一种被焊件，包括被焊接在一起的第一部件和第二部件，以致这些部件由一个焊缝接合起来，所述第一部件和第二部件是由相同或不同的奥氏体不锈钢形成，其中，所述焊缝具有约１．５到２．０的铬当量／镍当量比率Ｒ，并且Ｃｒ当量＝Ｃｒ＋１．３７Ｍｏ＋１．４５Ｓｉ＋２Ｎｂ＋３Ｔｉ，Ｎｉ当量＝Ｎｉ＋０．３１Ｍｎ＋２２Ｃ＋１４．２Ｎ＋Ｃｕ。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术的主题是针对焊接领域，并且特别是针对通过控制或选择铬当量与镍当量之比率来改善低碳不锈钢的焊接。
技术介绍
AISI 316L是一种低碳奥氏体不锈钢，通常用于半导体、生物工艺学/药物和核原子工业上的高纯度的管道系统。316不锈钢是一种奥氏体铬-镍-钼耐热不锈钢。316L不锈钢是一种低碳的316类不锈钢，具有良好的抵抗焊后晶间腐蚀的性能。欧洲与AISI 316L类似的是DIN X2CrNiMo17122和DIN X2CrNiMo 18143。AISI 316L不锈钢的规格，加上AISI 316L和上面给出的欧洲的两种不锈钢的一类(“316L类”不锈钢)的规格，列于下面的表1中表1成分AISI 316L，重量％ 316L类，重量％C 0.030max(最大) 0.030maxMn 2.00max2.00maxP 0.045max 0.045maxS 0.030max 0.030maxSi 1.00max1.00maxCr 16.00-18.0016.00-18.00Ni 10.00-14.0010.00-15.00Mo 2.00-3.00 2.00-3.00N .10max .10max 316L类不锈钢管道系统包括无缝管以及焊接和拉制管，被广泛用于上面提到的工业中。通常，这些管子在操作中除了与各种各样的流量控制装置、阀、管接头等等焊接在一起外，还相互焊接在一起。因此，316L类不锈钢的可焊性对于上面提到的工业是极为重要的。然而，一个在如316L低碳不锈钢的焊接过程中常见的问题是焊缝夹渣和黑点的形成。在这里使用的“焊渣”和“黑点”是互换的，因为虽然它们的外观和在一个焊缝中的位置不同，但是通常它们由相同的化学成分构成。用肉眼检查焊缝，焊渣和黑点是一个焊缝报废的原因。焊缝夹渣可由于干扰焊接熔池的热输入而导致焊缝熔透不完全。焊缝夹渣还可形成腐蚀区域，以及促进微生物诱导腐蚀的无氧区域。对于希望焊缝光滑、平直且扁平或稍稍呈串珠状且无腐蚀的高纯度应用场合，焊缝夹渣通常是不被接受的。从商业上考虑，夹渣和/或黑点的形成是一个令人苦恼的问题。316L类型不锈钢的一些钢水在自熔焊接工艺过程中产生不合格数量的焊缝夹渣，而另外一些则不产生，尽管它们的钢水证明书中指出所有的这些钢另有说明。这就使得难于或不可能始终可靠地产生没有焊缝夹渣和/或黑点的自熔接焊缝。控制焊缝夹渣形成的一个途径是减少或消除那些渣形成元素。这样，被焊钢中的硅、钙、钛、锆和铝的含量常常被限制到低于表2列出的最大容许值表2为确保消除黑点和焊缝夹渣的渣形成元素的最大容许含量成分 最大容许含量，重量％Al0.01Ti0.014Si0.1Ca0.02Zr0.05减少这种合金中的铝和钛含量对减小这些元素在电解抛光期间对合金稳定性、硬度和孔蚀的不利影响也是有益的。然而，减少或消除渣形成元素常常需要昂贵的提炼工序和/或原材料。所以，从商业观点考虑这种途径太昂贵以致于不能被实际应用。对于焊接和不锈钢各方面的进一步讨论在本人的“STAINLESS STEELFOR SEMICONDUCTOR APPLICATION”,(S.Collins,39th MechanicalWorking and Steel Processing Conference Proceedings,Iron andSteel Society,Volume XXXV，第607-619页(1998))，所披露的全部内容在这里作为参考。所以，本专利技术的一个目的是改进不锈钢尤其是奥氏体低碳不锈钢的焊接工艺方法，以大体上减少或消除焊缝夹渣，同时对不锈钢的其它所需性能没有不利影响。