奧氏體型不銹鋼都具有非常好的塑性和韌性,這決定了它具有良好的彎折、卷曲和沖壓成型性,因而常常被用來制成各種形狀的構件、容器或管道。這樣一來,奧氏體不(bu)銹鋼(gang)被焊接的機會也因此比其他不銹鋼大得多。這類鋼的韌性、塑性本來就好,又不會發生任何的淬火硬化,所以,盡管其線膨脹系數比碳鋼大得多,焊接過程中的彈、塑性應力和應變量很大,卻極少出現冷裂紋。奧氏體不銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)接頭不存在淬火硬化區,又由于它有很強的加工硬化能力,所以,即使受焊接熱影響而軟化的區域,其抗拉強度仍然不低。可以這樣認為,只要是不誤用焊接填充材料,焊接接頭強度不是焊接性的重點。該類鋼的熱脹冷縮特別大,所帶來的焊接性問題,主要有兩個:一個是熱裂紋問題,這與該類鋼的晶界特性和對某些微量雜質如硫、磷等敏感有關;另一個則是焊接變形較大的問題。
奧氏體(ti)型(xing)不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐腐蝕(shi)性(xing)能(neng)特別優良(liang),這是其獲得(de)最為(wei)廣泛應(ying)用調焊(han)(han)接接頭(tou)的(de)(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)耐腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)能(neng)力。人們針對各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)腐蝕(shi)環(huan)境和(he)腐蝕(shi)機理,選用各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)耐不同腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)型(xing)不銹鋼(gang)。因(yin)此(ci),對于(yu)(yu)相應(ying)于(yu)(yu)每(mei)一種(zhong)(zhong)用于(yu)(yu)某種(zhong)(zhong)特定(ding)環(huan)境中(zhong)的(de)(de)(de)(de)不同鋼(gang)種(zhong)(zhong),焊(han)(han)接接頭(tou)都應(ying)滿(man)足其在特定(ding)環(huan)境中(zhong)的(de)(de)(de)(de)特殊耐腐蝕(shi)性(xing)要(yao)求。于(yu)(yu)是,焊(han)(han)接接頭(tou)的(de)(de)(de)(de)耐腐蝕(shi)問題自然也是焊(han)(han)接工作者不可(ke)回避的(de)(de)(de)(de),必須(xu)面對的(de)(de)(de)(de)最主(zhu)要(yao)問題,也應(ying)是不銹鋼(gang)焊(han)(han)管生產廠(chang)關注(zhu)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)題。
奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼是(shi)使用最為(wei)廣泛的(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,這和它具(ju)有(you)良(liang)(liang)好的(de)機械性(xing)能、耐腐(fu)蝕性(xing)能,其焊接性(xing)在(zai)(zai)高合金鋼中被認(ren)為(wei)是(shi)最好的(de)有(you)關。鉻-鎳奧氏(shi)體鋼具(ju)有(you)良(liang)(liang)好的(de)焊接性(xing),無淬(cui)硬性(xing),因而在(zai)(zai)熱影響區內無淬(cui)硬現象,同時(shi)也(ye)無晶粒粗大化。但在(zai)(zai)焊接中存(cun)在(zai)(zai)以下問題:
一、碳化鉻的(de)形成,降低了焊接接頭抗晶間腐蝕的(de)能(neng)力
奧氏體不銹鋼焊接接頭可有三種晶間腐(fu)蝕的情況:焊縫晶間腐蝕、母材上敏化區腐蝕及刀狀腐蝕。關于奧氏體鋼晶間腐蝕的機理,一般用“貧鉻”理論來解釋。在固溶狀態下,奧氏體鋼中的碳過飽和固溶于奧氏體中。加熱過程中,過飽和的碳將以Cr23C6。的形式沿晶界析出。Cr23C6中含鉻量大大超過奧氏體基體中的含鉻量,因而使晶界附近含鉻量顯著下降,晶內的鉻原子又來不及擴散及時補充,故形成貧鉻層(Cr<11.7%).貧鉻層的電極電位比晶體內低得很多,在腐蝕質的作用下,電極電位低的晶界將成為陽極,被腐蝕溶解。
