對于用同質焊接材料焊接馬氏體不(bu)銹鋼管時,預熱是防止冷裂紋的重要措施,鋼的淬硬性愈大,焊接接頭的拘束度也愈大,則預熱溫度應選高些,一般為160~320℃。多層焊時仍需保持道間溫度,焊后還要進行熱處理。
不論采(cai)用焊(han)(han)條(tiao)電(dian)弧焊(han)(han)、熔化極氣體(ti)(ti)保護焊(han)(han)還(huan)是(shi)埋弧焊(han)(han)等焊(han)(han)接(jie)(jie)方法,焊(han)(han)前均需(xu)預熱,預熱溫度(du)(du)與鋼中碳含量有(you)關,詳見表(biao)6-1。馬氏體(ti)(ti)不銹鋼管(guan)焊(han)(han)后(hou)需(xu)要熱處(chu)理(li),焊(han)(han)后(hou)熱處(chu)理(li)的(de)作用是(shi)消除或降(jiang)低殘(can)余應力(li),降(jiang)低焊(han)(han)縫(feng)金屬與熱影響區的(de)硬度(du)(du),改善(shan)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)韌性,同(tong)時減少焊(han)(han)接(jie)(jie)殘(can)余應力(li)。對于剛(gang)度(du)(du)小的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)構(gou)件,焊(han)(han)后(hou)可以(yi)在冷(leng)至室溫后(hou)再(zai)熱處(chu)理(li)。對于大厚度(du)(du)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)件,特別是(shi)鋼材中含碳量較高時,需(xu)要采(cai)用復雜(za)的(de)熱處(chu)理(li)工(gong)藝。
一、預熱溫度的選擇
焊接馬氏體不(bu)銹鋼管時,若選用與母材(cai)金(jin)屬成分相同的焊接材(cai)料時,為了(le)防止焊接接頭形成冷裂紋,焊前必(bi)須(xu)預(yu)(yu)熱。預(yu)(yu)熱溫度一般在200~320℃,且(qie)最好不(bu)要(yao)高于該(gai)鋼號的馬氏體開始(shi)轉變溫度。
預熱(re)(re)溫(wen)度(du)的(de)(de)選擇與材(cai)料厚度(du)、填充金屬種(zhong)類、焊(han)接方法和構件(jian)的(de)(de)拘束程度(du)有關。其中(zhong)與鋼的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)含量(liang)關系(xi)最大(da);當(dang)碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)小(xiao)于0.1%時(shi),預熱(re)(re)溫(wen)度(du)可(ke)小(xiao)于200℃;當(dang)碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)為(wei)(wei)0.1%~0.2%時(shi),預熱(re)(re)溫(wen)度(du)為(wei)(wei)200~250℃;當(dang)碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)大(da)于0.2%時(shi),除預熱(re)(re)溫(wen)度(du)要適當(dang)提高(gao)外,還(huan)必須考慮保證多層焊(han)時(shi)的(de)(de)道間溫(wen)度(du)。
馬氏體型不銹(xiu)鋼的(de)預熱溫(wen)度不宜過高,否則(ze)將使奧氏體晶粒(li)粗(cu)大(da),并(bing)且隨(sui)冷(leng)卻速度降(jiang)低,還會形(xing)成粗(cu)大(da)鐵素(su)體加(jia)晶界(jie)碳(tan)化物組(zu)織,使焊接接頭塑性和(he)強度均有所下降(jiang)。
二、焊后(hou)回火(huo)熱(re)處(chu)理和后(hou)熱(re)處(chu)理
在淬(cui)火(huo)+回(hui)火(huo)即調(diao)質狀(zhuang)態下(xia)進行(xing)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)件焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)采用回(hui)火(huo)處(chu)理(li)(li)。焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)(回(hui)火(huo)處(chu)理(li)(li))前對焊(han)(han)(han)(han)(han)件溫(wen)度(du)(du)有嚴(yan)格的(de)(de)要求,焊(han)(han)(han)(han)(han)件焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)不可隨意(yi)從焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)溫(wen)度(du)(du)直接(jie)(jie)(jie)升溫(wen)進行(xing)回(hui)火(huo)熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)。