超级双相不锈钢焊接指南

2.2、异种金属焊接
双相不锈钢能和其他双相不锈钢、奥氏体不锈钢和碳钢及低合金钢进行焊接。
双相不锈钢的填充金属相对于母材具有更高的含镍量，是最普遍被用于双相不锈钢
与其他双相极金属焊接的填充材料。
当与奥氏体不锈钢焊接时，具有低碳和一定钼的奥氏体填充金属将用于双相不锈钢
与奥氏体不锈钢的焊接；如 E309MoL/ER309Lmo;同样的填充金属或如 E309L/ER309L 普遍
然而，当焊接双相钢/超级双相钢时，为了控制微观结构需要控制冷却速率，并且
控制电弧能量应与接头厚度关联起来。
在控制最佳的电弧能量的更有效的方法是：保持快速焊，大的焊接电流，而不是小
的焊接电流和慢速焊。
为了确保稳定的焊接线能量，焊道摆动应保持到一个较小的程度，最大不超过 3 倍
的焊丝直径。
5.3、层间温度
打底焊。其他接头，例如双面焊，与通常的不锈钢所用的接头坡口形式相似。
表 4 典型手工焊接头图
接头图
厚 度 t 角度º
根部间隙 g 钝 边 尺 寸
（mm） α
β
（mm）
f(mm)
2-3
70-90
-
2-3
0.5-1.5
＞4
70-80
-
2-3
0.5-1.5
＞20
70-80
15-20
2-3
0.5-1.5
＞20
具有能获得更低的线能量和高熔敷效率的新型焊接方法是特别适用于 ZERON100 超 级双相不锈钢的焊接。例如 GMAW-STT，GTAW-DSP 和焊接材料熔敷环的使用等高效焊接 方法是近期焊接方法的发展。 3.4、接头清理
接头表面和管/容器表面接头两侧各 50mm 范围应用丙酮和无棉布清理并去油。打磨 清理处理几乎不需要。机械方法清理应是需要的，可以使用轻微打磨或抛光。
用于焊接 ZERON100 和比其更好的不锈钢焊接生产的焊接对焊接设备没有特殊的要 求。
作为用于已经复杂化的不锈钢的焊接，具有提前和滞后送气的功能输入和输出设备 对于 GTAW 焊接制造是一个重要的要求。带脉冲的的 GTAW 和 GMAW 焊接设备，由于优异 的热输入控制能力，对焊接 ZERON100 是有利的。
1
--保证根部最小的母材稀释率
--有利于控制热输入
因此，控制根部间隙被考虑是一个重要因素；
组合坡口形式必须被加工使接头确保焊接可达性而最小的接头填充量达到均衡。
2、焊接材料
2.1、Zeron100 同种材料的焊接用焊接材料
两个等级的焊接材料可以选用于焊接 ZERON100：
ZERON100M 级有一个与母材相匹配的化学成分，并且通常被用于要被固溶退火的接
层间温度，与焊接线能量一起，在获得最佳冷却速率方面是最重要的因素。过高的
层间温度或电弧能量可能削弱接头耐蚀性和冲击韧性。层间温度和焊接线能量必须相互
协调达到平衡，以保持接头最佳性能。如果，例如，电弧线能量不能保持在适当的范围，
减少层间温度将是十分必要的。最大层间温度应在适当的 WPS 中注明，一般通常小于 150
25 Cr
E2209
25Cr-10Ni-4Mo-N 25Cr-10Ni-4Mo-N 25Cr-10Ni-4Mo-N
Superduplex
E2209
25Cr-10Ni-4Mo-N 25Cr-10Ni-4Mo-N 25Cr-10Ni-4Mo-N
304
E309L
E309MoL
E309MoL
E309MoL
E309MoL
焊接。 4.2、点固焊接
以下几种方式可供选择：
根部点固
搭桥点固
子弹式点固
图 2 点固焊形式 为了保持根部间隙和接头直线度，推荐使用搭桥点固或子弹式点固。板接头必须予 固定，以控制焊接变形。所有间隙中的大块应该是不锈钢，并且他们应按照 WPS 控制的 热输入来点固焊接。 当点固焊缝将成为根部焊道的一部分时，根部点固焊道应按照批准的 WPS 来熔敷， 并且点固焊道的两端应圆滑过渡以确保能与随后焊道有一个良好的熔合。当采用 GTAW 进行点固焊接，点固焊道作为根部焊道的一部分时，应进行背面保护。 为了保持根部间隙和接头直线度，点固焊缝应在接头范围内均匀分布。 背面保护 焊接 Zeron100 超级不锈钢，推荐采用商业纯氩用于代替空气在接头背面进行保护。 