本科毕业论文---双相不锈钢的焊接工艺研究.doc
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1、学 号1010131030_毕 业 论 文(设计) 课 题 双相不锈钢的焊接工艺研究 学生姓名 罗 浩 院 部 机械工程学院 专业班级 10金属材料工程(2)班 指导教师 杨 付 双 二一四年 六 月双相不锈钢的焊接工艺研究摘 要双相不锈钢是由奥氏体和铁素体两相组织按一定比例所组成,它兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的性能。与单相组织的不锈钢相比较,具有强度高的特征。近年来,双相不锈钢应用范围迅速扩大,已成为奥氏体不锈钢在许多应用领域最有力的竞争对手。本论文首先介绍双相不锈钢的定义、分类和性能以及其内部组织和化学成分,并且具体对每一种化学成分进行介绍.然后阐述针对不同的双相不锈钢焊接方法的选择,
2、焊接设备的选用,焊接材料的选择,焊接工艺参数的制定等等.最后以2205双相不锈钢为例重点阐述其焊接工艺研究。关键词:焊接工艺;焊接参数;焊条电弧焊。The Welding Process ofduplex stainless steelAbstract Duplex stainless steel is made of austenite and ferrite two-phase structure composed by a certain percentage, which combines the performance of austenitic stainless steel an
3、d ferritic stainless steels. Compared with the single phase stainless steel with high strength characteristics. In recent years, the rapidly expanding range of applications of duplex stainless steel, austenitic stainless steel has become the most powerful competitor in many applications. This paper
4、introduces the definition of duplex stainless steel, classification and performance as well as its internal organization and chemical composition, and specific chemical constituents for each presentation. Then explained the choice for choosing different methods of duplex stainless steel welding, wel
5、ding equipment, Finally in 2205 as an example focuses on the selection of welding parameters for welding materials, etc. to develop their research welding process.Keyword:Welding process; Process parameters; SMAW目 录摘要Abstract第1章 双相不锈钢11.1 双相不锈钢的定义和分类11.1.1 双相不锈钢的定义11.1.2 双相不锈钢的分类11.2 双相不锈钢的组织和性能11.2
6、.1 双相不锈钢的基本组织特征11.2.2 双相不锈钢的基本性能11.3 双相不锈钢的化学成分2第2章 双相不锈钢的焊接42.1双相不锈钢的焊接材料及选用42.1.1 双相不锈钢的焊接材料42.1.2 对焊缝金属的要求42.1.3 焊接材料的选用52.2 双相不锈钢的焊接方法62.2.1 焊接方法的选择62.2.2 双相不锈钢常用的焊接方法72.2.3 多层焊和工艺焊缝82.2.4 几种双相不锈钢焊接接头的性能82.3 双相不锈钢的焊接工艺要点92.4 双相不锈钢焊缝金属的力学性能10第3章 SAF2205双相不锈钢的焊接113.1 SAF2205双相不锈钢的概述113.2 SAF2205双相
7、不锈钢的焊接特点123.3 SAF2205双相不锈钢的焊接技术123.4 SAF2205双相不锈钢的焊接方法133.4.1 SAF2205双相不锈钢焊接方法概述133.4.2 SAF 2205双相不锈钢的焊条电弧焊133.4.3 SAF 2205双相不锈钢的埋弧焊163.4.4 2205双相不锈钢的TIG焊17结论19参考文献20致谢21插图清单图 2-1 2205双相不锈钢的金相组织11表格清单表 1-1 各类型双相不锈钢的化学成分3表 2-1 双相不锈钢的焊接材料熔敷金属的化学成分4表 2-2 各类双相不锈钢焊接材料的选用6表 2-3 典型的双相不锈钢推荐的最佳的焊接线能量和层间温度7表
8、2-4 焊缝金属中的N含量和奥氏体含量8表 2-5 焊缝金属中的铁素体含量、化学成分和力学性能9表 3-1 00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的化学成分11表 3-2 00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的室温力学性能11表 3-3 SAF2205双相不锈钢焊缝金属冲击功技术标准12表 3-4 SAF2205双相不锈钢熔敷金属化学成分14表 3-5 SAF2205双相不锈钢熔敷金属力学性能14表 3-6 焊条电弧焊焊接参数14表 3-7 焊条电弧焊焊接接头铁素体含量及性能15表 3-8 AVESTA2205/ AVESTA805熔敷金属化学成分16表 3-9 AVESTA2205/ AVES
