雙相不銹鋼具有良好的焊接性,選用合適的焊接材料不會發生焊接熱裂紋和冷裂紋。焊接接頭力學性能也令人滿意,除了焊接接頭具有良好的耐應力腐蝕能力外,其耐點蝕性能和耐縫隙(xi)腐(fu)蝕能力也均優于奧氏體不銹鋼焊接(jie)接頭,抗晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)能力比奧氏體不銹鋼稍有遜色。但是,焊接接頭近縫區受到焊接熱循環的影響,其過熱區段的鐵素體晶粒不可避免地會粗大,從而將降低該區段的耐蝕性。對此,應從焊接工藝方面采取改善措施。


  雙相不銹鋼優良性能的本質在于其化學成分和金相組織,其兩相的比例及分布狀態是決定其性能的最基本因素。


  奧氏(shi)(shi)體(ti)型不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)或鐵(tie)素體(ti)型不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)經(jing)受熱循環時,通(tong)常沒有激烈的(de)(de)組織變化,只(zhi)是有可(ke)能(neng)析出少許的(de)(de)第二相(xiang)(xiang)(xiang),如(ru)碳化物、氮(dan)化物或σ相(xiang)(xiang)(xiang)等,在某(mou)些(xie)非(fei)穩定奧氏(shi)(shi)體(ti)鋼(gang)中有可(ke)能(neng)出現百分之幾的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)。奧氏(shi)(shi)體(ti)-鐵(tie)素體(ti)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)則不同(tong),如(ru)圖4-6所示的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)圖表明,在1000℃以下平(ping)衡相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)為50/50左右的(de)(de)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang),隨(sui)著溫度(du)的(de)(de)升高,奧氏(shi)(shi)體(ti)逐步(bu)減少而鐵(tie)素體(ti)則逐步(bu)增(zeng)多,被加熱到1350℃以上至固相(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)溫度(du)區間,其(qi)平(ping)衡組織的(de)(de)體(ti)積分數(shu)轉變為100%的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)。


圖 6.jpg



1. 焊縫(feng)的成分和組織


  從圖(tu)4-6中可知,由于金(jin)屬熔化(hua)后結晶所(suo)生(sheng)成的(de)金(jin)相組織通常是(shi)體(ti)(ti)積分數為100%的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti),而且隨后的(de)冷卻過程中,來(lai)不(bu)及(ji)發生(sheng)奧氏體(ti)(ti)的(de)析出(chu)。所(suo)以(yi),即使是(shi)在大(da)大(da)降低焊(han)縫(feng)的(de)冷卻速(su)度(暫(zan)不(bu)說這(zhe)將對(dui)熱影響(xiang)性能(neng)產生(sheng)不(bu)利影響(xiang)),奧氏體(ti)(ti)相的(de)份額也不(bu)能(neng)增(zeng)大(da)多少,根本無法解決鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)占絕對(dui)優(you)勢的(de)問題。這(zhe)樣的(de)焊(han)縫(feng)金(jin)屬不(bu)僅耐蝕性低下(xia),而且塑性也不(bu)良。這(zhe)一現(xian)象在焊(han)接其他牌號(hao)的(de)雙相不(bu)銹鋼時(shi),也會不(bu)同程度的(de)出(chu)現(xian)。


  總之,相比例是決定(ding)雙(shuang)相不銹鋼性(xing)能(neng)的至關重要的因素(su)。為了得到相組成比例較為理想的焊縫(feng)金(jin)屬,要采(cai)取(qu)以(yi)下措施:


     ①. 增加焊縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)奧氏體(ti)化合金(jin)(jin)元素。例如,用氮對(dui)焊縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)合金(jin)(jin)化,或將其成分(fen)中(zhong)鎳質量分(fen)數提高(gao)到10%左右(you)。這樣(yang)就可(ke)能獲得奧氏體(ti)體(ti)積分(fen)數不(bu)少于30%~40%的焊縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)。


    ②. 通過(guo)焊接工藝(例如小的(de)熱輸(shu)入(ru))來(lai)獲取(qu)比(bi)較細小的(de)、比(bi)較均勻的(de)兩(liang)相混合(he)組織,有利于提高焊縫的(de)多方面性能。


  焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬受到隨后焊(han)(han)(han)(han)道(dao)的(de)(de)熱影響(xiang),其中(zhong)的(de)(de)二(er)次轉(zhuan)變奧氏體(ti)含(han)量有所(suo)上(shang)升(sheng)。因此,有時可以利用(yong)“退(tui)火”焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)來(lai)改善(shan)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)性(xing)能(neng),例如,在(zai)薄板焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)背(bei)面加(jia)“退(tui)火”焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)來(lai)改善(shan)正面焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)性(xing)能(neng)。但焊(han)(han)(han)(han)后需要將“退(tui)火”焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)打磨掉(diao),這種辦法(fa)則由于費工時,只有在(zai)特殊情況下(xia)才(cai)被采用(yong)。



