奥氏体不锈钢S31608焊接工艺及接头性能

奥氏体不锈钢S31608焊接工艺及接头性能
李战斌1,柳云天1,徐祥久12,刘海12
（1.哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150046；
2.高效清洁燃煤电站锅炉国家重.实验室，黑龙江哈尔滨150046）
摘要：根据奥氏体不锈钢S31608较高含碳量的特性，制定了合理的焊接工艺参数。

试验采用手工鸨极就弧焊、焊条电弧焊和埋弧焊组合的焊接方法，采用焊丝ER316H"焊条E316H-16进行焊接，得到RT,PT检验合格的焊接接头，并对焊接接头的常温力学性能、耐晶间腐蚀性能及微观组织进行了试验和分析#试验结果表明，采用该焊接工艺参数可以获得优质的焊接接头，焊缝金相组织为奥氏体+$铁素体双相组织，焊缝强度及耐蚀性能良好，满足工程应用的要求#
关键词：奥氏体不锈钢；焊接工艺；晶间腐蚀；S31608
中图分类号：TG406
Welding procedure and joint propertiee of austenitic stainlese S31608
Li Zhanbin1，Liu Yunhan1，Xu Xiangjin1，2，Liu Hai1，2
(1.Harbin Boiler Company Limited，Harbin150046，Heilongjiang，China;
2.State Key Labvatoa—Efficient and Clesn Coal-5red Utility Boilers，Harbin150046，Heilongjiang，China)
Abstract:A new welding procedure was established based on the characteristics of austenitic stainless S31608 with high corbon content.The procedure combined with manut TIG welding，shielded meth arr welding，and submerae-5rr welding，together with welding wire ER316H and welding ad E316H-16，was appied to the welding procedure.The qualification of welded joint was qualiaed with RT and PT.The mechanicol property，interaanulaa covosion inspection test and micastactua test were conducted.The experimenta-results showed that the weld was made up of austenite and ferrite，the strength and covosion resistance of weld were of excellent perfoaiance.The experimenta-results met the engineering requirements.
Key words：austenitic stainless;welding procedure;interaanulaa covosion；S31608
0前言
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650U以上加热时,或者缓慢冷却通过这个温度区间时，将会在晶界析出锯的碳化物，并造成最邻近的区域Ca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
2020年第5期45
不锈钢更容易发生晶间腐蚀。

焊头的性氏体不产品的整体可靠性，因此，研究S31608氏体不的焊接性,选择合适的焊接材料，制理的焊方案，S31608奥氏体不锈钢产品质量的#
1焊接工艺及材料
焊试验采用板状试件，进行平焊位置对接试验，焊接方法为M-GTAW+SMAW+SAW#焊接完成后对焊缝进行100%PT和100%RT检验，无损检验合格后，进行力学性能检验、晶间腐蚀检验和宏微观性能检验#1.1试验材料
试验采用S31608试板，试板规格为600mm x150 mm,厚度32mm。

根试板的化学成分选择匹配的焊材，氟弧焊焊丝采用ER316H，规格为！2.4mm；焊条采用E316H-16,规格为!3.2mm，!4.0mm;埋弧焊焊丝为ER316H，规!3.2mm#试板和焊材的化学成分见表1#表1可见，奥氏体不S31608和焊材中添加了2.00%-3.00%的Mo元素，使其具有优秀的耐蚀性、耐高温和抗蠕变性能，而0.04%-0.08%的较高，降低可焊性，生敏化作用，产生腐蚀#
表1试板和主要焊材的化学成分（质量分数,％）
材C Mn P S Si Cs Mc Ni S316080.04-0.08!2.00!0.040!0.030!0.7516.00-18.00 2.00-3.0010.00-14.00 E316H-160.04-0.080.5-2.5!0.030!0.020!1.0017.00-20.00 2.00-3.0011.00-14.00 ER316H0.04-0.080.5-2.5!0.030!0.020!1.0017.00-20.00 2.00-3.0011.00-14.00 1.2焊接工艺
焊接坡口示意图如图1所示，焊接工艺参数见
表2#
焊，根首焊焊接两层，实
现单面焊双面成形，焊过程中进行背面气体保护;第
3~8焊条电弧焊，第3!3.2mm焊条填
充，第4~8!4.0mm焊条填充;其余
焊填面。

具体焊接参数见表2#焊过程中控制
温度上150U#
表2焊接工艺参数
焊层焊接方法
填金属焊电电电
U/T
焊接速度
)/(cm-min-1)种类直径%/m m电性I/T
1〜2M-GTAW Metorde316S96 2.4DCEN100〜1309-135〜8 3SMAW GES-316H 3.2DCEP100〜13021〜2510〜20 4〜8SMAW GES-316H 4.0DCEP120〜14022〜2612〜20他SAW GWS-316H 3.2DCEP350〜40030〜3235〜40
2试验方法
焊接完成后，进行了只丁和PT检测，均为I级合格，然后采用WE-60型液压万能材料试验机进行4组试验；采用WE-60材试验机进行2组拉伸试验；采用AXIOVERT200MAT型金相显微镜及图像分析系统进行宏观检验、微观检验；采THVS--0维氏硬度计进行硬度测试；YT-4B型智能型晶间腐蚀试验装置和WYE-S100型晶间腐蚀试验机，按照GB/T4334—2008中E法不酸-硫酸铜腐蚀试验方法进行腐蚀试验#
462020年第5
期
焊接现场
3试验结果
32弯曲和力学性能检验
试样拉伸面焊缝和热影响区内无开口缺陷;
在室温条进行拉伸试验，抗拉强度为614MPa和
608MPa,高于母材抗拉强度%520MPa)，断裂位置在母
材上。

