用于X7Ni9鋼與S30408鋼相焊的焊條電弧焊方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鋼鐵焊接領域，尤其是涉及一種用于低溫高強調質鋼X7Ni9鋼與 S30408奧氏體不銹鋼異種鋼相焊的焊條電弧焊方法。
【背景技術】
[0002] X7Ni9是一種低溫鎳鋼，具有良好的高強低溫性能，是建造大型低溫儲罐，如液化 天然氣（LNG)儲罐的首選材料，X7Ni9鋼板通常調質態交貨。當LNG儲罐的零部件采用奧 氏體不銹鋼制造時，工程應用提出了 X7Ni9與S30408奧氏體不銹鋼焊接的要求。
[0003] X7Ni9和S30408在一 196°C時均有良好的低溫性能，選用鐵鎳基焊材或奧氏體不 銹鋼焊材作為X7Ni9和S30408之間接頭的填充材料時，均需要求焊縫金屬具有較好的強度 和低溫韌性與之匹配。異種鋼焊接接頭需兼顧兩側不同母材的特性，而異種鋼受兩種材料 的化學成分、熱膨脹系數、合金元素尤其是碳元素的擴散影響，其接頭組織更復雜，不同母 材的差異性使得異種鋼的焊接較同種鋼的焊接具有更大的難度。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是：提供一種能保證低溫高強度異種鋼焊接接頭質量的 用于X7Ni9鋼與S30408鋼相焊的焊條電弧焊方法。
[0005] 本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：
[0006] 用于X7Ni9與S30408鋼相焊的焊條電弧焊方法，該方法包括以下步驟：
[0007] 1)焊條電弧焊坡口采用V形坡口或X型坡口；所采用的焊條型號為
[0008] ENiCrFe-9,符合 ASW 5. 11，其成分如下：C 彡 0· 15 %，Si 彡 0· 8 %，1. 0 % ^Mn ^ 4. 5%,P ^ 0. 020%,S ^ 0. 015%,Fe ^ 12. 0%,Cu ^ 0. 5%,Ni ^ 55. 0%, 12. 0% 彡Cr彡17. 0%，0· 5%彡Nb彡3. 0%，2· 5%彡Mo彡5. 5%，W彡1. 5%，其他未規定的元素 總量< 0. 5% ;Ni起奧氏體化的作用，同時對提高焊縫韌性起關鍵的作用；Mo、Cr的作用提 高強度，但其含量過高會降低焊接性。
[0009] 2)X7Ni9與S30408鋼板焊前不需預熱，需要用火焰或其它加熱方式除去焊縫兩側 的水份，使焊縫兩側焊前處于干燥狀態。
[0010] 3)采用交流電源，焊接工藝參數為：第一道打底焊接電流90~120A，電弧電壓 19~22V，填充焊焊接電流120~140A，電弧電壓22~26V，焊接速度8~22cm/min，打 底焊焊接熱輸入量6~12KJ/cm，填充焊焊接熱輸入量為16~28KJ/cm，焊條烘焙制度為 250 °C X0. 5h ；
[0011] 4)保持層間溫度小于90°C，第一層打底焊完后，焊縫打磨干凈后進行滲透檢測細 微裂紋，并采用打磨方法消除后再進行填充焊接；
[0012] 5) -側焊接完后，背面需進行氣刨清，清根打磨，同樣進行滲透檢測細微裂紋，并 進行打磨消除。
[0013] 上述方案中，所采用的焊條的熔敷金屬的力學性能：屈服強度RPQ.2> 360MPa ;抗 拉強度匕彡650MPa ;延伸率A彡18% ;-196°C沖擊功：Akv彡60J。
[0014] 上述方案中，所述X7Ni9鋼板的化學組份及質量百分比滿足以下條件： C ^ 0. 08 %, 0. 10 % ^ Si ^ 0. 35 %, 0. 30 % ^ Μη ^ 0. 80 %, P ^ 0. 008 %, S ^ 0. 005 %, 8. 50 % ^ Ni ^ 10. 0 %, Als ^ 0. 015 %, V ^ 0. 010 %, Cu ^ 0. 05 %, Cr ^ 0. 10 %, Mo彡0.50%，N彡0.012%，Nb彡0. 10%，余量為Fe及不可避免的雜質。
[0015] 上述方案中，所述X7Ni9鋼板的力學性能滿足：屈服強度Rel彡590MPa，抗拉強度 Rn:680~820MPa，延伸率A多18%，-196°C橫向沖擊功Akv多80J。
