淺談254SMO與S31254材質的焊接工藝要點

國外進口的鋼材在進行焊接時，由于工藝的不成熟極易造成鋼材組織粗大，成分偏析和焊接變 形，從而導致其理化性能達不到設計者要求。所以下面我們將對此問題作個淺顯的探討。

對于許多化工企業的回收塔，尤其是以含氯 或氟等酸性介質為主的，由于該類塔體內裝有強 腐蝕性物料，很多的塔僅用1年左右的時間就被發 現該塔體的局部筒體及塔內構件只剩下原厚度的 1/3,甚至穿透。此時就必須外補筒體及更換內構 件，甚至整體報廢。主要由于塔筒體用的是316L的 不銹鋼板在含氯或氟的環境中受到強腐蝕作用， 可能只能維持較短的時間，而釆用254SMO與S31254材料則維持時間可增加3-5倍，由于該 類塔價值較高，這樣一來，就能大大減少補焊維 修或更換等給企業帶來的巨大經濟損失。但對于 254SMO的焊接在國內沒有足夠的焊接經驗給我們借 鑒，雖然該材料具備良好的可焊接性，但焊接加 工過程中，須避免與銅/黃銅件的摩擦接觸，如果 這些在表面以金屬的形式出現，則在焊接、熱加 工成形和熱處理時會導致表面裂縫。它的這些新的工藝特點給我們帶來新的課題。

一、回收塔的主體材料是254SMO

該類回收塔的主體材料是254SMO是從瑞典進口 由Avesta集團研制的一種高合金奧氏體不銹鋼，其 在酸性有腐蝕的介質和含Ci離子中具有優良的耐晶 間腐蝕性能，同時具有優良的抗點蝕、縫隙腐蝕 和應力腐蝕開裂性能。其供貨狀態為退火，另254SMO鋼板的化學成分（%）。如表1：

表1254SMO板的化學成分（%）

材質 C Si Mn s P Cr Ni Mo Cu N

SMO254 0.012 0.35 0.41 0.016 0.001 19.99 17.97 6.09 0.65 0.18

二、254SMO焊接工藝及要求

焊接方法在試驗時采用了手工電弧 焊，焊接設備選用ZX5-400硅整流電源焊機，焊接時釆用直流反接。因直流反接獲得的熱量不致太 高，不易產生粗大的過熱組織。且由于焊接時， 如果使用線能量較高，焊縫金屬在高溫停留時間 過長會出現粗大的柱狀晶過熱組織，在晶間形成 低熔點共晶，使得焊接接頭在該部分表現為應變 時效敏感，同時塑性大大降低，產生脆化（裂 紋）現象。如果使用線能量太低，接頭冷卻速度 加快，碳當量較高的鋼就易出現淬硬組織。因 此，借鑒成功的實踐經驗可將線能量控制在 10~20kj/cm,層間溫度應控制在小于150°C。對于此類鋼，在國內還沒有相匹配的 焊接材料，因此可釆用Avesta公司生產的相應焊 材，如P12-R（21Cr60Ni9Mo）焊條，.焊材經 180—230°C 溫度烘干，且保溫2?3h后使用，由于P12?R焊條 是鋁合化的鐐基焊材，由其熔敷的焊縫金屬在含 氯化物的環境中具有很高的抗蝕性，因此可以達 到理想的表面防蝕效果。其化學成分見表2：

表2 P12-R鋼板的化學成分（%）

C Si Ma Cr  Mo Mb

<04 <0.3 0.2 21 64 S.S 3.5

（三） 用于回收塔的不銹鋼板料厚度，殼體 通常為8?12mm,內構件通常為2?5mm。對于塔筒 體的對接焊縫，通常采用多道焊接，當焊接第二 層時，焊接方向應與第一層方向相反，以此類 推。每層焊接接頭應錯開15?20啞；若釆用兩人同 時焊接的，兩名焊工在焊接時的焊接電流、焊接 速度和焊接層數應保持一致。對于筒體與塔內支 承圈、受液盤等塔內構件的焊接，由于板厚較 薄，且采用角焊，通常采用單層雙面焊，正面全 焊，反面斷焊；宜先焊反面，再焊正面，并采用 交叉對稱焊，焊腳高度為母材厚度。這樣對于控 制焊接變形的效果較佳。

（四）254SMO焊接時需注意線能量的控制，以 防止焊縫金屬不必要的稀釋，并保證焊縫質量性 能。為控制線能量，要求焊接電流不宜太大，選 取電流調節獲得平衡的焊弧，通常選取60?100A左 右為宜，焊接速度可稍快，同時焊道要求狹窄， 以不超過3倍焊條直徑為宜，焊接時避免焊條擺 動，即可保證熔敷金屬與母材良好熔化。

（五）254SMO焊接工藝參數。見表3：

表3焊接主要工藝參數的選用

表3可向上海墨鉅特殊鋼客服索要。

（六）原回收塔內需要更換的塔內件都需要用機械方法或用碳弧氣刨刨完后，但須打磨掉滲碳 層，以免含C過高產生裂紋。對于使用碳弧氣刨清根的，可在使用碳弧氣刨清根結束后，對焊縫進行機械打磨，清理焊縫表面滲碳，露出金屬光澤，防 止表層碳化嚴重造成裂紋，遠離腹板的坡口焊接應 一次焊完，最后再焊接靠近腹板坡口的剩余部分。

采用上述工藝后的254SMO,能將焊接變形控制 在最低程度，并有效避免了熔敷金屬及熱影響區的焊接裂紋，更重要的是為將來獲得更成熟的焊接工藝奠定了基礎，以及焊接類似金屬材料提供了經驗借鑒。

三、254SMO結論

（一） 在進行這類進口材料的焊接時，對于焊 材的選用尤為重要。可從化學成分及物理性能的 匹配來選用。

（二） 應正確選用焊接電流和電壓，以及焊接 速度，從而控制其線能量，最終達到控制其組織 性能的效果。

（三）焊接時還應把握好焊接順序和均勻 度，從而有效地控制焊接變形。晶界需要消耗大量的能量，因此針狀鐵素體具有很 高的抗解離斷裂的能力⑷。因此，在工程實際中選 擇合適的焊接工藝，焊接構件就能夠獲得較為理想 的力學性能。

圖2 D級鋼焊接接頭顯微組織，可向上海墨鉅索取。

四、254SMO結論

(一)采用YCJ501 - 1焊絲焊接熱軋態船用D級 鋼板時’焊接接頭具有較咼的抗拉強度’較高的低 溫沖擊韌性，焊接接頭最高硬度小于35OHV。

(二)船用D級鋼CO氣體保護焊的焊縫組織為 針狀鐵素體、先共析鐵素體和少量的粒狀貝氏體，熱影響區組織為鐵素體、珠光體和少量針狀鐵素 體。針狀鐵素體的存在是接頭具有良好力學性能的主要原因。