不同焊接方法下316L不锈钢焊接接头组织性能研究

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316L是一种超低碳奥氏体不锈钢，因其具有优良的力学性能、焊接性能及耐高温耐强酸腐蚀性能，近年来在压力容器、腈纶蒸发装置、化肥装置、海洋装置等领域获得广泛应用。由于焊接接头的性能将直接影响到产品的寿命及可靠性，因此，研究316L不锈钢焊接接头性能具有重要意义。采用不同焊接方法对316L钢进行焊接，通过焊接接头的拉伸、弯曲试验，显微硬度测试和显微组织观察，研究了焊接接头的性能，为实际生产提供参考。

母材316L（国内牌号为00Crl7Nil4Mo2）钢经固熔处理后其屈服强度σ0.2≥177MPa，抗拉强度σb≥480MPa，伸长率δ5≥40%，维氏硬度≤200HV。试件厚度为22mm，开双边V型坡口，坡口角度为60°，钝边为2mm，装配间隙为1mm；焊接前应严格清除焊接区的油污、水分和杂质。根据316L钢的特点及其应用实际，采用MAG焊和焊条电弧焊（SMAW）两种方法进行焊接。MAG焊时，保护气体为80%Ar+20%CO2，流量15L/min；背面采用碳弧气刨、砂轮清根后焊接。SMAW时采用直流反接。焊接工艺参数如表1所示。为防止碳化物析出敏化及晶间腐蚀，应严格控制层间温度和焊后冷却速度，要求焊接时层间温度控制在60℃以下。

表1 焊接工艺参数

焊接方法	打底焊		填充焊		盖面焊
	电流/A	电压/V	电流/A	电压/V	电流/A	电压/V
MAG焊	140	20	180～220	27～30	180～200	27～30
SMAW	90	23	160	26～27	160	26～27

为了满足焊接接头具有与316L钢母材相同的性能，同时增强接头抗热裂纹和晶间腐蚀能力，使接头中出现少量的铁素体，焊丝采用与母材同质的CHM-316L，焊条采用钛钙型药皮的超低碳不锈钢焊条CHS022。

20%CO2+80%Ar混合气体保护MAG焊时接头在拉伸试验时断裂在焊缝中心位置，而SMAW接头拉伸断裂在热影响区。SMAW焊缝金属的硬度比MAG焊焊缝金属的硬度高。SMAW焊缝金属中δ铁素体含量比MAG焊焊缝金属中δ铁素体含量高。