1. 焊縫晶間腐(fu)蝕和母(mu)材上(shang)敏化溫(wen)度區腐(fu)蝕
18-8型(xing)不銹鋼在(zai)450℃~850℃加熱(re)時,具(ju)有(you)晶間腐(fu)蝕傾向,這(zhe)一(yi)溫(wen)度范(fan)圍稱為敏化溫(wen)度區間。
焊(han)(han)縫晶(jing)間腐蝕(shi)可(ke)有(you)兩種情(qing)況,一(yi)種情(qing)況為焊(han)(han)接(jie)線(xian)能量過(guo)大或多層(ceng)焊(han)(han)時焊(han)(han)縫金屬在敏化(hua)溫度區間停(ting)留時間過(guo)長所引起(qi),即焊(han)(han)接(jie)狀態下已有(you)碳化(hua)鉻析出(chu)而形成貧鉻層(ceng);另一(yi)種情(qing)況是焊(han)(han)接(jie)狀態下耐蝕(shi)性(xing)良好,焊(han)(han)后經受了(le)敏化(hua)加熱(re)的條件(jian),因而具有(you)晶(jing)間腐蝕(shi)傾向(xiang)。
熱(re)影(ying)響區、敏(min)化區的晶間腐(fu)蝕傾(qing)向也(ye)是由(you)于形成貧鉻層所致。但因(yin)為焊接(jie)熱(re)循(xun)環具有快速連續加熱(re)的特點,碳(tan)化鉻的析出需要(yao)在更高(gao)的溫(wen)度下才能較快進行,因(yin)此(ci),焊接(jie)接(jie)頭的敏(min)化區溫(wen)度范圍為600℃~1000℃,高(gao)于平衡(heng)加熱(re)條件下的敏(min)化區溫(wen)度450℃~850℃。
焊縫和熱影響區晶間腐(fu)蝕傾向與(yu)含碳量、加熱溫度和保溫時間等因(yin)素有關(guan)。因(yin)此,為提高(gao)焊接接頭抗晶腐(fu)蝕能(neng)力(li),一般宜采取以下措施:
①. 減小母材及焊縫中的含碳量,使加熱時減少或避免Cr32C6析出,消除產生貧鉻層的機會。例如,超低碳(C≤0.03%)不銹鋼由于含碳量較低,具有優良的抗蝕性能,但是超低碳不銹鋼的冶煉成本高。
②. 在鋼中添加穩定(ding)化(hua)元素鈦、鈮等,使(shi)之優先(xian)形成MC,而避(bi)免形成貧鉻層。
③. 使焊縫形(xing)成奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)加少量(liang)(liang)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)的(de)雙相組織。當焊縫中存在(zai)一定數量(liang)(liang)的(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)時,可以細化(hua)晶(jing)(jing)粒,增加晶(jing)(jing)界(jie)面積,使晶(jing)(jing)界(jie)單位面積上的(de)碳化(hua)鉻析出量(liang)(liang)減少,減輕貧鉻程度(du)。鉻在(zai)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)中溶解度(du)較大,Cr2C6優先在(zai)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)中形(xing)成,而不致(zhi)使奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)界(jie)貧鉻;此(ci)外(wai),散布(bu)在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)之間的(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti),還可能防止腐蝕沿晶(jing)(jing)界(jie)向(xiang)內部擴(kuo)展。