为了防止焊接熔池中氮的损失，确保足够的氮被保留在背面混合气体中，氩气和空气的 混合气体中的氧气应被调整和控制。在实际生产中，开始一层焊接时，这种混合气体中 的氧的含量应控制在大约 0.5%。这样，一个部分氮的正压在接头的背面保留，这样防止 了根部焊道氮的损失，而产生的氧化物任然是在合格范围内。随根部焊道后的其他焊道 应将氧含量控制到最小为宜。 为了保持连续性，在焊接开始或重新焊接之前，背面保护气的成分在整个接头线上 应用便携式氧气控制器立即测定并控制，用低硫和氯化物的附着带围绕整个接头来保护 接头，并且附着保护胶带随着焊接的进行逐步去除。 仔细调节背面保护气的流量防止产生涡流和可能出现的空气卷入通过整个开放的 焊缝。尽管为避免熔池爆炸和根部焊道内凹，必要时在死角可减少流量，一般背面保护 气的流量为 10-15L/min,。 含氢的气体不应使用。
当焊接 Zeron100 超级不锈钢时，有几个因素必须考虑：本册子中强调了必须考虑 的主要因素。特别是要在焊接状态下使用的焊缝，可以用所有普通的焊接方法进行焊接。 如果焊件需要焊后热处理的话，本册的焊接原则将同样适用。
1、Zeron100 的焊接前准备
强烈要求在产品焊接开始之前，用于产品的 WPS 和相应的 WPQR 应被威尔公司获得 并审阅；WPS 应按比如 ASME 标准等法定的基础标准更高要求进行评定，并且应包括除机 械性能、无损检测要求之外的 ASTM G48 A 法腐蚀试验，微观金相评估和铁素体测定等， 焊工评定也应执行这些附加要求以展示焊缝区域的冶金质量也是满意的以及标准的完 整性。
3
4、焊接
4.1、接头组对 线性夹可以被用于协助接头组对.夹子可以要么在内接头或接头外。为了保证一个
满意的最终根部焊道成型和焊缝质量，接头相邻的过量错边应避免。 管部件的芯杆可以用于组对，以获得要求的组对接头直线度。按照规程规定，注意
避免过度减薄壁厚和在芯杆处形成锥度。 接头组对，和板预固定，必须考虑正常的变形控制技术包括反变形焊接和退步分段
E2209
E2209
E2209
316
E309MoL
E309MoL
E309MoL
E2209
E2209
E2209
碳钢和低合金钢 E309MoL
E309MoL
E309MoL
E309MoL
E309L
E309L
E309L
E309L
2
3、典型的接头形式
3.1、手工焊
表 4 详细描述的接头是用于手工 GTAW 的单面焊接头形式或 GMAW-STT 焊接方法的
焊工优先应考虑的仅仅是应该承认，在电弧能量限制条件范围内，熔敷更大的焊道
厚度是有益的。
必须严格控制焊接电弧线能量，以避免在焊接热循环期间不利的慢冷却速率的形
成。根据工业经验实际焊接线能量指南如下表 5；
表 5 典型打底线能量和层厚
厚度（mm） 电弧能量(KJ/mm) 每层厚度(mm)
Ni
Mo
W
Cu
N
ZERON100X 0.03 1.0 1.0 0.01 0.03 24.5-26.0 9.0-10.0 3.5-4.0 0.5-1.0 0.5-1.0 0.2-0.3
ZERON100XKS 0.03 1.0 1.0 0.01 0.03 24.5-26.0 9.0-10.0 3.5-4.0 0.5-1.0 0.5-1.0 0.2-0.3
15-30
4-6(R(mm)) 2-3
0.5-1.5
3.2、自动焊接 对于自动 GTAW 焊接方法，可以使用一个封闭的对接接头（零组对间隙）。接头设
计以有利于提高填充金属到达根部焊道，并且取得足够的根部焊道厚度。特别注意确保 有充分的填充金属添加。典型接头形式如下图 1：
图 1 典型自动焊接头图 3.3、焊接设备
过合金的实心焊丝 ZERON 100X
MDS12809/07
过合金的药皮焊条 ZERON 100KX MDS12809/08
注：焊接材料牌号包括 100M 和 100X 用于单独的匹配的焊接材料和过合金材料。
表 2 ZERON100 焊接材料的化学成分
焊材牌号 化学成分(%)
C Mn Si S P Cr
而制造厂在特殊车间使用的选择和生产实践是非常重要的，一般发现如下：
