鐵素體型不銹鋼在室溫下,一般都是具有純鐵素體組織,強度不算很高,塑性、韌性良好;若將其加熱到高溫,也有可能會出現少量的奧氏體組織(對含鉻量較低的鋼)或者根本不出現奧氏體組織。所以,在焊接過程的熱循環作用下,有可能出現少量或者根本不出現馬氏體組織。因此,這類鋼經焊接后不會出現強度顯著下降或淬火硬化的問題,即使出現了少許馬氏體組織也可以通過焊后熱處理來解決。可以說,這類鋼焊接接頭的室溫強度不是焊接的主要矛盾;再者,由于其焊接熱膨脹問題遠比奧氏體型鋼輕微,因而其焊接熱裂紋和冷裂紋的問題也不很突出。
通常說,鐵素體不銹鋼不如奧氏體不銹鋼(gang)好焊,主要是指在焊接過程中,可能導致焊接接頭的塑性、韌性降低,即發生脆化的問題。同其他品種不銹鋼(gang)的焊接一樣,如何保證鐵素體型不銹鋼焊接接頭具有相同于母材的耐腐蝕性,這是焊接的另一個關鍵問題;再者,對于鐵素體型不銹耐熱鋼而言,焊接接頭在高溫下長期服役可能出現的脆化問題也是必須重視的。
一、鐵素體不銹(xiu)鋼焊接(jie)方法(fa)
雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素體不銹鋼焊接,但焊接能量集中、焊接速度較快的焊接方法應是鐵素體不銹鋼焊接方法的首選。采用合適的焊接方法,來實現控制焊接線能量,達到抑制焊接區的鐵素體晶粒過分長大的目的。
如(ru)此看來,焊(han)接(jie)方法應(ying)選擇高能量的等離子(zi)(zi)弧焊(han)和真空(kong)電子(zi)(zi)束焊(han)最為(wei)合適。同(tong)時要(yao)求焊(han)接(jie)材(cai)料不(bu)得(de)污染;焊(han)接(jie)熔池、焊(han)縫背面都(dou)要(yao)進行有效保(bao)護,防(fang)止(zhi)空(kong)氣的侵入(ru)。除(chu)采(cai)用(yong)(yong)小的熱(re)輸(shu)入(ru)進行焊(han)接(jie)外,焊(han)縫背面可(ke)用(yong)(yong)惰(duo)性氣體保(bao)護,并最好采(cai)用(yong)(yong)水冷銅墊板(ban),以減少過熱(re),增加冷卻速(su)度(du),多層焊(han)時層間(jian)溫(wen)度(du)要(yao)控(kong)制(zhi)在(zai)100℃左右。
二、鐵素體不(bu)銹鋼焊接材料(liao)
鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊接(jie)(jie)(jie)材(cai)料的(de)選擇,對鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)焊接(jie)(jie)(jie)無(wu)疑是(shi)非常重要的(de)。其焊接(jie)(jie)(jie)材(cai)料既要保證(zheng)焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)塑性、韌(ren)性,即(ji)不(bu)發生脆化的(de)問題,又要保證(zheng)鐵素體型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭具(ju)有相(xiang)同于母材(cai)的(de)耐腐(fu)蝕性。
在焊接(jie)鐵素(su)體不銹鋼時,通(tong)常可以采用兩種焊接(jie)材(cai)料(liao):
1. 與母材相同類型的焊接(jie)材料
如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用00Cr13Nb焊(han)(han)絲(si)(si),0Cr17、0Cr17Ti使用1Cr17(Ti)焊(han)(han)絲(si)(si)。在要求焊(han)(han)縫金屬與母材(cai)有相同(tong)的(de)導電(dian)、導磁及力(li)學性(xing)能(neng)和表面色澤時應使用同(tong)材(cai)質(zhi)的(de)焊(han)(han)接材(cai)料。
2. 采用奧氏體焊接材料或鎳基合金
采用奧(ao)氏體焊(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)或(huo)鎳基(ji)合(he)金,實(shi)質上(shang)是異種鋼焊(han)(han)接(jie),可以提高(gao)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的韌性(xing),免除焊(han)(han)前預(yu)熱(re)和(he)焊(han)(han)后熱(re)處理。由于鐵素(su)體焊(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)的熔(rong)敷金屬(shu)韌性(xing)太低(di),加(jia)上(shang)添加(jia)的鋁與鈦(tai)等鐵素(su)體形成元素(su)難以有效地過(guo)渡到熔(rong)池中去,因此鐵素(su)體焊(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)的應用受到一定(ding)的限制。
盡管在一些例(li)子(zi)中采用同種金屬做焊(han)絲是成功的(de),但是,最好還是采用低(di)碳的(de)奧氏體不銹鋼(gang)作為鐵(tie)素體不銹鋼(gang)焊(han)縫的(de)充填金屬。鐵(tie)素體不銹鋼(gang)焊(han)接(jie)材料的(de)選擇,見(jian)表2-7。
三(san)、鐵素體不銹鋼的焊接工藝
為了(le)克服普通高鉻鐵素體不銹在(zai)焊(han)接(jie)過程中出現(xian)的晶間腐蝕和焊(han)接(jie)接(jie)頭脆(cui)化而引起的冷裂紋,在(zai)焊(han)接(jie)工(gong)藝上應(ying)采取以下措施:
1. 焊(han)前預熱