④. 控制(zhi)在敏化溫(wen)度區(qu)間的(de)停(ting)留(liu)時(shi)間。調整焊(han)(han)(han)接熱(re)(re)(re)循(xun)環,盡可能(neng)縮(suo)短600℃以(yi)(yi)上(shang)的(de)高(gao)溫(wen)停(ting)留(liu)時(shi)間,以(yi)(yi)防止焊(han)(han)(han)縫及熱(re)(re)(re)影響區(qu)大(da)量析出碳化鉻(ge)。如選擇能(neng)量密度高(gao)的(de)焊(han)(han)(han)接方法(如等(deng)離子(zi)弧焊(han)(han)(han)),選用較小的(de)焊(han)(han)(han)接線能(neng)量,焊(han)(han)(han)縫背面通(tong)氬氣(qi)或采用銅墊增加焊(han)(han)(han)接接頭(tou)的(de)冷卻速度,減少起弧、收(shou)弧次數以(yi)(yi)避免重(zhong)復加熱(re)(re)(re),多層焊(han)(han)(han)時(shi)與(yu)腐(fu)蝕介質的(de)接觸面盡可能(neng)最后(hou)施(shi)焊(han)(han)(han)等(deng),均可以(yi)(yi)減少接頭(tou)的(de)晶(jing)間腐(fu)蝕傾向(xiang)。
⑤. 焊后進行固溶處理或穩定化退火。固溶處理可使已析出的Cr23C6重新溶入奧氏體中,但一般只適用于較小的工件。穩定化退火是將工件加熱到850℃~900℃保溫后空冷。其作用為使碳化物充分析出,并促使鉻加速擴散而消除貧鉻區。
2. 焊接接頭(tou)的刀狀腐(fu)蝕
刀狀腐蝕簡稱刀蝕,它是焊接接頭中特有的一種晶間腐蝕,只發生在含有穩定劑的奧氏體鋼(如321不銹(xiu)鋼、316Ti不銹鋼(gang)等)的焊接接頭中。刀狀腐蝕的腐蝕部位在熱影響區的過熱區,沿熔合線發展,開始寬度僅3~5個晶粒,逐步擴大至1.0mm~1.5mm。因形狀如刀刃,故稱刀狀腐蝕。
高(gao)溫過(guo)(guo)熱(re)和(he)中溫敏(min)化(hua)是導致焊接(jie)接(jie)頭(tou)產(chan)生刀蝕(shi)(shi)的重(zhong)要條件。含有穩(wen)定劑的奧氏體鋼,一般(ban)以固溶狀態供貨,此時(shi)鋼中少(shao)部(bu)分(fen)的碳(tan)(tan)固溶于(yu)(yu)(yu)奧氏體,其余大部(bu)分(fen)碳(tan)(tan)則(ze)形成TiC或NbC.焊接(jie)時(shi),在(zai)(zai)溫度(du)超過(guo)(guo)1200℃的過(guo)(guo)熱(re)區中,這些(xie)碳(tan)(tan)化(hua)物將(jiang)溶入固溶體。由(you)于(yu)(yu)(yu)碳(tan)(tan)的擴散能(neng)(neng)力較強,在(zai)(zai)冷(leng)卻過(guo)(guo)程(cheng)中將(jiang)偏聚(ju)在(zai)(zai)晶界(jie)形成過(guo)(guo)飽和(he)狀態,而(er)鈦則(ze)因擴散能(neng)(neng)力低(di)而(er)留于(yu)(yu)(yu)晶內。當(dang)焊接(jie)接(jie)頭(tou)在(zai)(zai)敏(min)化(hua)溫度(du)區間(jian)再次加熱(re)時(shi),過(guo)(guo)飽和(he)的碳(tan)(tan)將(jiang)在(zai)(zai)晶間(jian)以CraC.形式析(xi)出,在(zai)(zai)晶界(jie)形成貧鉻(ge)層,使焊接(jie)接(jie)頭(tou)抗(kang)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)降低(di)。從(cong)以上分(fen)析(xi)可(ke)知,刀狀腐(fu)蝕(shi)(shi)的形成根源也(ye)在(zai)(zai)于(yu)(yu)(yu)在(zai)(zai)晶間(jian)形成貧鉻(ge)層。
防止(zhi)刀蝕的(de)措(cuo)施如(ru)下:
①. 降低含碳量 這(zhe)是(shi)防止刀狀腐蝕的很有效(xiao)的措施(shi)。對于(yu)含有穩定(ding)化元素的不銹鋼,含碳量最好不超過(guo)0.06%。
②. 采用合理的焊(han)接(jie)工藝 盡(jin)(jin)量選擇(ze)較小(xiao)的線能(neng)(neng)量,以(yi)減少過(guo)熱區(qu)在(zai)高溫(wen)停留時間,注(zhu)意(yi)避免(mian)在(zai)焊(han)接(jie)過(guo)程產生“中溫(wen)敏化”的效(xiao)果。因(yin)此雙(shuang)面焊(han)時,與腐(fu)蝕介(jie)質(zhi)接(jie)觸(chu)(chu)的焊(han)縫應(ying)最(zui)后(hou)施焊(han)(這是大(da)直徑厚壁焊(han)管內焊(han)在(zai)外焊(han)之(zhi)后(hou)再進行(xing)的原因(yin)所在(zai)),如不能(neng)(neng)實施則應(ying)調整(zheng)焊(han)接(jie)規范及焊(han)縫形(xing)狀,盡(jin)(jin)量避免(mian)與腐(fu)蝕介(jie)質(zhi)接(jie)觸(chu)(chu)的過(guo)熱區(qu)再次受到敏化加熱。
