用于X7Ni9钢与S30408钢相焊的焊条电弧焊方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢铁焊接领域，尤其是涉及一种用于低温高强调质钢X7Ni9钢与 S30408奥氏体不锈钢异种钢相焊的焊条电弧焊方法。
【背景技术】
[0002] X7Ni9是一种低温镍钢，具有良好的高强低温性能，是建造大型低温储罐，如液化 天然气（LNG)储罐的首选材料，X7Ni9钢板通常调质态交货。当LNG储罐的零部件采用奥 氏体不锈钢制造时，工程应用提出了 X7Ni9与S30408奥氏体不锈钢焊接的要求。
[0003] X7Ni9和S30408在一 196°C时均有良好的低温性能，选用铁镍基焊材或奥氏体不 锈钢焊材作为X7Ni9和S30408之间接头的填充材料时，均需要求焊缝金属具有较好的强度 和低温韧性与之匹配。异种钢焊接接头需兼顾两侧不同母材的特性，而异种钢受两种材料 的化学成分、热膨胀系数、合金元素尤其是碳元素的扩散影响，其接头组织更复杂，不同母 材的差异性使得异种钢的焊接较同种钢的焊接具有更大的难度。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是：提供一种能保证低温高强度异种钢焊接接头质量的 用于X7Ni9钢与S30408钢相焊的焊条电弧焊方法。
[0005] 本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：
[0006] 用于X7Ni9与S30408钢相焊的焊条电弧焊方法，该方法包括以下步骤：
[0007] 1)焊条电弧焊坡口采用V形坡口或X型坡口；所采用的焊条型号为
[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%，其他未规定的元素 总量< 0. 5% ;Ni起奥氏体化的作用，同时对提高焊缝韧性起关键的作用；Mo、Cr的作用提 高强度，但其含量过高会降低焊接性。
[0009] 2)X7Ni9与S30408钢板焊前不需预热，需要用火焰或其它加热方式除去焊缝两侧 的水份，使焊缝两侧焊前处于干燥状态。
[0010] 3)采用交流电源，焊接工艺参数为：第一道打底焊接电流90~120A，电弧电压 19~22V，填充焊焊接电流120~140A，电弧电压22~26V，焊接速度8~22cm/min，打 底焊焊接热输入量6~12KJ/cm，填充焊焊接热输入量为16~28KJ/cm，焊条烘焙制度为 250 °C X0. 5h ；
[0011] 4)保持层间温度小于90°C，第一层打底焊完后，焊缝打磨干净后进行渗透检测细 微裂纹，并采用打磨方法消除后再进行填充焊接；
[0012] 5) -侧焊接完后，背面需进行气刨清，清根打磨，同样进行渗透检测细微裂纹，并 进行打磨消除。
[0013] 上述方案中，所采用的焊条的熔敷金属的力学性能：屈服强度RPQ.2> 360MPa ;抗 拉强度匕彡650MPa ;延伸率A彡18% ;-196°C冲击功：Akv彡60J。
[0014] 上述方案中，所述X7Ni9钢板的化学组份及质量百分比满足以下条件： 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%，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0015] 上述方案中，所述X7Ni9钢板的力学性能满足：屈服强度Rel彡590MPa，抗拉强度 Rn:680~820MPa，延伸率A多18%，-196°C横向冲击功Akv多80J。
[0016] 上述方案中，所述S30408钢板的化学组份及质量百分比满足以下条件： 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钢力学性能满足：屈服强度RpQ.2> 205MPa，抗拉强度 Rn> 520MPa，延伸率 A 彡 40%，HV 彡 210。
[0018] 上述方案中，所述焊条电弧焊方法采用多层多道焊接，层间温度控制在不超过 9(TC〇
[0019] 与现有技术相比，本发明取得的技术效果是：
[0020] 1)由于同样直径规格的普通焊条的使用电流为145~185A，电压为：25~31V， 而X7Ni9镍钢焊接时焊接电流和电压比普通焊条要小很多。而且X7Ni9镍钢焊接时焊缝中 极易出现裂纹等缺陷，因此，X7Ni9镍钢与异种钢焊接时，合适的焊接材料选择和焊接参数 (电流、电压、焊接速度、线能量）选取则至关重要。而焊接线能量是由电流、电压和焊接速 度共同决定。焊接线能量过大和过小均不利接头质量。满足一 196°CX7Ni9低温钢性能的 焊材主要有奥氏体型、铁素体型、银基、铁银基。本发明综合考虑X7Ni9钢和S30408奥氏体 不锈钢的性能，选取铁镍基焊条作为异种钢接头的焊接材料，并通过试验，选取相应的焊接 工艺参数，取得的效果较好。
[0021] 2)本发明方法通过多次试验，选用的铁镍基焊材的强度介于两种钢之间，使 X7Ni9钢、焊缝金属和S30408钢三者的强度成梯度布置，可避免内应力过于集中的问题，形 成的焊缝金属为奥氏体组织，与S30408不锈钢侧母材相同，既具有良好的低温韧性又有较 高的强度。
[0022] 3)采用所述方法焊接X7Ni9与S30408钢，焊接接头具有优良的接头综合性能，焊 接接头各区域具有较高的冲击韧性储备及安全富裕度。
[0023] 4)该方法适用范围广，可用于X7Ni9和奥氏体不锈钢相焊的全位置焊接、角接接 头的焊接。
[0024] 5)本发明的焊条电弧焊方法充分兼顾了两种钢的性能，有效地保证高强度异种钢 焊接接头的质量，尤其是焊后不需要消应力热处理（SR)，仍能保证-196Γ时焊接接头的高 韧性。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明实施例1提供的坡口的结构示意图。
[0026] 图1中虚线区域表示气刨清根区域。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对 本发明的限制。
[0028] 实施例1
[0029] 本实施例提供一种用于X7Ni9钢与S30408钢相焊的焊条电弧焊方法，该方法包括 以下步骤：
[0030] 1)焊条电弧焊坡口采用单边V型坡口，正面坡口角度为65°，坡口间隙为1mm;所 采用的焊条型号为 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与S30408钢板表面的水份，焊前钢板温度28°C ;
[0032] 3)焊接工艺参数：第一道打底焊接电流90A，电弧电压20V，打底焊焊接热输入量 6KJ/cm，；后续填充焊焊接电流135A，电弧电压25,焊接速度8cm/min，25. 3KJ/cm，焊条烘焙 制度为 250°C X0. 5h ;
[0033] 4)第一道打底焊接，待自然冷却至常温，表面打磨干净并进行渗透检测细微裂纹， 并采用打磨方法消除后再进行后续填充焊接；
[0034] 5)正面焊接完后，背面采用碳弧气刨清根，成U型坡口，并进行渗透检测