奧氏體不銹鋼在物理性能、化學成分等方面與結構鋼有較大差異,因而奧氏不銹鋼的焊接工藝有其特點。
一、焊接方法(fa)及規(gui)范選擇
奧氏(shi)體(ti)不銹鋼可用鎢極氬弧焊(TIG)、熔化極氬弧焊(MIG)、等離子弧焊(PAW)及埋弧焊(SAW)等方法進行焊接。
奧氏體不銹鋼焊接,因為其熔點低、導熱系數小、電阻系數大,焊接時母材和焊接材料都容易被加熱、熔化,所以使用的焊接電流比較小,只是普通碳鋼的80%左右。同時應采用窄焊縫、窄焊道,減少高溫停留時間,防止碳化物析出影響耐腐蝕性,減少焊縫收縮應力,降低熱裂紋敏感性。
二、奧(ao)氏體不銹鋼(gang)焊(han)接材(cai)料的(de)選(xuan)擇
奧氏體不(bu)銹鋼品(pin)種多(duo),使(shi)用(yong)環境復雜多(duo)變,焊接(jie)材(cai)料的選擇是(shi)一項(xiang)謹慎而(er)又重(zhong)要的工作。奧氏體不(bu)銹鋼選擇焊接(jie)材(cai)料的主要依據是(shi):
(1). 根據(ju)母材的主要化學成分選(xuan)擇(ze)焊材。
(2). 焊(han)材(cai)(cai)的成分,特別是焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料中的鉻、鎳合金元素要高于母材(cai)(cai),例如(ru)18-8焊(han)接(jie)采用19-9焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料等。
(3). 在(zai)可能(neng)的(de)條件下,應采用(yong)含(han)有少量(4%~12%)鐵(tie)素體的(de)焊(han)(han)接材料,保證焊(han)(han)縫良好的(de)抗(kang)裂性能(neng)。
(4). 焊(han)縫中不(bu)允(yun)許或不(bu)可(ke)能存在(zai)鐵素(su)體相時,焊(han)材(cai)應選用含鉬、錳(meng)等合金元素(su)的(de)焊(han)接材(cai)料。
(5) .焊(han)材的碳(tan)、硫、磷、硅、鈮應盡可(ke)能低,特別(bie)是碳(tan)、硫、磷等元素。鈮在純奧氏體焊(han)縫中會引起凝固裂紋,但焊(han)縫中有(you)少量鐵素體,可(ke)以有(you)效地避免(mian)。
(6). 焊(han)后(hou)需要進行穩定化或消除應(ying)力處理的焊(han)接(jie)結(jie)構,通常選(xuan)用含鈮的焊(han)接(jie)材料。如:0Crl8Ni10Nb、0Cr18Ni12Mo2Nb等。
填充金屬如(ru)焊(han)(han)(han)(han)條、焊(han)(han)(han)(han)絲等(deng)(deng),應(ying)根據被焊(han)(han)(han)(han)材料(liao)的(de)品種、規格(ge)及(ji)配合的(de)不同(tong)焊(han)(han)(han)(han)接工藝來(lai)選用(yong)。表2-3列(lie)出了在(zai)采用(yong)鎢極氬(ya)(ya)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)、熔化極氬(ya)(ya)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)、等(deng)(deng)離子(zi)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)及(ji)埋弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)時,常用(yong)的(de)奧氏體不銹鋼焊(han)(han)(han)(han)絲型號。常用(yong)藥(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲型號及(ji)化學成分見表2-4,而表2-5則是(shi)藥(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲所用(yong)的(de)保護氣體及(ji)分級(ji)標準。藥(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲與實心焊(han)(han)(han)(han)絲相比,最大的(de)優點之一是(shi)能嚴(yan)格(ge)地滿足不同(tong)的(de)鐵(tie)素體含量(liang)要(yao)求;其二是(shi)可以無外保護氣體,即自保護的(de)藥(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲。
埋(mai)弧焊(han)常用(yong)(yong)于(yu)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼的(de)中厚板的(de)焊(han)接,有時也可用(yong)(yong)于(yu)薄板焊(han)接。在埋(mai)弧焊(han)焊(han)接過程中,鉻、鎳(nie)元素的(de)燒(shao)損可通過焊(han)劑(ji)和焊(han)絲(si)中合金元素的(de)過渡得(de)到補充。由于(yu)埋(mai)弧焊(han)的(de)熔深(shen)大,應(ying)注意防止焊(han)縫中心區熱裂(lie)紋的(de)產(chan)生(sheng)和執響區耐腐蝕性的(de)降低。