③. 焊后熱處理(li) 焊后進(jin)行固溶或穩(wen)定化處理(li),均能(neng)(neng)提高接(jie)頭的抗(kang)刀狀腐蝕能(neng)(neng)力。
二、 應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開裂
應力腐蝕開裂是金屬在特定的腐蝕介質和拉應力的共同作用下所產生的延遲破壞現象,也稱應力腐蝕裂紋(Stress Corrosion Cracking,簡稱SCC).
鉻-鎳奧氏體不(bu)銹鋼中(zhong),產生應(ying)力腐蝕(shi)開(kai)(kai)裂常見的鋼種,有不(bu)含鈦(tai)、鈮的18-8型和17-12-Mo型鋼,其次(ci)是超低(di)碳不(bu)銹鋼。由于介質不(bu)同,應(ying)力開(kai)(kai)裂既(ji)可呈晶間開(kai)(kai)裂形式(shi)(shi),也可呈穿(chuan)晶開(kai)(kai)裂形式(shi)(shi),或為(wei)穿(chuan)晶和沿晶混合開(kai)(kai)裂形式(shi)(shi)。
不銹鋼(gang)產生應(ying)(ying)力腐(fu)蝕開(kai)裂的(de)影響因素很多,包(bao)括(kuo)鋼(gang)材成分、組織(zhi)和狀態、介質種類、溫度及(ji)濃(nong)度、應(ying)(ying)力的(de)性質、大(da)小以及(ji)結構特(te)點等。
防止應(ying)力腐蝕開裂的主要措施如下:
1. 正確(que)選擇材料及合理(li)調整焊縫成分
根據介質特性(xing)選(xuan)用對(dui)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕開裂敏(min)感性(xing)低的(de)材料(liao),應(ying)(ying)該(gai)是防(fang)止應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕開裂的(de)最根本措(cuo)施。此類鋼(gang)有高純鉻-鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)、高硅鉻-鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)、鐵素體(ti)-奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)、高鉻鐵素體(ti)鋼(gang)等。合理地調(diao)整焊縫(feng)成分是提高接(jie)頭抗(kang)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕能力(li)的(de)重要(yao)措(cuo)施之(zhi)一。一般認(ren)為(wei),當焊縫(feng)金屬為(wei)奧(ao)氏(shi)體(ti)-鐵素體(ti)雙相組織時,具有較好(hao)的(de)抗(kang)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕性(xing)能。
2. 消除(chu)或減(jian)小殘(can)余(yu)應力
拉伸應力的存(cun)在是(shi)產生(sheng)應力腐(fu)(fu)蝕開(kai)裂(lie)的先(xian)決(jue)條件(jian)之一。可以認為,不銹鋼部件(jian)中若不存(cun)在拉應力,則(ze)可以完(wan)全(quan)避免應力腐(fu)(fu)蝕開(kai)裂(lie)。因此,消除或(huo)減少結構中的殘余應力,是(shi)防止(zhi)應力腐(fu)(fu)蝕開(kai)裂(lie)的重要措(cuo)施。
焊(han)后進行(xing)消(xiao)除應(ying)力(li)熱處理是常用(yong)的工(gong)藝措(cuo)施。例(li)如,對奧(ao)氏體不銹鋼(gang)一般進行(xing)900℃的消(xiao)除應(ying)力(li)退火熱處理。采用(yong)機械的方法也可以(yi)降(jiang)低表(biao)面殘(can)余應(ying)力(li)或造(zao)成壓(ya)應(ying)力(li)。如表(biao)面拋光、噴(pen)丸(wan)和錘擊。
3. 合理(li)的結構(gou)設計
