[发明专利]一种316L工艺管线焊接热影响区抗点蚀和晶间腐蚀协同提升的焊接方法

说明书

本发明提供了316L工艺管线焊接热影响区抗点蚀和晶间腐蚀协同提升的焊接方法，涉及焊接技术领域。本发明提供的316L工艺管线惰性气体钨极氩弧焊焊接方法，即一种针对316L工艺管线合理控制惰性气体钨极氩弧焊热输入的焊接工艺。本发明所述焊接方法可以快速选取合适的焊接线热量，并且通过热模拟技术得到尺寸较大的焊接热影响区，方便开展组织和性能试验；实现各阶段参数严格合理控制，流程规范，减少时间成本与经济成本，从而综合提高316L工艺管线在海洋环境服役下焊接工艺的开发；在保证焊接质量的情况下，简化了焊接操作步骤，提高了焊接工作效率。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种316L工艺管线焊接热影响区抗点蚀和晶间腐蚀协同提升的焊接方法。

背景技术

AISI 316L不锈钢不仅含有适量的铬、镍,还有2％左右的钼元素，有利于得到单相奥氏体组织，并具有比AISI 304更高的电极电位，所以此类不锈钢具有良好的塑韧性、耐蚀性、焊接性以及加工性能。在腐蚀环境下综合使用成本较低，316L在化学工业、沿海、食品、生物医学、石油化工等领域中得到广泛应用，并且全球仍以每年3％-5％的速度递增。焊接结构具有良好的密封性和经济性已成为不锈钢最常见的一种使用形式，世界主要工业国家生产的焊接结构占到钢产量的50％-60％。焊接接头中热影响区是整个结构中最为薄弱、复杂的部位，相比于基体更容易受到腐蚀，尤其是经历不当热输入之后。对316L焊接接头而言在含有卤素离子的环境中，特别是氯离子中，不锈钢中可能会出现点蚀、晶间腐蚀等失效形式。因此，316L不锈钢的焊接工艺尤其要对焊接热输入进行严格的把控。

目前，对于316L工艺管线的焊接大多采用TIG、MIG等气体保护焊，保护气的作用便于得到成形美观，性能良好的焊接接头。但焊接过程由于热量的输入难以避免的会导致焊件性能的恶化，尤其是焊接接头热影响区的性能会严重恶化，直接影响到焊件的使用寿命。并且很多工艺管线的使用环境都含有一定的氯离子、硫离子，比如海上环境和石油运输，均容易导致接头热影响区的点蚀和晶间腐蚀。点蚀是一种集中在金属表面针尖状、点状的微小区域内，并快速而持续的向深处发展甚至穿透金属的腐蚀行为。在侵蚀性介质中常发生在表面氧化膜被破坏等薄弱位置，从而产生局部腐蚀。晶间腐蚀是指包括晶界在内的一个和晶粒尺寸相比较小的区域内发生的腐蚀，一般发生腐蚀破坏时肉眼不可见，但受到应力时即会沿晶界断裂，几乎丧失强度，给焊接结构带来巨大的安全隐患。面对这类问题，近年来发展起来的焊接热模拟技术可以用来研究焊接热影响区的各种性能，为焊接工程选用最佳的焊接工艺，为保证焊接热影响区性能提供可靠的依据和试验手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供316L工艺管线惰性气体钨极氩弧焊焊接方法，即一种针对316L工艺管线合理控制惰性气体钨极氩弧焊热输入的焊接工艺，特别是针对不锈钢失效发生在焊接接头热影响区域的条件下，可以提高接头薄弱区的耐局部腐蚀性能，高效率低成本地完成焊接工艺的开发。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

基于热模拟技术，利用Gleeble 3500试验机，316L工艺管线惰性气体钨极氩弧焊焊接工艺，按照下述步骤进行确定：

Gleeble 3500热模拟试验机是一台电阻加热式全模拟装置，由加力系统、加热系统、计算机控制系统组成，具有极快的降温和升温速度，同时记录试样热模拟过程中的温度、应力、应变等参数变化曲线。可对金属材料焊接各阶段的工艺与材料性能变化之间的关系进行精确模拟，可以准确的模拟出不同区域不同热输入的焊接组织。使用此设备，将机加工后直径为φ6mm母材以不同的热模拟参数进行实验，模拟焊接过程，得到不同冷却速度下的焊接热影响区组织。然后对不同参数热影响区的组织和耐蚀性能进行表征，确定合适的焊接工艺。

在上述技术方案中，采用的母材为316L工艺管线，并沿着平行于母材的轧制方向加工出直径为φ6*80mm的棒状试样。