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(su)體(ti)不銹鋼不如奧氏體不銹鋼好焊,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(bu)銹鋼的焊接一樣,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(yi)、鐵素(su)體不銹鋼焊接方法


 雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素(su)體不銹鋼焊(han)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。


 如此看來(lai),焊(han)接(jie)方法應(ying)選擇(ze)高(gao)能(neng)量的(de)等離子弧焊(han)和真空(kong)電子束焊(han)最為合(he)適。同時要求焊(han)接(jie)材料(liao)不得污染;焊(han)接(jie)熔池、焊(han)縫(feng)背面都要進行(xing)有效(xiao)保護(hu),防止空(kong)氣的(de)侵入。除采用小的(de)熱(re)輸(shu)入進行(xing)焊(han)接(jie)外,焊(han)縫(feng)背面可用惰(duo)性氣體保護(hu),并最好采用水冷銅墊板(ban),以減少過熱(re),增加冷卻速度,多(duo)層焊(han)時層間(jian)溫度要控制在100℃左右。



二、鐵素(su)體不銹鋼焊接材料


  鐵素(su)體不銹鋼(gang)焊(han)接(jie)材(cai)料的(de)選(xuan)擇(ze),對鐵素(su)體不銹鋼(gang)的(de)焊(han)接(jie)無疑(yi)是非常重(zhong)要的(de)。其(qi)焊(han)接(jie)材(cai)料既要保(bao)證焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)塑性(xing)、韌性(xing),即不發生(sheng)脆化(hua)的(de)問題,又要保(bao)證鐵素(su)體型不銹鋼(gang)焊(han)接(jie)接(jie)頭具有相同于母材(cai)的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)。


 在焊接鐵(tie)素(su)體不銹鋼時,通常可(ke)以采用兩(liang)種焊接材料:


  1. 與母材相(xiang)同類型(xing)的焊接(jie)材料


      如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用(yong)(yong)00Cr13Nb焊絲(si),0Cr17、0Cr17Ti使用(yong)(yong)1Cr17(Ti)焊絲(si)。在要求焊縫金屬與母材有相(xiang)同(tong)的導電、導磁及力學(xue)性(xing)能和表面色澤時應(ying)使用(yong)(yong)同(tong)材質的焊接材料(liao)。


  2. 采用奧(ao)氏體焊接材(cai)料或鎳基合金


   采用(yong)奧氏體焊接(jie)(jie)材料或鎳基合金,實質上(shang)是異(yi)種鋼焊接(jie)(jie),可以(yi)提高(gao)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)韌性,免除焊前(qian)預熱和焊后熱處理。由于鐵素(su)體焊接(jie)(jie)材料的(de)熔敷(fu)金屬韌性太低,加上(shang)添加的(de)鋁與鈦等鐵素(su)體形成元(yuan)素(su)難以(yi)有效地過(guo)渡到(dao)熔池中(zhong)去,因此鐵素(su)體焊接(jie)(jie)材料的(de)應用(yong)受(shou)到(dao)一定的(de)限制。


  盡管在一些例(li)子中采(cai)用同種金(jin)屬做焊絲(si)是成功的,但是,最好還(huan)是采(cai)用低碳的奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼作為(wei)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼焊縫的充填金(jin)屬。鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼焊接材料的選擇,見表2-7。


表 7.jpg

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三、鐵(tie)素體不(bu)銹鋼的焊接工藝


  為了(le)克服(fu)普通高鉻鐵素體(ti)不銹在焊接過(guo)程中(zhong)出現的(de)晶間腐蝕和焊接接頭(tou)脆化而引起的(de)冷(leng)裂紋,在焊接工藝(yi)上(shang)應采取以下(xia)措(cuo)施:


   1. 焊(han)前預(yu)熱


     預熱溫度為100℃~200℃,目(mu)的在于(yu)(yu)使被焊材(cai)料處(chu)于(yu)(yu)韌性(xing)較(jiao)好的狀態和降低焊接(jie)接(jie)頭的應(ying)力。隨著鋼中鉻的含量提高,預熱溫度也應(ying)相應(ying)提高。