9、TA805熔敷金属力学性能16表 3-10 2205双相不锈钢SAW焊焊接参数16表 3-11 焊接接头性能16表 3-12 TIG焊熔敷金属化学成分17表 3-13 TIG焊熔敷金属力学性能17表 3-14 TIG焊焊接参数18铜陵学院毕业论文(设计)第1章 双相不锈钢1.1双相不锈钢的定义和分类1.1.1双相不锈钢的定义所谓双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半,一般量少相的含量也需要达到30%。在含C较低的情况下,Cr含量在18%28%,Ni含量在3%10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更
10、高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。1.1.2双相不锈钢的分类双相不锈钢一般可分为四类:第一类低合金型,代表牌号UNSS32304,钢中不含钼,PREN:24-25,耐应力腐蚀方面可代替AISI304或是316使用。第二类中合金型,代表牌号UNSS31803,PREN:32-33耐蚀性能介于AISI316L和6%MO+N奥氏体不锈钢之间。第三类高合金型,一般含25%Cr,还含有钼和氮,有的还
11、含有铜和钨,标准牌号有UNSS32550,PREN:38-39耐蚀性能高于22%Cr双相不锈钢。第四类超级双相不锈钢型,含高钼和氮,标准牌号有UNSS32750,有的也含钨和铜,PREN40可使用于苛刻的介质条件,具有良好的耐蚀与力学综合性能,可与超级奥氏体不锈钢相媲美1。(注:PREN:孔蚀抗力当量值)1.2双相不锈钢的组织和性能1.2.1双相不锈钢的基本组织特征双相不锈钢是由40%60%的铁素体加体积分数为60%40%的奥氏体组成的,因此又称奥氏体-铁素体双相不锈钢。双相不锈钢兼具奥氏体不锈钢具有的优良的塑性、韧性与铁素体系不锈钢具有的抗应力腐蚀裂纹性能。此外,由于其组织是双相的微细化组织
12、,所以,与单相组织的不锈钢相比较,具有强度高的特征(屈服强度是耐腐蚀性能相当的高合金化奥氏体不锈钢的2倍)。由于双相不锈钢具有奥氏体和铁素体双相组织结构,因而那它也兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点,双相不锈钢与铁素体和奥氏体不锈钢相比,具有无可比拟的特点。与铁素体不锈钢相比,奥氏体-铁素体双相不锈钢的韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀性和焊接性均显著提高;同时,它也保留了铁素体不锈钢的一些特点,如475脆性、在铁素体中析出相的脆化现象、热导率高、线涨系数小、具有超塑性、有磁性等。与奥氏体不锈钢相比,奥氏体-铁素体双相不锈钢的强度高,特别是屈服强度高,且耐晶间腐蚀、耐应力腐蚀、耐疲劳腐蚀等有
13、明显改善。目前用它替代奥氏体不锈钢作为耐应力腐蚀设备的材料已成为趋势。1.2.2双相不锈钢的基本性能 所谓双相不锈钢即其金属组织为奥氏体和铁素体各约占一半,或者其中之较少相的含量至少也有30%的不锈钢。因此,双相不锈钢的性能也是综合了奥氏体和铁素体组织的性能。将奥氏体不锈钢所具有的优良的韧性和焊接性与铁素体不锈钢的高强度和耐氯化物应力腐蚀性结合在一起2。奥氏体-铁素体双相不锈钢具有如下的基本性能:有良好的耐氯化物应力腐蚀裂纹的能力。有较好的抗点蚀缝隙腐蚀性能,优于奥氏体不锈钢。有良好的耐腐蚀疲劳和耐磨损腐蚀性能。结合力学性能好。有较高的强度,屈服强度是18-8型奥氏体不锈钢的约两倍。 焊接性好
14、,热裂倾向小。一般不需要焊前预热和焊后热处理,可与18-8型奥氏体不锈钢及碳钢进行异种钢焊接。低铬的双相不锈钢热加工温度范围比18-8型奥氏体不锈钢宽,抗力小,高铬的双相不锈钢热加工比18-8型奥氏体不锈钢难。双相不锈钢比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大。与奥氏体不锈钢相比,双相不锈钢的热导率大,线涨系数小。仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆化倾向,不宜在高于300的温度下使用。若铬含量较低,脆性相析出的危害性较小。1.3双相不锈钢的化学成分 双相不锈钢一般可分为四类,按其分类,各类型双相不锈钢的化学成分如表1-1所示:表1-1双相不锈钢的化学成分表【2】类别标准商业牌号化学成分1%孔蚀当量低合
15、金型UNS S32304SAF23040.032340.10.10.224W.Nr1.4362UR 35NSS 2327中合金型UNSSAF22050.032252.80.1532/33SS 2377UR45N+0.0322.863.30.1835/36UNS S315003RE600.0318.552.70.129WNr1.4417A903UNS S 3290010RE510.08254.51.530W.Nr1.4460SS 2324AISI 329UR500.06217.52.51.529UNS S32950Carp7Mo+0.03274.81.750.2535高合金型UNS S32550
16、Ferralium0.0525630.181.83738UNS S31250DP30.0325730.160.537UR47N0.03256.530.2238/39W.Nr14507UR52N0.03256.530.171.538VS250.03256.530.1838超级DDSUNS S32760Zeron1000.032573.50.240.70.74041.5W.Nr1.4501UNS S32750SAF25070.032573.80.2841W.Nr1.4410UR47N+SS 2328UNS.S32550UR52N+0.032573.50.251.541W.Nr1.4507UNS.S
17、32740DP3W0.03730.2723942.5第2章 双相不锈钢的焊接2.1双相不锈钢的焊接材料及选用2.1.1双相不锈钢的焊接材料双相不锈钢的焊接材料列入标准的不多,目前国内外已开发出各种双相不锈钢用的焊接材料,具体有电弧焊用焊条。气体保护焊用实心焊丝和药芯焊丝。埋弧焊用焊丝和焊剂、堆焊用焊丝和焊带等。表2-1所示为国外(以瑞典Sandvik公司为代表)常用双相不锈钢所采用的填充材料的牌号及典型的化学成分。表2-1瑞典研制的双相不锈钢的焊接材料熔敷金属的化学成分(质量分数)【3】类别牌号CSiMnSmaxPmaxCrNiMoN实芯焊丝22.8.3.L0.020.51.60.0250.0
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