S31254材质容器的MIG焊焊接

S31254材质容器的MIG焊焊接

赵淑军,徐兆雷,葛宝荣,崔建波,张晓

青岛德固特节能装备股份有限公司，山东 青岛 266300

摘要：我公司承揽了一台需要按照ASME“U”钢印制作的结晶器。其材质是SA-240M S31254，为含Mo量超过6%的超级奥氏体不锈钢。S31254使用镍基焊材ERNiCrMo-3进行焊接，由于设备尺寸较大，该材质又不建议使用埋弧焊焊接，为提升焊接效率，研究使用了MIG焊来焊接。其焊接质量决定于脉冲焊机品牌、保护气体、焊接人员技能水平，在经过大量实验后成功的制作了该设备，焊接的一次探伤合格率大于99.7%。

关键词：S31254；超级奥氏体不锈钢；ERNiCrMo-3；MIG焊；一次探伤合格率

1概述

我公司承揽了一台需要按照ASME“U”钢印制作的结晶器。其材质是SA-240M S31254，为含Mo量超过6%的超级奥氏体不锈钢，壳体直径最大为6.4米，筒体厚度12mm，封厚度18mm，单台设备重42吨。设备内介质为饱和硫酸铵，客户提供的技术规范中要求焊接工艺评定按照ASTM G48 A法进行麻点腐蚀实验。我公司第一次接触该种材质和工况，需要在实际生产前明确焊接方法和焊接工艺要求，制定合格的焊接工艺规程，用于指导实际生产焊接。

2 材质简介

SA-240M S31254是ASME Ⅱ卷中规定的美标材料，其组织是具有面心立方的典型的奥氏体组织，其含Mo量为6%,且加入了一定含量的N元素，具有非常高的抗点蚀和抗缝隙腐蚀的能力。S31254具有很高的机械强度，其屈服强度比普通奥氏体不锈钢高出50%-100%。S31254的主要化学成分见表1，其力学性能见表2。

表1 S31254钢板主要化学成分（质量分数）         （%）

表2S31254钢板力学性能

3 工艺选择

S31254是奥氏体结构，具有良好的可锻性及较强的冷热加工性能，其焊接性能比较好，焊前不需要预热，焊后不需要热处理。根据英国METRODE焊材公司文件《FILLER MATERIALS FOR 6%Mo SUPERAUSTENITIC STAINLESS STELLS》中的建议，不选用埋弧焊焊接，因为埋弧焊热输入量偏大，会导致“未混合区”较宽，影响其耐腐蚀能力。由于焊接量非常大，也排除了用焊条焊接，最后选定了用脉冲MIG焊的焊接方法焊接。

焊机经过试用比较，最终选用了法国萨福品牌的DIGIWAVE III型号脉冲焊机。焊材高配处理，选择了ERNiCrMo-3镍基实心焊丝。保护气体在综合成本和质量后，选择了97.5%Ar+2.5%CO2的混合气。

4 焊接工艺评定试验

按照ASME IX卷及相关技术附件进行焊接工艺评定。试板材质为S31254，尺寸为150*400*18mm，两块。试板组对前打磨坡口至露出金属光泽，坡口其附近20mm范围内应无氧化物、水分、油污及其他有害杂质。根据英国METRODE焊材公司的技术文件，选用的焊接热输入量控制在1KJ/mm以内， 以保持其优异的抗点腐蚀能力。焊接参数见表3：

表3 焊接工艺参数

焊接完成后进行射线检测，确保无缺陷，然后加工制取拉伸式样，弯曲式样及麻点腐蚀式样，并按照ASME IX卷及客户的技术要求进行相关检测，检测结果见表4，麻点腐蚀合格报告见图1。

表4 检测结果

图1 麻点腐蚀报告

由上述结果可以看出，相应检测结果均符合标准及技术要求。通过该焊接工艺评定，验证了复合板S31254的焊接性能，并确定了相关工艺参数，为编制合适的焊接工艺奠定了基础。

5结语

通过该焊接工艺评定验证，选择了合适的焊接设备，焊接材料及焊接气体，制定了合理的焊接工艺方案，解决了焊缝的耐腐蚀问题。焊缝的力学性能和化学成分均满足了设计要求，获得了优质的焊接质量。

生产车间严格按照焊接工艺进行施工，成功的完成了设备的制造，一次射线探伤合格率＞99.7%，取得了非常好的焊接效果，澳洲客户对此产品非常满意。

参考文献：

[1]邬莉华.S31254超级奥氏体不锈钢焊接与热处理对焊缝组织与性能的影响[J].山西冶金.2021.44（1）:1-3.

[2]朱秋华,陈亮.S31254超级奥氏体不锈钢的焊接工艺[J].现代冶金,2016,44(3):23-24.