碱回收锅炉用不锈钢复合钢管焊接接头组织与性能分析

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不锈钢复合钢强度以及耐腐蚀性能较好,得到了广泛的应用。由于不锈钢复合钢管的两种材质具有不同化学成分和物理性能,在焊接过程中,很容易造成熔合区C的扩散和合金元素的稀释,引起焊接接头性能恶化,影响焊接质量。这使得不锈钢复合钢管焊接及焊后热处理等工艺变得复杂。在电力行业不锈钢复合钢管材通常使用十年左右就会进行更换,由于目前不锈钢复合钢管材焊接所用焊条通常为进口焊条,可见资源浪费、经济成本较大。因此,研究用国产焊条代替进口焊条不锈钢复合钢管材焊接工艺,探寻不锈钢复合钢管服役后的重新利用,显得非常重要。本课题重点研究国产焊条E308-16和进口焊条E309L-17两种焊接材料,在不同的焊接工艺下对服役前、后的复合钢管的焊接接头组织性能的影响。  课题对服役前、后的不锈钢复合钢管材进行组织和性能分析。金相观察实验结果表明服役前、后的不锈钢复合钢管金相组织基本不变,碳钢为F+P,不锈钢为A,但服役后的不锈钢复合钢管材料的晶粒明显粗大。电化学腐蚀实验结果表明服役前、后的不锈钢复合钢管材横断面的腐蚀性能不同,服役前的不锈钢复合钢管腐蚀性能明显小于服役后的不锈钢复合钢管。对服役前、后的不锈钢复合钢管分别进行350℃、650℃、750℃、950℃、1200℃的热处理,并对横截面进行电化学腐蚀实验。实验结果表明,随着热处理温度的升高其耐腐蚀性能下降,其中热处理温度为650℃、1200℃时,服役前、后的不锈钢复合钢管腐蚀性能下降幅度明显加大。  课题对服役前、后的不锈钢复合钢管材焊接接头的进行组织和性能分析。服役前、后的不锈钢复合钢管材焊接用钨极氩弧焊打底焊,焊丝为 ER70S-6 ,焊接电流为116~117A。然后分别用国产焊条E308-16和进口焊条E309L-17进行过渡焊和盖面焊,电弧电压为18V,焊接电流为68~76A。焊接接头经X射线检测合格后,分别取样进行力学性能、金相检测、硬度、电化学腐蚀等实验。实验结果表明两种焊接工艺均可获得质量高的焊接接头,其焊缝金相组织与母材类同,打底层焊缝为F+P,过渡层与盖面层焊缝为A。不同的是用进口焊条E309L-17焊接盖面层焊缝焊缝晶粒比国产焊条E308-16焊接的盖面层晶粒更加细小。通过对两种焊接工艺焊接的焊接接头其拉伸、冲击等进行力学实验,实验结果表明服役前、后的不锈钢复合钢管材焊接接头均超过国家标准规定最低极限,且服役后不锈钢复合钢管材的焊接接头冲击韧性比服役前的好。  对服役前、后的不锈钢复合钢管材的焊接接头的焊缝区、热影响区等进行电化学腐蚀,实验数据表明上述两种焊接工艺获得服役前、后的不锈钢复合钢管材的焊接接头其耐腐蚀性能均小于母材。且焊接接头的热影响区比焊缝区更易发生腐蚀,焊接接头薄弱的区域在1100℃以上的过热区。对服役前、后的不锈钢复合钢管材焊接接头分别进行650℃、850℃、1050℃热处理,发现热处理温度在1050℃时,耐腐蚀性能较好;650℃热处理得到的焊接接头耐腐蚀性能最差。
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