2. 精熱影唱想入米取的工藝措施


  在焊接過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong),由(you)于焊接加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)快速(su)性和短暫(zan)性,鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)+奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)成(cheng)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)并不(bu)(bu)能完成(cheng)。在焊縫金屬組(zu)織中(zhong)(zhong)尚存有相(xiang)(xiang)當數量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti),金屬就開始了降溫(wen)(wen)。待(dai)降溫(wen)(wen)到某(mou)平(ping)衡溫(wen)(wen)度以(yi)下,金屬組(zu)織又會發生(sheng)逆(ni)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)即(ji)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)(zhuan)為二次(ci)(ci)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)。同(tong)樣由(you)于熱(re)(re)(re)循環的(de)(de)(de)(de)(de)(de)短暫(zan),再(zai)加(jia)(jia)之(zhi)此(ci)時溫(wen)(wen)度已降得較(jiao)(jiao)低,該(gai)逆(ni)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)為二次(ci)(ci)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數量也不(bu)(bu)會很多(duo),因此(ci)該(gai)區中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)份額(e)占得較(jiao)(jiao)大而奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)份額(e)較(jiao)(jiao)少。而且,此(ci)時的(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)組(zu)織狀(zhuang)(zhuang)態已大大不(bu)(bu)同(tong)于原先(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)排(pai)列。原先(xian)軋制(zhi)狀(zhuang)(zhuang)態下成(cheng)條帶(dai)狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)混存的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti),向等軸狀(zhuang)(zhuang)結晶發展(zhan)、長大;而原來呈條帶(dai)狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)走向消失(shi),冷卻(que)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)從鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)出(chu)來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)二次(ci)(ci)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)則呈雜亂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)竹葉狀(zhuang)(zhuang)在鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)晶間和晶內先(xian)后出(chu)現。所以(yi)說(shuo)在焊接熱(re)(re)(re)影響區段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織劣化不(bu)(bu)僅(jin)表(biao)現為相(xiang)(xiang)比例失(shi)調,而且還失(shi)去(qu)了最有利于阻礙應力腐蝕裂紋擴展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)分布(bu)狀(zhuang)(zhuang)況-兩相(xiang)(xiang)呈條帶(dai)疊置狀(zhuang)(zhuang)。應當注(zhu)意,一(yi)旦形成(cheng)了粗大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)等軸晶,就很難通過(guo)熱(re)(re)(re)處理或其(qi)他措施(shi)予以(yi)恢復(fu)。


  

為了使(shi)焊接接頭熱影響區各項性能指標與其他部(bu)位(wei)相同,可采取下列措(cuo)施(shi):


   a. 一(yi)定要(yao)用盡量小的(de)熱輸大施焊。一(yi)旦(dan)由于過熱會導致形成(cheng)大晶粒(li)鐵素體,就(jiu)很難保持或恢復(fu)雙相(xiang)不銹鋼(gang)的(de)優良性能。


   b. 為使焊接接頭(tou)的熱影響(xiang)區的相(xiang)比(bi)例與(yu)母材相(xiang)當,可對(dui)焊接接頭(tou)通過固溶處理來實現,但(dan)費工、費時,還消耗(hao)大量能源以及(ji)引起結構變形等問題(ti),很(hen)難達到理想(xiang)的效果(guo)。


   c. 通過對(dui)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭進(jin)行再(zai)一(yi)次的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)(re)循環(huan),使焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)(re)影(ying)響區的(de)(de)(de)奧(ao)氏體相進(jin)一(yi)步析出,增加奧(ao)氏體金屬相數量且能細化(hua)(hua)鐵素體晶(jing)(jing)(jing)粒,減(jian)少碳化(hua)(hua)物和氮化(hua)(hua)物從晶(jing)(jing)(jing)內和晶(jing)(jing)(jing)界析出。采用的(de)(de)(de)方法是(shi)對(dui)接(jie)(jie)觸(chu)介(jie)質的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)先(xian)進(jin)行施焊(han)(han)(han)。對(dui)于(yu)單道焊(han)(han)(han)縫(feng),則在非接(jie)(jie)觸(chu)工(gong)(gong)作(zuo)介(jie)質面的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)上,加焊(han)(han)(han)一(yi)層工(gong)(gong)藝(yi)焊(han)(han)(han)縫(feng),若焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)(de)余高(gao)超標時(shi),應修磨焊(han)(han)(han)縫(feng)高(gao)度;對(dui)于(yu)多(duo)層焊(han)(han)(han)時(shi),除了用小的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)(re)輸(shu)入的(de)(de)(de)多(duo)層多(duo)道焊(han)(han)(han)外,必要時(shi)也可以增加工(gong)(gong)藝(yi)焊(han)(han)(han)縫(feng)來改善工(gong)(gong)作(zuo)焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)(de)熱(re)(re)影(ying)響區性能。


   d. 采用奧(ao)氏體(ti)相占比(bi)例大的(de)焊(han)接材料,來(lai)提(ti)高焊(han)縫金(jin)屬中奧(ao)氏體(ti)的(de)比(bi)例,對提(ti)高焊(han)縫金(jin)屬的(de)塑性(xing)、韌性(xing)和耐蝕性(xing)均(jun)是有益的(de)。






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