這是因為在焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過(guo)程中形成(cheng)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)尚(shang)未完全轉變成(cheng)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti),其未分解的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)在立(li)即升溫(wen)到回(hui)火(huo)熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)過(guo)程中,會(hui)(hui)發生(sheng)珠光(guang)體(ti)(ti)(ti)(ti)轉變,或者碳(tan)化物沿奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶界(jie)沉(chen)淀,產(chan)生(sheng)粗大鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)加碳(tan)化物組織(zhi)(zhi),從而(er)嚴(yan)重地降低(di)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)韌性,也影(ying)響(xiang)強度(du)(du),可能造成(cheng)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)脆斷,且(qie)降低(di)耐蝕能力(li)。如(ru)果(guo)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)空冷(leng)到室溫(wen)后(hou)再進行(xing)熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li),則馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹耐熱(re)(re)(re)鋼(gang)會(hui)(hui)出現空氣(qi)淬(cui)硬傾向(xiang),造成(cheng)常溫(wen)塑(su)性降低(di),并且(qie)在常溫(wen)下(xia)殘留的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)將繼續轉變為馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組織(zhi)(zhi),使焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)變得又硬又脆,組織(zhi)(zhi)應力(li)也隨之增大;若再加上擴散氫的(de)(de)聚集,焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)就有可能產(chan)生(sheng)冷(leng)裂紋。正確(que)的(de)(de)方法是:回(hui)火(huo)前使焊(han)(han)(han)(han)(han)件適當冷(leng)卻,讓焊(han)(han)(han)(han)(han)縫和(he)熱(re)(re)(re)影(ying)響(xiang)區的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)基本分解為馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組織(zhi)(zhi)。
對于剛度大的(de)焊(han)(han)接(jie)構件,特別是(shi)碳含量較高時(shi),需要進行準確(que)的(de)后(hou)熱(re)(re)處理:焊(han)(han)接(jie)區空冷至100~150℃,立即(ji)在此(ci)溫(wen)度保(bao)溫(wen)1~2h。其目(mu)的(de)有兩個:一是(shi)讓(rang)奧氏體(ti)(ti)充(chong)分(fen)(fen)分(fen)(fen)解(jie)為(wei)馬(ma)氏體(ti)(ti),又不(bu)至于立即(ji)過分(fen)(fen)脆化;二是(shi)使(shi)焊(han)(han)縫中(zhong)氫向外擴(kuo)散,起到(dao)消氫作(zuo)用。然(ran)后(hou)加熱(re)(re)至回(hui)火溫(wen)度,適當保(bao)溫(wen),使(shi)馬(ma)氏體(ti)(ti)充(chong)分(fen)(fen)回(hui)火,得到(dao)理想的(de)回(hui)火組織。
回火溫度一般選在650~750℃,至少保溫1h后空冷。或者按每30mm厚的焊縫保溫1h,隨后空冷。有關焊后熱處理回火溫度對12Cr13(1Cr13)和20Cr13(2Cr13)鋼焊接熱影響區脆性的影響見表6-2。對于剛度小的焊接構件,焊后可冷至室溫后再進行回火熱處理。
對于焊后(hou)需要(yao)機械加工(gong)的構件,為了得到最低硬度,必須采用高溫退(tui)火,退(tui)火溫度為830~880℃,保溫2h后(hou)隨爐冷至650℃,然(ran)后(hou)空(kong)冷。
三、調質熱處(chu)理
高鉻馬(ma)氏體不銹鋼管一般在淬火+回火的調質狀態(tai)下進行(xing)焊(han)接(jie)(jie),焊(han)后經高溫回火處理,使(shi)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭具(ju)有(you)良好的力學性(xing)能(neng)。如果鋼材在退(tui)火狀態(tai)下焊(han)接(jie)(jie),會(hui)出現不均勻(yun)的馬(ma)氏體組織,因此,整個(ge)焊(han)接(jie)(jie)構件(jian)焊(han)后還需進行(xing)調質處理,使(shi)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭具(ju)有(you)均勻(yun)的性(xing)能(neng)。