯一元素 ,故可以 选择镍含量偏上限的焊缝金属。③铁素体是有害 的 ,希望焊缝金属中无铁素体或者铁素体数不大于 3 FN。④纯奥氏体的 E316L 焊缝金属成分最佳。⑤ 碱性焊条比钛型焊条能更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量的焊缝金属。 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 上不要求进行焊缝耐腐蚀试验 ,除非供需双方另有 协定。一般仅对焊缝进行耐腐蚀试验 ,晶间腐蚀焊 缝试样尺寸为 13 mm ×50 mm ×614 mm。若用接头 试样进行耐腐蚀试验 ,尽管接头 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 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 ]进行试验。 2 　不锈钢焊丝和填充丝[3 ] 不锈钢焊丝和焊带的定义与不锈钢焊条相同 , 即这些填充金属中的铬含量不得小于 1015 % ,而铁 含量必须超过任何其它元素。 不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 表示碳含量处于 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。 211 　熔敷金属中的铁素体 有关铁素体和铁素体数的阐述同不锈钢焊条 , 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量有很大影响。 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 的铁素体含量与熔敷金属上测得的铁素体含量之间 差异最小。采用 GTAW 时碳损失超过 0102 % ,约为 碳含量的 1/ 2。例如碳含量为 0106 %的焊丝能产生 碳含量为 0104 %的熔敷金属。另外 , 氮渗入约 0102 % ,而其它元素含量变化不大。 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 3～4 FN。氮的增加一般取决于 焊接工艺 ,氮含量高可导致 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 些焊剂可能会烧损易氧化的元素 ,如铬。有些焊剂 不太活泼 ,它们由含有的少量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 , ER308、ER308L 和 ER347 焊丝铁素体含量约 10 FN ,DUIYU309 焊丝 约 2 FN ,ER316、ER316L 和 ER309 焊丝约 5 FN。 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 金属的铁素体含量下降。 212 　焊丝和填充丝的工艺性 采用 GTAW 时 ,优先选用直流 ,电极接负极。 对厚度小于 116 mm 的板材 ,优先采用氩气作保护气 体 ,因薄板熔穿倾向性小。对厚度较大的材料或自动 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 ,常用氩气或氦加少量氧。对短路 过渡 ,经常采用氦、氧和二氧化碳所组成的保护气 体。能进行焊接的材料最小厚度为 312～418 mm , 硅含量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 用酸性焊剂时 ,要求用 w (Si) ≤0130 %的焊丝。 213 　焊缝金属的力学性能 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 ·83· 　　　　石 　油 　化 　工 　设 　备 　　　　　　　　　　　　　　2003 年 　第 32 卷 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 缝金属的性能。 3 　不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 碳含量低 ,H表示碳含量处于合金类型规定的上限。 标准中要求的不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 　不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 外部保护介质 焊接极性 焊接方法 EXXXTX21 　　CO2 DCEP 药芯焊丝弧焊 EXXXTX23 　　无 (自保护) DCEP 药芯焊丝弧焊 EXXXTX24 75 % ～ 80 % 的氩 ,其余为 CO2 DCEP 药芯焊丝弧焊 RXXXTX25 　　100 %氩 DCEP 钨极气体保护焊 EXXXTX2G 　　不作规定 不作规定 药芯焊丝弧焊 RXXXTX2G 　　不作规定 不作规定 钨极气体保护焊 　　EXXXTE21 和 EXXXTX24 的化学成分要求相似 , 而 EXXXTO23 化学成分的要求与前 2 种不同。由于 单一的渣系自保护不如渣系与外部保留气的联合保 护有效 ,故 EXXXTO23 熔敷金属中氮含量通常较高。 即为了控制焊缝金属铁素体含量 , EXXXTO23 熔敷 金属的化学成分必须具有与 EXXXTE21 和 EXXXTX2 4 熔敷金属不同的铬钼比。E316LKTO23 焊丝比其它 EXXXTO23 焊丝更能有效地保护电弧 ,并且不使氮 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 ,如果对不锈钢焊缝金属的 铁素体含量、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料。文中所作的详细介 绍 ,可以为不锈钢焊材的使用者提供参考。 参考文献 : [1 ] 　ASME锅炉及压力容器第 Ⅱ卷 C 篇 ,焊丝、焊条与填充金属 , 2001[ S] . [2 ] 　ASTM A262 ,测定奥氏体不锈钢晶间破坏敏感性的标准方法 , 1998[ S] . [3 ] 　ASME/ AWS A519 ,不锈钢焊丝和填充丝技术条件 ,2001[ S] . [4 ] 　ASME/ AWS A512 ,弧焊用不锈钢药芯焊丝和钨极气体保护药芯 填充丝技术条件 ,2001[ S] . (张编) ·93·第 3 期 　　　　　　　　　　　　　　安淑华 :ASME规范中不锈钢焊接材料的选用