奥氏体不锈钢TiG焊的焊接工艺评定Word文件下载.docx
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焊接工艺评定的目的是验证施焊单位拟定的焊接工艺的正确性,并评定施焊单位能力。
1.2焊接工艺评定的一般程序
焊接工艺评定的一般过程是:
在产品施焊之前,根据材料的焊接性能,结合产品的制造工艺拟定焊接工艺指导书,遵照焊接工艺评定标准施焊试件、制取式样,检查试件和式样,测定焊接接头是否具有所要求的使用性能,提出焊接工艺评定报告,对拟定的焊接工艺指导书进行评定作出结论。
根据评定合格的焊接工艺指导书,可以编制出在它覆盖范围内若干焊接工艺规程,规范生产单位的制造安装焊接工作。
若评定不合格,则应分析不合格原因,修订焊接工艺指导书,重新评定。
1.3焊接性能是焊接工艺评定基础
焊接性能是金属材料对焊接加工的适应性。
即材料在限定的施工条件下焊接符合设计要求的构建,并满足预定服役要求的能力。
焊接性能受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素的影响。
焊接性能试验包括焊接工艺性能试验和焊接接头使用性能试验。
焊接工艺性能试验主要指焊接裂纹敏感性试验、焊接气孔敏感性试验;
焊接接头使用性能包括力学性能、耐腐蚀性能、抗疲劳性能、抗脆断性能。
通过焊接性能试验可以了解焊接方法、焊接工艺对金属材料的适应性;
了解焊接材料的匹配性;
可以合理地选择焊接工艺参数。
焊接裂纹敏感性试验可分为间接法和直接法两大类。
做焊接性能试验时要根据金属材料的特点,要有针对性。
奥氏体不锈钢从凝固到冷却至室温都保持奥氏体组织,没有冷裂纹倾向。
对奥氏体不锈钢不做热影响区最高硬度试验或Y形坡口焊接裂纹试验。
第二章奥氏体不锈钢TIG焊的焊接工艺评定理论基础
2.1评定对接焊缝
工艺时,采用对接焊缝试件。
对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦适用于角焊缝。
试件形式示意图1。
.
图1焊接工艺评定试件形式
2.2管与板角焊缝试件
a.管与板角焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于板材的角焊缝,反之亦可。
b.板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管材的对接焊缝,反之亦可。
2.3焊接工艺因素
1.焊接工艺评定因素分为重要因素、补加因素和次要因素
1)重要因素是指影响焊接接头力学性能(冲击韧性除外)的焊接工艺因素。
2)补加因素是指影响焊接接头冲击韧性的焊接工艺因素。
当规定进行冲击试验时,需增加补加因素。
3)次要因素是指对要求测定的力学性能无明显影响的焊接工艺因素。
表1奥氏体不锈钢TIG焊的焊接工艺评定因素
因素种类
焊接工艺评定因素的主要内容
重要因素
药芯焊丝牌号(只考虑类别代号后头两位数字)、焊丝钢号、增加或取消填充金属、实心焊丝改为药芯焊丝或相反、预热温度比已评定合格值低50℃以上、保护气体种类、混合保护气体配比、
补加因素
从已评定合格的焊接位置改变为向上立焊、电流种类和极性、增加线能量
次要因素
坡口形式、在同组别号内选择不同钢号做电板、坡口根部间隙、增加钢垫板、填充金属横截面积、焊接位置、改变尾部保护气体、保护气体流量、电流种类和极性、电流值和电压值、乌极的直径和种类、不摆动或摆动焊、乌极间距、喷嘴尺寸
2.4.评定规则
a:
焊接方法改变焊接方法,需要重新评定焊接工艺。
b:
各种焊接方法的焊接工艺评定重要因素、补加因素和次要因素
1)当变更任何一个重要因素时都需要重新评定焊接工艺。
2)当增加或变更任何一个补加因素时,则可按增加或变更的补加因素增焊冲击韧性试件进行试验。
3)当变更次要因素时不需要重新评定焊接工艺,但需要重新编制焊接工艺指导书。
c:
当同一条焊缝使用两种或两种以上焊接方法或重要因素、补加因素不同的焊接工艺时,可按每种焊接方法或焊接工艺分别进行评定;
亦可使用两种或两种以上焊接方法、焊接工艺试件,进行组合评定。
组合评定合格后用于焊件时,可以采用其中一种或几种焊接方法、焊接工艺,但应保证其重要因素、补加因素不变,按相关条款确定每种焊接方法或焊接工艺适用于焊件厚度的有效范围。
2.5热处理
改变焊后热处理类别,需重新评定焊接工艺。