对SMAW和SAW部位焊接接头进行硬度检验,
结果如图2所示,焊缝硬度高于母材及热J
图3宏观形貌
图2硬度检验结果
3.2宏观性能检验
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，焊道间不存在未熔合、未焊透的现象，焊缝和热区均无裂纹、气孔等3.3微观性能检验
对焊头进行微观金相组织观察，包括母材、焊缝和热区，如图4所示。

图4a为S31603母材金相组织，母材组织为致密均匀的奥氏体。

图4b焊缝金属金相组织，奥氏体比I 匀，也明显的粗化,焊缝组几行的柱状晶及结晶形成的胞状晶，残余铁素体分布，这是因氏体钢的热小,导热性差,熔冷却速度慢、温度梯度小，结 状,余$铁体分布，$铁体形核果，熔池冷却过程中，结形成细小状晶，并生长。

奥氏体不焊缝熔敷金属中的铁素体提高焊缝抗热裂纹和腐蚀的能力。

图4c为HAZ金相组织,热影响区范围较小，HAZ 组，但氏体，焊缝母材原方向生长，指向焊缝中心。

(a)母材(")焊缝(c)热影响区
图4金相组织照片
3.2晶间腐蚀试验
在SMAW和SAW焊接部位各取一组晶间腐蚀试样,规格为80mmi20mmi3.5mm#采用不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法进行晶间腐蚀试验。

在10倍放观察弯曲试样外表面,无因腐蚀产生的裂纹，如图5所示#焊和焊缝组织有很大的，在焊接过程中，小热输入(!21 kj/cm),控制较低的温度，头在区
2020年第5期
47
焊接现场
的 ；而焊缝中$铁 体 分布在奥氏体晶
中，
伸， 降低了焊 头的晶间腐蚀
的倾向(2)。

(a ) SMAW 部位
(&) SAW 部位
图5晶间腐蚀试验
4结论
该工艺采用手工鸨极氮弧焊、焊条电弧焊和埋弧 焊组合的焊接方法，
小线
，控制较低的
温度，
的氏体不
S31608焊接接
头。

焊 头的力学性 良，抗拉强度达到614 MPa ，焊缝组 氏体和铁素体，宏 观组 好无
，抗 腐蚀性 良， 氏体不 S31608
程 #
参考文献
[1] 邵春娟，米国发，许磊，等.冷速对316H 大锻件固溶处
理后析出相及晶间腐蚀的影响[J ] •金属热处理,2018，43 (10) ：60-66.[2]
，孙伟，黄超.316L 奥氏体不锈钢厚板焊接工艺及
头性能研究[J ].锅炉制造，2015(3)：45 -47.
收稿日期：2020-06 -28
李战斌简介：1984年出生，学士，工程师;主要从事锅炉、压力容 器的焊接与热处理技术工作;156****6083@ 163. com 。

[上接第44页]
工艺的标准化，同时避免了重复劳动，提高了工作效
率，降低了生产成本。

(2) WRP 焊接资源管理系统按照标准规范要求实
现焊接接头自动匹配焊工资质、焊接接头匹配WPS " WPS 筛选匹配WPQR 等功能，既能防止人工判断的出 错,又能降低对经验的依赖程度，便于新员工的培训和
上手#
(3) 工程师们工作效率的提高使他们有更多的时
间投入到焊接现场的跟踪中去,加强了整个焊接产品
的生产过程监督，深入了解产品生产过程遇到的问
题，并针对性地作出工艺优化，促进产品质量的不断
提高。

(4 )工艺数据库的建立为后续实现车间无纸化生
产，给焊接设备下达工艺指令提供了数据来源,为焊接
信息化管理打下良好的基础#
参考文献
[1 ] European Committee fca Standardization. Railway applicotionf
weldiny of railway vehicles and components : EN 15085 一 1 〜5 2007 ：E [ S]. CEN , 2007.
[2 ] International Oreanization fca Standardization. Quality require ­
ments fca fusion welding of metauic materials - part 2 : com- prehen sivequality rquirements : ISO 3834 - 2 [ S ]. CEN , 2005.
收稿日期"2020-07 -25
赵明明简介:1990年出生，学士，工程师;主要从事轨道交通焊
接体系维护和焊接工艺管理及无损检测方面的工作;如壘迂
ming@ pbts - etc, om 。

48 2020年第5
期。