結構(gou)中應(ying)避免(mian)形成較(jiao)(jiao)大(da)的應(ying)力(li)集(ji)中或在制造中避免(mian)產(chan)(chan)生較(jiao)(jiao)大(da)的殘(can)余(yu)應(ying)力(li)。在設備和容器中與(yu)腐蝕介(jie)質的接(jie)觸面不能(neng)有(you)縫隙,盡可能(neng)采(cai)用對接(jie)接(jie)頭,結構(gou)設計(ji)中注意不產(chan)(chan)生熱(re)流集(ji)中而引起的局部(bu)過熱(re)或腐蝕液滯留而局部(bu)濃縮等(deng)。
三、焊接熱裂紋(wen)
奧(ao)氏(shi)體不銹鋼焊接(jie)時(shi),焊縫(feng)及熱(re)影(ying)響區均可能出現(xian)熱(re)裂紋。最常見的是焊縫(feng)結晶(jing)裂紋,有時(shi)在熱(re)影(ying)響區或多(duo)層焊層間金屬也可出現(xian)液(ye)化(hua)裂紋。
奧氏(shi)體鋼具有較(jiao)大的熱裂紋(wen)敏感性,主要取決于(yu)鋼的化學成(cheng)分、組織與性能的特點。
奧(ao)氏(shi)體鋼中合金(jin)元素(su)較多,尤其是含(han)有一定數量的鎳,它不(bu)僅提(ti)高了奧(ao)氏(shi)體的穩定性,而且還(huan)易和硫(liu)、磷(lin)等(deng)雜質形成低(di)熔(rong)點(dian)(dian)(dian)化合物或共(gong)(gong)晶,如Ni-S共(gong)(gong)晶熔(rong)點(dian)(dian)(dian)為(wei)(wei)645℃、Ni-P共(gong)(gong)晶為(wei)(wei)880℃,比(bi)Fe-S、Fe-P共(gong)(gong)晶的熔(rong)點(dian)(dian)(dian)更(geng)低(di),危害性也更(geng)大。其他一些元素(su)如硼(peng)、硅等(deng)的偏析(xi),也將促使產生熱裂紋。
奧氏體鋼焊縫易形(xing)成(cheng)方向性強的粗大柱狀(zhuang)晶(jing)組(zu)織,有(you)利于(yu)有(you)害雜質(zhi)和(he)元(yuan)素的偏析(xi),從而促(cu)使形(xing)成(cheng)連續的晶(jing)間液膜,提(ti)高了熱裂(lie)紋的敏感性。
從奧氏體不(bu)銹鋼(gang)的(de)物(wu)理性能看,它具有導熱系(xi)(xi)數小、線(xian)膨脹(zhang)系(xi)(xi)數大的(de)特(te)點,因而在焊接不(bu)均勻加(jia)熱的(de)情況下(xia),極易形成(cheng)較大的(de)拉應力,促進了(le)焊接熱裂紋的(de)產(chan)生。
由以上分析可知,與結構鋼相(xiang)比,奧氏體(ti)不銹鋼的(de)焊接(jie)熱裂(lie)紋傾(qing)向較(jiao)大,尤其是高鎳奧氏體(ti)不銹鋼。
防止奧氏體不銹鋼焊接熱(re)裂(lie)紋(wen)的主要措施如下:
1. 嚴(yan)格控制(zhi)有害雜質(zhi)硫、磷的含量(liang),鋼中含鎳(nie)量(liang)越高(gao),越應該嚴(yan)格控制(zhi)。
2. 調整焊縫金屬(shu)的組(zu)織
奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼焊(han)(han)縫(feng)(feng)可(ke)以是單相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體組織(zhi)(zhi)(zhi),也可(ke)以是奧(ao)(ao)氏(shi)體為(wei)主的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)組織(zhi)(zhi)(zhi)。大(da)量實踐證明(ming),單相(xiang)(xiang)奧(ao)(ao)氏(shi)體組織(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)(feng),對熱裂紋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)敏感(gan)性(xing)較大(da),而雙相(xiang)(xiang)組織(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)(feng),則(ze)具有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗裂性(xing)能(neng),如表2-2中所列出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體焊(han)(han)縫(feng)(feng)中δ-鐵素體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。