奥氏体不锈钢S31608焊接工艺及接头性能

　　李战斌柳云天徐祥久刘海

　　关键词：奥氏体不锈钢;焊接工艺;晶间腐蚀;S31608

　　Abstract：AnewweldingprocedurewasestablishedbasedonthecharacteristicsofausteniticstainlessS31608withhighcarboncontent.TheprocedurecombinedwithmanualTIGwelding，shieldedmetalarcwelding，andsubmerge-arcwelding，togetherwithweldingwireER316HandweldingrodE316H-16，wasappliedtotheweldingprocedure.ThequalificationofweldedjointwasqualifiedwithRTandPT.Themechanicalproperty，intergranularcorrosioninspectiontestandmicrostructuretestwereconducted.Theexperimentalresultsshowedthattheweldwasmadeupofausteniteandferrite，thestrengthandcorrosionresistanceofweldwereofexcellentperformance.Theexperimentalresultsmettheengineeringrequirements.

　　奥氏体不锈钢由于其良好的力学性能，耐高温、耐腐蚀性能，在石化容器制造中获得广泛应用，常见奥氏体不锈钢包括304L，316L等。S31608的含碳量为0.04%～0.08%，相对304L，316L而言，较高的碳含量可以提高不锈钢的高温强度和抗氧化性能，可用于高温结构，但是较高的含碳量会影响不锈钢的焊接性能和耐蚀性能[1]。由于含碳量超过0.03%的非稳定性的奥氏体不锈钢（不含Ti或Nb的牌号），在650℃以上加热时，或者缓慢冷却通过这个温度区间时，将会在晶界析出铬的碳化物，并造成最邻近的区域Cr贫化使得这些区域对腐蚀敏感，即发生敏化作用。所以S31608奥氏体不锈钢比低含碳量的304L，316L奥氏体不锈鋼更容易发生晶间腐蚀。

　　1焊接工艺及材料

　　1.1试验材料

　　1.2焊接工艺

　　焊接时，根部首先用手工钨极氩弧焊焊接两层，实现单面焊双面成形，焊接过程中进行背面气体保护;第3～8层采用焊条电弧焊，第3层使用3.2mm焊条填充，第4～8层使用4.0mm焊条填充;其余使用埋弧焊填充盖面。具体焊接参数见表2。焊接过程中控制层间温度上限为150℃。

　　3.1弯曲和力学性能检验

　　对SMAW和SAW部位焊接接头进行硬度检验，结果如图2所示，焊缝硬度值略高于母材及热影响试验区。

　　对焊接接头进行宏观检验，如图3所示。由宏观照片可以看出焊缝焊道分布清晰，焊道间不存在未熔合、未焊透的现象，焊缝和热影响区均无裂纹、气孔等缺陷。

　　对焊接接头进行微观金相组织观察，包括母材、焊缝和热影响区，如图4所示。

　　图4b为焊缝金属金相组织，奥氏体枝晶比较均匀，也没有明显的粗化，焊缝组织为几乎平行的柱状晶及二次结晶形成的胞状晶，残余铁素体沿晶界分布，这是因为奥氏体钢的热膨胀系数小，导热性差，熔池冷却速度慢、温度梯度小，使得晶粒一次结晶长大为柱状晶，残余铁素体沿晶界分布，由于铁素体强烈形核效果，熔池冷却过程中，晶粒沿晶界二次结晶形成细小胞状晶，并沿晶界生长。奥氏体不锈钢焊缝熔敷金属中含适量的铁素体有利于提高焊缝抗热裂纹和晶间腐蚀的能力。

　　3.4晶间腐蚀试验

　　该工艺采用手工钨极氩弧焊、焊条电弧焊和埋弧焊组合的焊接方法，采用较小线能量，控制较低的层间温度，能够获得合格的奥氏体不锈钢S31608焊接接头。焊接接头的力学性能优良，抗拉强度达到614MPa，焊缝组织为奥氏体和铁素体，宏微观组织完好无缺陷，抗晶间腐蚀性能优良，满足奥氏体不锈钢S31608工程应用要求。

　　[2]徐祥久，孙伟，黄超.316L奥氏体不锈钢厚板焊接工艺及接头性能研究[J].锅炉制造，2015（3）：45-47.