預(yu)熱溫度為100℃~200℃,目的(de)在(zai)于使(shi)被焊(han)材料(liao)處(chu)于韌性較好的(de)狀態和降(jiang)低(di)焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)應力。隨著鋼中(zhong)鉻的(de)含量提(ti)高(gao)(gao),預(yu)熱溫度也(ye)應相應提(ti)高(gao)(gao)。
2. 焊后熱處理
焊后(hou)對焊接(jie)接(jie)頭(tou)區域要進行750℃~800℃退火(huo)處(chu)理,使過飽和(he)(he)碳和(he)(he)氨(an)氮完(wan)全(quan)析(xi)出,使鉻充(chong)分地補充(chong)到貧(pin)鉻區,以恢復其(qi)耐蝕性,同(tong)時(shi)也可改善焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)塑性。值(zhi)得注意的(de)是,退火(huo)后(hou)應(ying)快冷,以防止475℃脆(cui)性產(chan)生。
3. 采用小(xiao)的熱輸人
在焊接過程中,應采用小的熱輸入進行施焊,以減少高溫脆化和475℃脆(cui)性的影響。
當選用的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料與母材(cai)(cai)金屬(shu)的(de)化學成分相(xiang)當時,必須按(an)上(shang)述工(gong)藝(yi)措施進行。如選用奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料,則可免(mian)除(chu)焊(han)(han)前預熱和焊(han)(han)后熱處理;但(dan)(dan)對于不(bu)含穩定化元素(su)的(de)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭來說,熱影響(xiang)區的(de)粗(cu)晶脆化和晶間腐蝕(shi)(shi)問題(ti)不(bu)會因填充材(cai)(cai)料的(de)改(gai)變而變化。奧(ao)氏體(ti)或奧(ao)氏體(ti)-鐵素(su)體(ti)焊(han)(han)縫金屬(shu)基本上(shang)與鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼母材(cai)(cai)等強度(du);但(dan)(dan)在(zai)某些(xie)腐蝕(shi)(shi)介質中,這種異質焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)可能低于同質的(de)接(jie)(jie)頭。
極低碳(tan)的(de)(de)高鉻鐵素體不銹鋼板厚小于5mm時焊(han)(han)前可(ke)不預熱(re),焊(han)(han)后也不必進行熱(re)處(chu)理,可(ke)使焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭仍保(bao)持足夠的(de)(de)韌性,耐腐蝕性也好(hao)。焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝的(de)(de)重點是使焊(han)(han)縫金(jin)屬中碳(tan)加(jia)(jia)氮(dan)的(de)(de)含(han)量不高于母(mu)材(cai)金(jin)屬的(de)(de)含(han)量,首先焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料必須滿(man)足這(zhe)一要(yao)(yao)求(qiu)。焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方法應選擇高能量的(de)(de)等(deng)離子(zi)弧(hu)焊(han)(han)和真空電(dian)子(zi)束焊(han)(han)。要(yao)(yao)求(qiu)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料不得污(wu)染;焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熔池、焊(han)(han)縫背面(mian)都要(yao)(yao)有效保(bao)護,防止空氣的(de)(de)侵(qin)入。除采(cai)用(yong)小的(de)(de)熱(re)輸(shu)人(ren)進行焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)外,焊(han)(han)縫背面(mian)可(ke)用(yong)惰(duo)性氣體保(bao)護,并最好(hao)采(cai)用(yong)通(tong)冷卻水的(de)(de)銅墊板,以減少過(guo)熱(re),增加(jia)(jia)冷卻速度。多層(ceng)(ceng)焊(han)(han)時層(ceng)(ceng)間溫度要(yao)(yao)控制在100℃左(zuo)右。
四、鐵素體(ti)不銹鋼的(de)焊接技(ji)巧
(1). 采用窄焊道(dao)焊接,如小的焊接線能量、較快的焊接速度等;
(2). 使焊(han)絲的(de)受熱末端始終處在保護氣體(ti)中;
(3). 采用先(xian)進的焊(han)接技術,如等離子電(dian)弧(hu)焊(han)、熔化極電(dian)弧(hu)焊(han)等;
(4). 熄(xi)弧后應繼續(xu)通保護氣體,直(zhi)至(zhi)冷卻充分;
(5). 用純凈度高的氬氣保護焊接熔(rong)池;
(6). 焊(han)縫背面應采用惰性氣體保(bao)護;
(7). 對于多層焊接,應用不銹鋼刷子清(qing)除層間氧化物。