焊(han)(han)接18-8型不(bu)銹鋼時,如果形成γ+5%δ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)組織(zhi)(zhi)(zhi),不(bu)僅(jin)可(ke)以提高抗晶間(jian)腐蝕能(neng)力,而且(qie)又減小了熱裂敏感(gan)性(xing)。焊(han)(han)縫(feng)(feng)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)δ相(xiang)(xiang),可(ke)以細化(hua)晶粒,消除單相(xiang)(xiang)奧(ao)(ao)氏(shi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方向性(xing),減少(shao)有(you)害雜質在(zai)晶界(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)偏析,而且(qie)δ相(xiang)(xiang)能(neng)解較多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)硫、磷,并能(neng)降(jiang)低界(jie)面(mian)能(neng),阻止晶間(jian)液(ye)膜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成,從而有(you)利于提高焊(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗熱裂紋能(neng)力。
3. 調整焊縫金(jin)屬合金(jin)成分
當在焊(han)(han)縫中不允許有(you)雙相組織時,如表2-2中“不希望有(you)δ-鐵素體的(de)(de)理(li)(li)由”所列出的(de)(de)各項,就(jiu)必(bi)須對焊(han)(han)縫金(jin)屬進行合理(li)(li)的(de)(de)合金(jin)化。如在單相穩(wen)定奧氏體鋼中適當增加錳(meng)、碳、氮的(de)(de)含量(liang)可(ke)以(yi)提高焊(han)(han)縫的(de)(de)抗(kang)裂性能。此外,加入(ru)少量(liang)的(de)(de)鈰、鋯、鉭等微(wei)量(liang)元素,可(ke)以(yi)細化焊(han)(han)縫組織、凈化晶界,也可(ke)減少焊(han)(han)縫的(de)(de)熱(re)裂紋敏(min)感性。
4. 工藝措(cuo)施
在焊接奧氏體不銹鋼時,應盡量減小熔池過熱,以防止形成粗大的柱狀晶。奧氏體不銹鋼焊接宜采用小線能量及小截面的焊道。至于液化裂紋,它主要出現于310S不銹(xiu)鋼的焊接接頭中。為了防止產生液化裂紋,除了嚴格限制母材中的雜質含量以及控制母材的晶粒度以外,在工藝上應采用高能量密度的焊接方法、小線能量和提高接頭的冷卻速度等措施,以減小母材的過熱和避免近縫區晶粒的粗化。
四、奧氏體(ti)鋼焊接(jie)接(jie)頭的脆化
奧(ao)氏體鋼(gang)(gang)用(yong)(yong)途頗廣,可(ke)在耐熱(re)、耐蝕、低(di)溫(wen)(wen)等(deng)各種條件(jian)下使用(yong)(yong)。不(bu)同的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)條件(jian),對焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)性(xing)(xing)能要(yao)求(qiu)(qiu)也不(bu)同。耐蝕鋼(gang)(gang)通(tong)常是(shi)在室溫(wen)(wen)或350℃以下工(gong)(gong)作(zuo)(zuo),主(zhu)要(yao)要(yao)求(qiu)(qiu)耐蝕性(xing)(xing),對機械性(xing)(xing)能無(wu)特殊要(yao)求(qiu)(qiu)。