母材厚度小于等于 4mm 厚的材料，通常使用 1.6mm 或 2.0mm 直径焊丝来焊接。
其他厚度的母材，通常使用 2.4mm 或 3.2mm 直径焊丝焊接。
为了在电弧线能量限制范围内获得最佳的根部焊道性能，一般认为熔孔焊接打底方
法是一个优先选择的焊接操作技术。
5、焊接工艺
5.1、预热
4
通常不要求预热，在焊接之前，若工件潮湿或工件温度低于 5℃时应进行适当预热。
也有在具有较大拘束和特别是厚壁结构制造，达到 100℃的预热是有利的，进一步的有
关预热方面的细节应进行咨询。氧乙炔火焰应不直接接触材料表面，不应出现过热点。
5.2、电弧能量
电弧能量是在整个焊接过程中要控制的普通参数。
用于连接双相不锈钢和低碳钢和低合金钢接头。双相钢与异种钢的焊接材料选择见下表ห้องสมุดไป่ตู้
3：
表 3 用于双相不锈钢与其他金属焊接的焊接材料
母材牌号
2304
2205
25 Cr
Superduplex
2304
2304
E2209
E2209
E2209
E2209
E309L
2205
E2209
E2209
25Cr-10Ni-4Mo-N 25Cr-10Ni-4Mo-N
ZERON100 超级不锈钢的焊接指南
由威尔公司发明和加工的 Zeron100 是第一代超级双相不锈钢。独特的化学成分已 经显示出：使提供了最好的强度和耐蚀性的组合达到恰当的平衡点。这种钢严格控制整 个制造熔化过程，通过过程控制以保证其比同样级别钢其他钢具有更好的性能。 Zeron100 具有多种产品形式，大量的库存，在整个制造过程中和成功的服役中具有可跟 踪的记录。
℃。
在任何后续焊道开始焊接之前和建议暂停的地方重新施焊时，应立即测量层间温
度。应使用接触式热电偶进行层间温度测量。在重新焊接之前焊接区温度必须低于层间
温度。层间温度必须在每一个焊接时间间隔中，并且不仅仅在焊接新焊道之前进行层间
温度测定。
5.4、打底焊道
GTAW 焊接方法通常被规定用于提高根部焊道质量的控制。
头。Zeron100X 级是含有镍的过合金，并且主要用于在焊接状态服役的接头。焊接材料
标准如下表 1：化学成分如表 2：
表 1 ZERON100 焊接材料牌号及标准
焊接材料牌号
执行标准
匹配的实心焊丝 ZERON 100M
MDS12804/07
匹配的药皮焊条 ZERON 100MKS
MDS12804/08
焊接工程师在整个生产过程中保持已评定参数被应用是相当重要的； 1.1、母材的搬运和储存
所有双相钢材料应在防止铁或非铁合金的污染条件下被搬运和储存。 用不锈钢、木头，塑料或其他非金属材料作为保护膜放在储存货架,起重卡行车吊 钩和起重机的吊钩上等。焊接应象推荐用于其他不锈钢焊接制造一样在无污染的制造的 场地进行。仅仅已经评定的双相钢应该可以用于在腐蚀侧的临时附件材料。临时附件使 用越少越好。 1.2、焊接材料的搬运和处理 ZERON100 焊接材料的搬运和储存应按制造厂推荐的说明书进行，通常焊接材料应 被储存在焊条库，焊材库应具有 10℃以上的室温和相对湿度小于 60%。 开包的焊条和焊剂应依照制造厂说明书烘烤。 1.3、要被焊的材料标记 根据焊接工艺、规程和图纸检查已发放的材料和焊接材料是正确和有标示的。在 需要的地方应用墨水或涂料标记笔标记材料，这些用于标记的笔必须没有氯化物、硫化 物、铅锌等。 1.4、焊接工艺规程 WPS 检查焊接获得了适当的 WPS 和 WPQR，列出要遵循的 WPS。焊接工艺应按照推荐的 最新版的 MDS 12804/21，或其他相似的规范进行评定。 1.5、工具 仅仅应使用不锈钢等级的切割工具，打磨片，打磨砂轮，钢丝刷和抛光轮。避免 在腐蚀面使用强力抛光，为了不玷污已经成型的焊缝以导致降低耐蚀性。 1.6、接头准备 焊接坡口应优先采用冷加工方法进行加工。当水下等离子切割被使用时，至少 1mm 材料表面热影响区应打磨去除。当机械加工时，应画出坡口图的详细尺寸图，让加工现 场知道。推荐的单面焊接头形式在下一章被详细叙述，推荐的根部间隙、钝边尺寸和接 头角度依据如下要求确定： --最大提高生产效率