[0016] 上述方案中，所述S30408鋼板的化學組份及質量百分比滿足以下條件： C 彡 0· 08%，Si 彡 0· 75%，Μη 彡 2. 00%，P 彡 0· 035%，S 彡 0· 20%，Ni :8· 00 ~10. 50%， Cr :18· 00 ~20. 00%，N 彡 0· 10%〇
[0017] 上述方案中，所述S30408鋼力學性能滿足：屈服強度RpQ.2> 205MPa，抗拉強度 Rn> 520MPa，延伸率 A 彡 40%，HV 彡 210。
[0018] 上述方案中，所述焊條電弧焊方法采用多層多道焊接，層間溫度控制在不超過 9(TC〇
[0019] 與現有技術相比，本發明取得的技術效果是：
[0020] 1)由于同樣直徑規格的普通焊條的使用電流為145~185A，電壓為：25~31V， 而X7Ni9鎳鋼焊接時焊接電流和電壓比普通焊條要小很多。而且X7Ni9鎳鋼焊接時焊縫中 極易出現裂紋等缺陷，因此，X7Ni9鎳鋼與異種鋼焊接時，合適的焊接材料選擇和焊接參數 (電流、電壓、焊接速度、線能量）選取則至關重要。而焊接線能量是由電流、電壓和焊接速 度共同決定。焊接線能量過大和過小均不利接頭質量。滿足一 196°CX7Ni9低溫鋼性能的 焊材主要有奧氏體型、鐵素體型、銀基、鐵銀基。本發明綜合考慮X7Ni9鋼和S30408奧氏體 不銹鋼的性能，選取鐵鎳基焊條作為異種鋼接頭的焊接材料，并通過試驗，選取相應的焊接 工藝參數，取得的效果較好。
[0021] 2)本發明方法通過多次試驗，選用的鐵鎳基焊材的強度介于兩種鋼之間，使 X7Ni9鋼、焊縫金屬和S30408鋼三者的強度成梯度布置，可避免內應力過于集中的問題，形 成的焊縫金屬為奧氏體組織，與S30408不銹鋼側母材相同，既具有良好的低溫韌性又有較 高的強度。
[0022] 3)采用所述方法焊接X7Ni9與S30408鋼，焊接接頭具有優良的接頭綜合性能，焊 接接頭各區域具有較高的沖擊韌性儲備及安全富裕度。
[0023] 4)該方法適用范圍廣，可用于X7Ni9和奧氏體不銹鋼相焊的全位置焊接、角接接 頭的焊接。
[0024] 5)本發明的焊條電弧焊方法充分兼顧了兩種鋼的性能，有效地保證高強度異種鋼 焊接接頭的質量，尤其是焊后不需要消應力熱處理（SR)，仍能保證-196Γ時焊接接頭的高 韌性。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明實施例1提供的坡口的結構示意圖。
[0026] 圖1中虛線區域表示氣刨清根區域。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述，當然下述實施例不應理解為對 本發明的限制。
[0028] 實施例1
[0029] 本實施例提供一種用于X7Ni9鋼與S30408鋼相焊的焊條電弧焊方法，該方法包括 以下步驟：
[0030] 1)焊條電弧焊坡口采用單邊V型坡口，正面坡口角度為65°，坡口間隙為1mm;所 采用的焊條型號為 ENiCrFe-9,其成分如下：C :0· 08%，Si :0· 23%，Μη :2· 2%，P :0· 007%， S :0· 003%，Cr :16. 7%，Ni :63. 3%，Mo :5. 3%，Nb :1. 2%，Cu :0· 02%，Fe :9. 9%，W :0· 7%。
[0031] 2)用火焰烘干X7Ni9與S30408鋼板表面的水份，焊前鋼板溫度28°C ;
[0032] 3)焊接工藝參數：第一道打底焊接電流90A，電弧電壓20V，打底焊焊接熱輸入量 6KJ/cm，；后續填充焊焊接電流135A，電弧電壓25,焊接速度8cm/min，25. 3KJ/cm，焊條烘焙 制度為 250°C X0. 5h ;
[0033] 4)第一道打底焊接，待自然冷卻至常溫，表面打磨干凈并進行滲透檢測細微裂紋， 并采用打磨方法消除后再進行后續填充焊接；
[0034] 5)正面焊接完后，背面采用碳弧氣刨清根，成U型坡口，并進行滲透檢測