用(yong)(yong)于高(gao)溫(wen)(wen)條件(jian)的(de)(de)熱(re)強鋼(gang)(gang),如是(shi)短時工(gong)(gong)作(zuo)(zuo),則(ze)要(yao)求(qiu)(qiu)保(bao)(bao)證接(jie)頭與母材等(deng)強度;而長期工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(10年以上)時,則(ze)保(bao)(bao)證焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)塑性(xing)(xing),防止高(gao)溫(wen)(wen)脆化是(shi)關鍵。對于低(di)溫(wen)(wen)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)的(de)(de)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang),則(ze)主(zhu)要(yao)要(yao)求(qiu)(qiu)良好的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)韌性(xing)(xing),防止焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭發(fa)生(sheng)低(di)溫(wen)(wen)脆斷。從(cong)不(bu)同的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)條件(jian)下對接(jie)頭性(xing)(xing)能的(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)來看,奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)脆化和高(gao)溫(wen)(wen)脆化是(shi)值得注意的(de)(de)問題。
當18-8型(xing)鋼焊縫(feng)為雙相組織時,其拉伸強(qiang)度、屈(qu)服強(qiang)度與塑性略低于(yu)母(mu)材,但韌(ren)性比(bi)母(mu)材低得多(duo),因而難以保(bao)證低溫(wen)條件下(xia)對焊接接頭韌(ren)性的要求。為了保(bao)證18-8型(xing)鋼焊縫(feng)具有(you)良好的低溫(wen)韌(ren)性,應使(shi)焊縫(feng)為單相奧氏體組織。
奧(ao)氏體焊(han)(han)(han)縫(feng)中含(han)有(you)較多的(de)(de)鐵素體化元素或(huo)有(you)較多的(de)(de)δ相(xiang)時,高溫條(tiao)件下,由于(yu)δ→σ轉(zhuan)變,引起(qi)σ相(xiang)脆化,焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)塑(su)性和韌性均顯著下降。因此,為了保證必要的(de)(de)塑(su)性和韌性,焊(han)(han)(han)縫(feng)中的(de)(de)δ相(xiang)應小于(yu)5%。
單相的奧氏體焊縫(feng)也可能(neng)出(chu)現(xian)σ相,這(zhe)與合金系(xi)統有關。如(ru)310S不銹鋼(gang)焊縫(feng)中(zhong)鉻與硅含(han)量偏上限,而(er)碳(tan)、鎳(nie)含(han)量偏下(xia)限時,就容易沿晶(jing)界析出(chu)σ相,這(zhe)比晶(jing)內(nei)析出(chu)σ相,對焊接接頭脆化影(ying)響更(geng)為嚴重。
為了避(bi)免出現 σ脆性相,應盡量限制焊縫中的(de)δ相數量,考慮焊縫的(de)合(he)金(jin)化時(shi)(shi),適當減少鐵素體形成元素;多層焊時(shi)(shi)采用較(jiao)小(xiao)的(de)線能(neng)量,以減小(xiao)熔池體積,提高冷卻(que)速度,縮短(duan)高溫(wen)停留(liu)時(shi)(shi)間。對于(yu)已經(jing)出現σ相的(de)焊縫,可(ke)(ke)將焊接接頭加熱至1050℃~1100℃,保溫(wen)1小(xiao)時(shi)(shi)后(hou)水冷,進行固溶處理(li),此(ci)時(shi)(shi)絕(jue)大部分 σ 相可(ke)(ke)重新(xin)溶入(ru)奧(ao)氏體中,性能(neng)即可(ke)(ke)恢復。
五、焊接(jie)變形較大(da)
因為奧氏體不銹鋼(gang)導(dao)熱性能差,膨脹系數(shu)大(da),焊接(jie)變形較大(da),特別是薄(bo)板。因此(ci),焊接(jie)時應適當采取防形的措施(shi),如夾具等。