   2. 焊后熱處(chu)理


    焊(han)后(hou)對(dui)焊(han)接(jie)接(jie)頭區(qu)域要進行750℃~800℃退火處理(li),使過飽和碳和氨(an)氮完全(quan)析(xi)出,使鉻充分(fen)地補充到貧鉻區(qu),以恢復其耐蝕性,同(tong)時(shi)也(ye)可改善焊(han)接(jie)接(jie)頭的塑性。值得注意的是,退火后(hou)應快冷,以防(fang)止475℃脆(cui)性產生。


  3. 采用小的熱輸(shu)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℃脆性的影響。


    當(dang)選用的(de)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料與母材(cai)(cai)(cai)金(jin)屬的(de)化(hua)(hua)學成(cheng)分相當(dang)時(shi),必(bi)須按上述工藝措施(shi)進行。如選用奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料,則(ze)可免除焊前預(yu)熱(re)和焊后(hou)熱(re)處理;但(dan)對于不(bu)含穩定化(hua)(hua)元素(su)的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)來說,熱(re)影(ying)響區的(de)粗晶(jing)(jing)脆化(hua)(hua)和晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕問題不(bu)會因填充(chong)材(cai)(cai)(cai)料的(de)改變(bian)而(er)變(bian)化(hua)(hua)。奧氏體(ti)或奧氏體(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)焊縫金(jin)屬基本上與鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)母材(cai)(cai)(cai)等強度;但(dan)在某些腐蝕介質(zhi)中,這種異質(zhi)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)耐蝕性可能低于同質(zhi)的(de)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)。


  極低碳(tan)的高鉻鐵素(su)體不銹鋼板(ban)厚小(xiao)于5mm時焊(han)前(qian)可不預(yu)熱,焊(han)后(hou)也不必進行熱處(chu)理,可使焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭仍保(bao)持足夠(gou)的韌性(xing),耐腐(fu)蝕性(xing)也好。焊(han)接(jie)(jie)工(gong)藝(yi)的重點是使焊(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)中碳(tan)加氮(dan)的含量(liang)不高于母材(cai)金屬(shu)的含量(liang),首先焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)必須滿足這一要求。焊(han)接(jie)(jie)方法(fa)應選擇高能量(liang)的等離子弧(hu)焊(han)和真空(kong)電子束焊(han)。要求焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)不得污(wu)染;焊(han)接(jie)(jie)熔池(chi)、焊(han)縫(feng)(feng)背(bei)(bei)面都(dou)要有效(xiao)保(bao)護,防止空(kong)氣(qi)的侵入。除(chu)采用小(xiao)的熱輸人(ren)進行焊(han)接(jie)(jie)外,焊(han)縫(feng)(feng)背(bei)(bei)面可用惰性(xing)氣(qi)體保(bao)護,并最好采用通(tong)冷卻水的銅墊板(ban),以減少過熱,增加冷卻速度。多(duo)層(ceng)焊(han)時層(ceng)間(jian)溫(wen)度要控制在(zai)100℃左(zuo)右。



四、鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)的焊接技巧


(1). 采用(yong)窄(zhai)焊(han)道(dao)焊(han)接,如小的(de)焊(han)接線能量、較快的(de)焊(han)接速(su)度等;


(2). 使焊(han)絲的(de)受熱末端始終處在保護氣體中;


(3). 采(cai)用先進的焊接(jie)技術,如等(deng)離子電弧焊、熔化極電弧焊等(deng);


(4). 熄弧后應繼續通保護氣體(ti),直至冷卻(que)充分;


(5). 用純凈度高的(de)氬氣保護(hu)焊接熔(rong)池;


(6). 焊縫背面應采用惰(duo)性氣體(ti)保護(hu);


(7). 對于多(duo)層焊接,應用不銹鋼刷(shua)子清除層間氧(yang)化物。