因此，本专利技术打算以一种新的工艺方法来控制将可焊级别规格奥氏体不锈钢部分焊接在一起时所形成的焊缝质量，该方法包括形成具有约1.5到2.0的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率R的焊缝，其中Cr当量=Cr+1.37Mo+1.45Si+2Nb+3Ti，而Ni当量=Ni+0.31Mn+22C+14.2N+Cu更具体地说，本专利技术打算以一种新的方法改进由相同规格、焊接级别的奥氏体不锈钢制成的两个部件之间的自熔焊接，这种方法包括确定用以制成被焊在一起的各部件的钢的上述Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率，排除那些由不具有约1.5到2.0的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率的钢制成的所有部件在自熔焊接工艺方法中的使用。此外，本专利技术也打算生产一种包括一个被焊接件的新产品，这种被焊接件包括焊接在一起的第一和第二部分，以致这些部分由一个焊缝接合起来，上述第一和第二部分由相同或不同焊接级别的奥氏体不锈钢制成，其中所述焊缝具有上述指出的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率。通过阅读和理解下列详细的说明，对于那些本领域的技术人员来说，本专利技术的其它优点和好处将变得清楚明白。附图简述参照下列附图可以更容易地理解本专利技术，其中图l是本专利技术一个方面的示意图，其中采用一个焊接环来匹配要被焊接在一起的两个部件的化学成分；图2是随着各种不同316L不锈钢自熔焊焊缝中Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率变化的铁素体含量图；图3是一组显微照片的汇编，表示随着本专利技术实施例的若干焊接件中焊缝的Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率变化的焊缝质量；图4、5、6和图7是表示当实施例中描述的某些奥氏体不锈钢被自熔焊时，随Cr-eq/Ni-eq(铬当量/镍当量)比率和焊缝中的铁素体含量变化的耐腐蚀性变化曲线图。详细描述分析焊缝夹渣的性质和分布，我们已经发现合格的焊缝，也就是没有夹渣的焊缝是由各种不同类型的焊接级奥氏体不锈钢形成的，只要焊缝基本上是奥氏体的但也显示出一些由焊缝的约为1.5到2.0Cr-eq/Ni-eq比率R所反映的铁素体特征。特别地，我们注意到合格的焊缝倾向于稍微带有磁性，表示在焊缝中保留有一些少量的铁素体。这已经使得我们进一步发现焊缝夹渣的形成与焊缝的凝固状态有密切的关系。对于如316L类型的不锈钢，通常了解四种不同的凝固模式。它们是奥氏体、奥氏体-铁素体、铁素体-奥氏体和铁素体。大部分316L焊缝为前三种类型。奥氏体焊缝将全部凝固成奥氏体，且没有发生进一步高温转变。奥氏体-铁素体焊缝凝固成奥氏体，δ铁素体由奥氏体树状晶之间保留的熔化物形成。在一个铁素体-奥氏体焊缝中，铁素体首先凝固，奥氏体在铁素体树状晶之间形成。当铁素体慢慢转变为奥氏体时奥氏体相生长，导致在最终结构中铁素体体积百分率的大大减少。在室温下，焊缝基本上是奥氏体，带有少量保留的铁素体。促进铁素体形成的元素和促进奥氏体形成的元素之间的关系可分别由铬当量和镍当量来描述。尽管有几个通常采用的铬当量和镍当量公式，由Hammar和Svensson研究出的公式显示了化学成分和凝固状态之间极好的相互关系。见“O.Haunar and U.Svensson,Solidification andCasting of Metals”,(The Metal Society,London,1979，第401-404页)。这样，铬镍当量优选的公式是Cr eq(铬当量)=Cr+1.37Mo+1.45Si+2Nb+3TiNi eq(镍当量)=N本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种被焊接制品，包括被焊接在一起的第一和第二部分，以致这些部分被一焊缝接合在一起，所述第一和第二部分由相同或不同的奥氏体不锈钢制成，其特征在于，所述焊缝的铬当量／镍当量（Ｃｒ－ｅｑ／Ｎｉ－ｅｑ）比率Ｒ为约１．５到２．０，其中：Ｃｒ当量＝ Ｃｒ＋１．３７Ｍｏ＋１．４５Ｓｉ＋２Ｎｂ＋３Ｔｉ，而Ｎｉ当量＝Ｎｉ＋０．３１Ｍｎ＋２２Ｃ＋１４．２Ｎ＋Ｃｕ。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：SR科林斯，TL杜德利，CM施尔特戴尼斯，PC威廉斯，
申请(专利权)人：斯瓦戈洛克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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