浅谈254SMO与S31254材质的焊接工艺要点

国外进口的钢材在进行焊接时，由于工艺的不成熟极易造成钢材组织粗大，成分偏析和焊接变 形，从而导致其理化性能达不到设计者要求。所以下面我们将对此问题作个浅显的探讨。

对于许多化工企业的回收塔，尤其是以含氯 或氟等酸性介质为主的，由于该类塔体内装有强 腐蚀性物料，很多的塔仅用1年左右的时间就被发 现该塔体的局部筒体及塔内构件只剩下原厚度的 1/3,甚至穿透。此时就必须外补筒体及更换内构 件，甚至整体报废。主要由于塔筒体用的是316L的 不锈钢板在含氯或氟的环境中受到强腐蚀作用， 可能只能维持较短的时间，而釆用254SMO与S31254材料则维持时间可增加3-5倍，由于该 类塔价值较高，这样一来，就能大大减少补焊维 修或更换等给企业带来的巨大经济损失。但对于 254SMO的焊接在国内没有足够的焊接经验给我们借 鉴，虽然该材料具备良好的可焊接性，但焊接加 工过程中，须避免与铜/黄铜件的摩擦接触，如果 这些在表面以金属的形式出现，则在焊接、热加 工成形和热处理时会导致表面裂缝。它的这些新的工艺特点给我们带来新的课题。

一、回收塔的主体材料是254SMO

该类回收塔的主体材料是254SMO是从瑞典进口 由Avesta集团研制的一种高合金奥氏体不锈钢，其 在酸性有腐蚀的介质和含Ci离子中具有优良的耐晶 间腐蚀性能，同时具有优良的抗点蚀、缝隙腐蚀 和应力腐蚀开裂性能。其供货状态为退火，另254SMO钢板的化学成分（%）。如表1：

表1254SMO板的化学成分（%）

材质 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焊接工艺及要求

焊接方法在试验时采用了手工电弧 焊，焊接设备选用ZX5-400硅整流电源焊机，焊接时釆用直流反接。因直流反接获得的热量不致太 高，不易产生粗大的过热组织。且由于焊接时， 如果使用线能量较高，焊缝金属在高温停留时间 过长会出现粗大的柱状晶过热组织，在晶间形成 低熔点共晶，使得焊接接头在该部分表现为应变 时效敏感，同时塑性大大降低，产生脆化（裂 纹）现象。如果使用线能量太低，接头冷却速度 加快，碳当量较高的钢就易出现淬硬组织。因 此，借鉴成功的实践经验可将线能量控制在 10~20kj/cm,层间温度应控制在小于150°C。对于此类钢，在国内还没有相匹配的 焊接材料，因此可釆用Avesta公司生产的相应焊 材，如P12-R（21Cr60Ni9Mo）焊条，.焊材经 180—230°C 温度烘干，且保温2〜3h后使用，由于P12〜R焊条 是铝合化的镣基焊材，由其熔敷的焊缝金属在含 氯化物的环境中具有很高的抗蚀性，因此可以达 到理想的表面防蚀效果。其化学成分见表2：

表2 P12-R钢板的化学成分（%）

C Si Ma Cr  Mo Mb

<04 <0.3 0.2 21 64 S.S 3.5

（三） 用于回收塔的不锈钢板料厚度，壳体 通常为8〜12mm,内构件通常为2〜5mm。对于塔筒 体的对接焊缝，通常采用多道焊接，当焊接第二 层时，焊接方向应与第一层方向相反，以此类 推。每层焊接接头应错开15〜20哑；若釆用两人同 时焊接的，两名焊工在焊接时的焊接电流、焊接 速度和焊接层数应保持一致。对于筒体与塔内支 承圈、受液盘等塔内构件的焊接，由于板厚较 薄，且采用角焊，通常采用单层双面焊，正面全 焊，反面断焊；宜先焊反面，再焊正面，并采用 交叉对称焊，焊脚高度为母材厚度。这样对于控 制焊接变形的效果较佳。

（四）254SMO焊接时需注意线能量的控制，以 防止焊缝金属不必要的稀释，并保证焊缝质量性 能。为控制线能量，要求焊接电流不宜太大，选 取电流调节获得平衡的焊弧，通常选取60〜100A左 右为宜，焊接速度可稍快，同时焊道要求狭窄， 以不超过3倍焊条直径为宜，焊接时避免焊条摆 动，即可保证熔敷金属与母材良好熔化。

（五）254SMO焊接工艺参数。见表3：

表3焊接主要工艺参数的选用

表3可向上海墨钜特殊钢客服索要。

（六）原回收塔内需要更换的塔内件都需要用机械方法或用碳弧气刨刨完后，但须打磨掉渗碳 层，以免含C过高产生裂纹。对于使用碳弧气刨清根的，可在使用碳弧气刨清根结束后，对焊缝进行机械打磨，清理焊缝表面渗碳，露出金属光泽，防 止表层碳化严重造成裂纹，远离腹板的坡口焊接应 一次焊完，最后再焊接靠近腹板坡口的剩余部分。

采用上述工艺后的254SMO,能将焊接变形控制 在最低程度，并有效避免了熔敷金属及热影响区的焊接裂纹，更重要的是为将来获得更成熟的焊接工艺奠定了基础，以及焊接类似金属材料提供了经验借鉴。

三、254SMO结论

（一） 在进行这类进口材料的焊接时，对于焊 材的选用尤为重要。可从化学成分及物理性能的 匹配来选用。

（二） 应正确选用焊接电流和电压，以及焊接 速度，从而控制其线能量，最终达到控制其组织 性能的效果。

（三）焊接时还应把握好焊接顺序和均匀 度，从而有效地控制焊接变形。晶界需要消耗大量的能量，因此针状铁素体具有很 高的抗解离断裂的能力⑷。因此，在工程实际中选 择合适的焊接工艺，焊接构件就能够获得较为理想 的力学性能。

图2 D级钢焊接接头显微组织，可向上海墨钜索取。

四、254SMO结论

(一)采用YCJ501 - 1焊丝焊接热轧态船用D级 钢板时’焊接接头具有较咼的抗拉强度’较高的低 温冲击韧性，焊接接头最高硬度小于35OHV。

(二)船用D级钢CO气体保护焊的焊缝组织为 针状铁素体、先共析铁素体和少量的粒状贝氏体，热影响区组织为铁素体、珠光体和少量针状铁素 体。针状铁素体的存在是接头具有良好力学性能的主要原因。