奧(ao)氏體(ti)不銹鋼熱裂敏感(gan)性(xing)大,這就要求焊縫(feng)(feng)金屬(shu)成分大致與母材成分匹配,同時應(ying)控制(zhi)焊縫(feng)(feng)中鐵素體(ti)的含量(liang)。對長(chang)期在高溫下工作的焊件(jian),焊縫(feng)(feng)中鐵素體(ti)含量(liang)應(ying)不大于5%。大多(duo)數奧(ao)氏體(ti)不銹鋼可(ke)采用(yong)埋(mai)弧焊焊接,焊絲(si)應(ying)選用(yong)低(di)硅、低(di)硫、低(di)磷,成分與母材相近的焊絲(si)。
對鉻、鎳含量大于20%的奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang),為(wei)提高其抗裂性(xing)能(neng),可選用高錳(6%~8%)焊絲,焊劑應選用堿(jian)性(xing)或中性(xing)焊劑,以防止(zhi)向焊縫(feng)(feng)中增硅。奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)專用焊劑增硅極(ji)少,還可以向焊縫(feng)(feng)過渡合(he)(he)金,補償合(he)(he)金元素的燒損(sun),可以滿(man)足焊縫(feng)(feng)性(xing)能(neng)和(he)化學(xue)成分(fen)的要求。奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)埋弧(hu)焊焊接時應注意選擇較細的焊絲和(he)較小的焊接線能(neng)量。
三、焊接奧氏(shi)體不(bu)銹鋼時應(ying)特別(bie)注(zhu)意的要(yao)點(dian)
(1). 打磨所(suo)使(shi)用(yong)(yong)的砂輪片只能(neng)專用(yong)(yong)于(yu)打磨不銹鋼(gang);所(suo)用(yong)(yong)的鋼(gang)絲刷(shua)及清除焊渣(zha)的工(gong)具一律皆(jie)由不銹鋼(gang)制(zhi)成;不銹鋼(gang)件表面不允許暴露(lu)在火焰加工(gong)處(chu),否則將損壞不銹鋼(gang)的耐腐蝕性。
(2). 焊接(jie)操作時(shi),應用(yong)短弧(hu)。在用(yong)氣(qi)體(ti)保(bao)護焊時(shi),惰性氣(qi)體(ti)保(bao)護必須良好(hao)。當用(yong)實(shi)芯焊絲(si)作為熔化極(ji)焊接(jie)不銹鋼時(shi),保(bao)護氣(qi)體(ti)不宜用(yong)含二氧化碳(tan)的(de)混合氣(qi);而藥芯焊絲(si)由于(yu)有渣保(bao)護,不會(hui)因二氧化碳(tan)氣(qi)而增加(jia)焊縫的(de)含碳(tan)量。
(3). 一般不預熱,只(zhi)有特別厚的構件在焊接前才預熱100℃~150℃。
(4). 在(zai)焊接中,層間溫度應嚴(yan)格控制,要≤150℃。
(5). 應(ying)盡可能用較小的線能量進行焊接。
(6). 反面成型的氣體保(bao)護(hu)焊(han),焊(han)根側必須用還(huan)原(yuan)氣或純(chun)氬保(bao)護(hu)。
(7). 考慮到確保(bao)焊縫中經計算后預先確定的(de)鐵(tie)素體含(han)量,應(ying)當用鐵(tie)素體測定儀復(fu)測焊縫中的(de)實際鐵(tie)素體含(han)量。一般(ban)母材的(de)熔化量應(ying)控制在整個焊縫斷面面積的(de)35%以下(xia)。
(8). 對于加入穩定劑以穩定碳的奧氏體不銹鋼,建議用超低碳不含穩定劑的填充材料,反之亦然,以防止晶間腐蝕。
(9). 由于奧(ao)氏(shi)體不銹鋼的收縮(suo)變形大,故在夾緊裝置與定位焊上皆應加(jia)強。
(10). 不允許在工件坡(po)口(kou)處有電弧擦(ca)傷母材的(de)痕跡。
(11). 為確保焊接接頭(tou)的(de)耐腐蝕性,其表(biao)面(mian)(mian)應(ying)呈光(guang)亮狀,殘渣、焊縫的(de)顏色(se)等皆應(ying)去(qu)除,去(qu)除的(de)辦法是砂輪(lun)打磨、酸(suan)洗(xi)、噴丸、刷(shua)洗(xi)或拋光(guang)。表(biao)面(mian)(mian)粗糙度愈小,其耐蝕性就(jiu)愈高。表(biao)面(mian)(mian)酸(suan)洗(xi)可用(yong)各種酸(suan)洗(xi)液或酸(suan)洗(xi)膏,根據(ju)其規定的(de)酸(suan)洗(xi)時間,再用(yong)清潔水加(jia)以沖洗(xi)干凈。去(qu)除焊后的(de)顏色(se)時,最好的(de)辦法是用(yong)石英砂進行磨刷(shua)。
(12). 修復焊接前(qian),也(ye)應酸洗(xi)坡口(kou)表(biao)面。但由于舊構件表(biao)面粗糙,故(gu)最好酸洗(xi)之(zhi)后現對表(biao)面進行鈍化(hua)處理,然(ran)后用清水沖洗(xi)干凈。
(13). 噴丸處(chu)理時只(zhi)允許(xu)用石英砂或(huo)不銹鋼顆(ke)粒。經噴丸處(chu)理后的表面有金屬(shu)光澤,但表面過(guo)于粗糙者,應再做鈍化(hua)處(chu)理。
(14). 在焊(han)接中,為(wei)加(jia)快(kuai)焊(han)縫冷(leng)卻速(su)度,推薦采(cai)用起淬冷(leng)作用的(de)銅(tong)墊塊。