除气焊外,当规定进行冲击试验时,焊后热处理的保温温度范围或保温时间范围改变后要重新评定焊接工艺。
试件的焊后热处理应与焊件在制造过程中的焊后热处理基本相同,低于下转变温度进行焊后热处理时,试件保温时间不得少于焊件在制造过程中累计保温时间的80%。
奥氏体钢的使用温度高于或等于-196℃时,可免做冲击试验,一般不热处理。
2.6试件厚度和焊件厚度
评定合格的对接焊缝试件的焊接工艺适用于焊件厚度的有效范围:
表2试件焊缝金属厚度与焊件焊缝金属厚度规定mm
表3试件厚度与焊件厚度规定mm
1)对接焊缝试件评定合格的焊接工艺用于角焊缝焊件时,焊件厚度的有效范围不限。
2)组合评定合格后,当作单一焊接方法(或焊接工艺)分别评定来确定适用于焊件母材的厚度有效范围。
3)本次设计使用的奥氏体母材厚度为1.5≤T≤10
2.7试件制备
母材、焊接材料、坡口和试件的焊接必须符合焊接工艺规程的要求。
试件的数量和尺寸应满足制备试样的要求,试样也可以直接在焊件上切取。
对接焊缝试件尺寸:
试件厚度应充分考虑适用于焊件厚度的有效范围。
角焊缝试件尺寸见表4和图2、图3。
表4板材角焊缝试件尺寸mm
图2板材角焊缝试件及试样
图3管材角焊缝试件
2.8对接焊缝试件和试样的检验
a.试件检验项目:
外观检查、无损检测、力学性能试验。
外观检查和按JB4730进行无损检测结果不得有裂纹。
b.力学性能试验项目包括拉伸试验、夏比V型缺口冲击试验(当规定时)和弯曲试验。
1)力学性能试验项目和取样数量应符合表5的规定。
2)当试件采用两种或两种以上焊接方法(或焊接工艺)时:
拉伸试样和弯曲试样的受拉面应包括每一种焊接方法(或焊接工艺)的焊缝金属和热影响区;
当规定做冲击试验时,对每一种焊接方法(或焊接工艺)的焊缝区和热影响区都要做冲击试验。
表5力学性能和弯曲性能试验项目和取样数量
c.力学性能试验的取样要求:
1)取样时,一般采用冷加工方法,当采用热加工方法取样时,则应去除热影响区。
2)试件允许避开缺陷制取试样,取样位置按规定。
3)试样去除焊缝余高前允许对试样进行冷校平。
4)板状对接焊缝试件上试样取样位置见图4。
图4板材对接焊缝试件上试样位置图
d.拉伸试验
1)取样和加工要求
a)试样的焊缝余高应以机械方法去除,使之与母材齐平。
试样厚度应等于或接近试件母材厚度T。
b)厚度小于或等于30mm的试件,采用全厚度试样进行试验。
c)当试验机受能力限制不能进行全厚度的拉伸试验时,则可将试件在厚度方向上均匀分层取样,等分后制取试样厚度应接近试验机所能试验的最大厚度。
等分后的两片或多片试样试验代替一个全厚度试样的试验。
2)形式
紧凑型板接头带肩板形试样(见图5)适用于所有厚度板状的对接焊缝试件。
图5紧凑型板接头带肩板形拉伸试样
3)指标拉强度应不低于母材标准规定值的下限值。
e.弯曲试验
1)试样加工要求
试样的焊缝余高应采用机械方法去除,面弯、背弯试样的拉伸表面应加工齐平,试样受拉伸表面不得有划痕和损伤。
2)试样形式
a)横向侧弯试样见图6。
图6横向侧弯试样
b)面弯和背弯试样见图7。
试件厚度T为10~38mm,试样宽度等于试件厚度。
图7面弯和背弯试样
c)指标
试样在弯曲到规定的角度后,其拉伸面上沿任何方向不得有单条长
大于3mm的裂纹和缺陷。
试样的棱角开裂一般不记。
f.冲击试验试样
a)试样取向:
试样纵轴应垂直于焊缝轴线,缺口轴线垂直于母材表面。
b)取样位置;
在试件厚度上的取样位置见图8。
c)缺口位置:
焊缝区试样的缺口轴线应位于焊缝中心线上。
热影响区试样的缺口轴线至试样轴线与熔合线交点的距离大于零,且应尽可能多的通过热影响区。
图8冲击试样位置图
2)合格指标
焊接接头每个区3个试样为一组的常温的冲击吸收功平均值应符合
图样或相关技术文件规定,且不得小于27J,至多允许有1个试样的冲击吸收功低于规定值,但不低于规定值的70%。
g.焊缝试件和试样的检验
检验项目:
外观检查,金相检验(宏观、微观)
1)检验不得有裂纹。
2)项检验焊缝根部应焊透,焊缝和热影响区不得有裂纹、未熔合;
角焊缝两焊脚之差不宜大于3mm。
3)用线切割机将奥氏体钢母材和焊接热影响区切下厚0.5mm的薄片.对焊接区薄片用王水溶液侵蚀,显示出熔合区将薄片在砂纸上磨至50μ,再用离子减薄仪在氩气介质中减薄至30μ.从薄片试样上截下Φ=3mm的圆片,即可进行透射电镜观察分析.
取焊接区金相试样在管式电炉中加热至750℃保温24h,随炉冷却,取出后在苛性赤血盐溶液中煮沸24分钟,然后在金相显微镜下观察σ相析出程度.
焊接工艺评定报告
名称:
1Cr18Ni9Ti+1Cr18Ni9Ti(δ6)对接焊
焊接工艺评定序号:
HPX001
焊接工艺评定编号:
HP001
焊接工艺规程编号:
HPG001
焊接方法:
钨极氩弧焊
山东科技大学
2011年05月
焊接工艺评定任务书
评定项目
1Cr18Ni9Ti+1Cr18Ni9Ti(δ6)对接焊
焊接方法
钨极氩弧焊
焊接位置
水平
评定用材
材质或牌号
规格
备注
母材
1Cr18Ni9Ti/1Cr18Ni9Ti
δ6
/
焊条或焊丝
H0Cr21Ni10Ti
φ2.5
焊剂或气体
Ar
检验项目
试件数量
评定标准
拉伸
2
GB/T228
金相
弯曲
面弯
GB/T232
冲击
焊缝
3
GB/T229
背弯
熔合线
侧弯
热影响区
6
预
热
预热温度
/℃
焊接接头图
第一页
层间温度
其它
后
后热温度
/℃
后热时间
/分
焊后
热处
理
温度
时间
电
特
性
电流
见焊接工艺指导书
电压
编制
日期
审批
焊接工艺指导书
单位名称山东科技大学焊接工艺评定序号:
HPX001
焊接工艺指导书编号:
HPG001日期:
2011.05焊接工艺评定报告编号:
HP001
焊接方法:
钨极氩弧焊机械化程度(手工、半自动、自动):
手工
焊接接头:
简图:
(接头形式、坡口形式与尺寸、焊层、焊道布置及顺序)
坡口形式:
见图
衬垫(材料及规格)/
其他/
母材:
类别号:
Ⅶ组别号:
Ⅶ—1与类别号:
Ⅶ组别号:
Ⅶ—1相焊及
标准号:
GB/T4237钢号:
1Cr18Ni9Ti与标准号:
GB/T4237钢号:
1Cr18Ni9Ti相焊
厚度范围:
对接焊缝:
1.5~12角焊缝:
不限
管子直径、壁厚范围:
焊缝金属厚度范围:
≤12角焊缝:
焊材类别
焊丝
焊材标准
GB/T8110-1995
填充金属尺寸
Φ2.5
焊材型号
其他
第二页
焊接位置:
对接焊缝的位置:
平焊
焊接方向:
(向上、向下)/
焊后热处理:
/
温度范围(℃)/
保温时间(h)/
预热:
预热温度(℃)(允许最抵值)/
层间温度(℃)(允许最高值)/
气体:
气体种类混合化流量(L/min)
保护气:
Ar99.96%8~10
电特性
电流种类:
直流极性:
正接
焊接电流范围(A):
90~190电弧电压(V):
25~28
(按所焊位置和厚度,分别列出电流和电压范围,记入下表)
焊道/焊层
填充材料
焊接电流
电弧电压
焊接速度
线能量
牌号
直径
正性
电流(A)
(V)
(cm/min)
kJ/cm
1
2.5
正接
80~110
25~26
7~8
24
120~140
27~28
10~14
钨极类型及直径铈钨、Ф2.5喷嘴直径(mm):
Ф12
熔滴过渡形式短路过渡焊丝送进速度(cm/min):
/
技术措施:
摆动焊或不摆动焊:
不摆动焊摆动参数:
/
单道焊或多道焊(每面):
多道单丝焊或多丝焊:
/
审核
批准
第三页
焊接工艺评定报告
单位名称:
山东科技大学焊接工艺评定序号:
焊接工艺评定报告编号:
HP001日期:
2011.05接工艺指导书编号:
HPG001
焊接方法:
接头简图:
(坡口形式、尺寸、衬垫、每种焊接方法或焊接工艺、焊缝金属厚度)
材料标准:
GB/T4237
钢号:
1Cr18Ni9Ti/1Cr18Ni9Ti
类、组别号:
Ⅶ—1与类、组别号:
Ⅶ—1相焊
厚度:
6mm
/
热处理温度(℃):
保温时间(h):
/
保护气体:
保护气体:
Ar99.96%8~10
填充金属:
焊材标准:
GB/T8110-1995
焊材牌号:
H0Cr21Ni11Ti
焊材规格:
Φ2.5
焊缝金属厚度:
其他:
电特性:
直流
极性:
正接
钨极尺寸:
/
焊接电流(A):
110、140
电弧电压(V):
26、28
对接焊缝位置:
平焊方向:
(向上、向下):
角焊缝位置:
/方向:
焊接速度(cm/min):
7、10
摆动或不摆动:
不摆动焊
多道焊或单道焊(每面):
多道
多丝焊或单丝焊:
其他:
第四页
拉伸试验试验报告编号:
L001
试样编号
试样宽度
(mm)
试样厚度
横截面积
(mm2)
断裂载荷
(kN)
抗拉强度
(MPa)
断裂部位和特征
L01
25
150
80
530
焊缝
L02
78
520
弯曲试验试验报告编号:
W001
试样类型
弯心直径
弯曲角度
(0)
试验结果
W01
δ=6
1800
合格
W02
W03
W04
冲击试验试验报告编:
C001
试样尺寸
缺口类型
缺口位置
试验温度
(℃)
冲击吸收功
(J)
备注
C01
55×
5×
10
V型
常温
55
C02
48
C03
50
C04
焊缝区
65
C05
69
C06
C07
68
C08
60
C09
64
第五页
金相检验(角焊缝):
根部:
(焊透、未焊透)/,焊缝:
(熔合、未熔合)/。
焊缝、热影响区:
(有裂纹、无裂纹)/。
检验截面
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
焊脚差(mm)
无损检验
RT:
无裂纹UT:
MT:
/PT:
分析表面或取样开始表面至熔合线的距离(mm):
附加说明:
结论:
本评定按JB4708—2000规定焊接试件、检验试样,测定性能,确认试验记录正确
评定结果:
合格
焊工
姓名
李海章
代号
01
施焊日期
2011年04月03号
第三方
检验
第六页
金相检验(微观)
对18-8奥氏体不锈钢(1Cr18Ni9Ti)单面焊、双面焊焊接区域在显微镜下观察的结果表明,两种试样焊接区域的组织特征相似,几种类型的铁素体形态(蠕虫状、板条状的、骨架状的)共存于18-8奥氏体不锈钢焊缝中,且不同位置处各种铁素体形态所占比例不同。
在焊缝中心以骨架状铁素体为主,偏离中心处以板条状铁素体为主,而在熔合区附近则以蠕虫状铁素体为主。
板条状铁素体由奥氏体晶界向奥氏体晶内生长,板条间相互平行。
熔合区靠近焊缝一侧,由于冷速快而形成大量蠕虫状铁素体,δ2铁素体含量很少,奥氏体晶粒较粗大,可观察到杂质和析出物被轧制成带状的形态。
焊接处有一条条状夹杂物带,可能会成为裂纹萌生处。
试验中发现,奥氏体钢焊缝在经过高温处理或时效处理时将有σ相和M23C6析出。
对焊接区金相试样在管式电炉中进行750℃保温24h的加热处理,试样随炉冷却后用苛性赤血盐溶液煮沸24分钟.在显微镜下观察,可看到光亮绿色的奥氏体基体上分布着淡黄色的铁素体和大量黑色析出物。
这些析出物分布是不均匀的,有些晶界存在,有些晶界不存在。
还可以观察到有些析出物由铁素体组织转变而成,有的是由奥氏体组织部分转变而成。
.根据σ相形成的机理,σ相是形核控制其形成速率的,一旦形核,σ相长大很迅速,δ铁素体可能全部转变为σ相,而不会出现δ
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