為了使焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)熱影響區各(ge)項性能(neng)指標與其他部位相同,可采取(qu)下列(lie)措施。
一、焊(han)接方法的選擇
在選擇焊接方法時應遵循(xun)如下原則。
1. 避(bi)免(mian)使用過低或過高(gao)的焊接熱輸入
過低的熱輸入會使奧氏體相析出大量減少,甚至形成純鐵素體組織,工藝和使用性能大幅度降低。因此,電子束焊和等離子弧焊應避免采用。過高的熱輸人會使焊縫金屬和熱影響高溫區(HTHAZ)晶粒粗大,韌性下降。一旦由于過熱導致大晶粒鐵素體,就很難保持或恢復雙相不銹鋼的優良性能。除電渣焊不能采用外,熔化極氬弧焊(GMAW、MIG)、埋弧焊(SAW)在使用上也將受到限制。
2. 適宜使用(yong)多(duo)層焊
多(duo)層焊(han)(han)的(de)后續焊(han)(han)縫的(de)熱輸入對前道焊(han)(han)縫再一次進行焊(han)(han)接(jie)熱循環、使(shi)焊(han)(han)接(jie)熱影響區的(de)奧(ao)氏體相進一步析(xi)出(chu),增加(jia)奧(ao)氏體相數量且能細化鐵素體晶粒(li),減少碳化物和氮化物從晶內和晶界析(xi)出(chu)。接(jie)頭的(de)性能得(de)到改善(shan),所以選擇焊(han)(han)接(jie)方法時,應(ying)考慮滿足(zu)多(duo)層焊(han)(han)的(de)要(yao)求(qiu),多(duo)道次和低熔(rong)敷率。
3. 避免使用熱處理
雙相不銹鋼管焊接接頭若需要通過熱處理改善性能時,不僅困難而且受限制。固溶處理的溫度很高,達1000~1050℃,這是其困難的一面。雙相不銹鋼的中溫敏化問題在焊接時一般不會出現。若要采用中溫消除應力處理時,由于保溫時間長(約2h),使用會受到鋼種本身的限制。
4. 經濟性(xing)
雙相不(bu)銹鋼設備多為單件,小批量生產,在選用焊接方法時,應考慮其經濟合理,維修方便。
雙相不銹鋼管常用的方法有焊條電弧焊和鎢極氬弧焊兩種。焊條電弧焊適用于全方位的焊接,通用性和靈活性較好,是簡便易行、大量使用的方法。就雙相不銹鋼而言,鈦型(金紅石型)藥皮焊條比堿性焊條的焊接性要好,前者有良好的脫渣性,尤其對于管子根部焊道的脫渣有利,但是對焊件的低溫力學性能尤其是韌性有要求時,仍需要考慮采用堿性焊條。為防止產生氣孔,焊前焊條需經250~350℃/2h的烘烤,或者是采用超耐潮焊條。鎢極氬弧焊通常用于管接頭的根部焊道,或用于管道的自動焊接,也常用于薄板或管和管板接頭的焊接。此方法能保證焊件有很好的力學性能,尤其是低溫韌性。保護氣體通常采用純Ar或Ar+2%N2作為保護氣體,在單面焊雙面成形焊接時,不論采用何種接頭形式,背面保護氣體是必要的,通常采用純Ar或Ar+5%N2。
至于埋弧焊(han),近年(nian)也有使用此方法焊(han)接(jie)較(jiao)厚的雙相(xiang)不銹鋼,埋弧焊(han)的問題是(shi)稀釋(shi)率(lv)(lv)較(jiao)大,采(cai)用合適的坡(po)口形式,正確的熱輸入(ru)以及嚴(yan)格控制道間溫度,可以對稀釋(shi)率(lv)(lv)加(jia)以控制。當焊(han)接(jie)厚壁件時,最(zui)初熔敷(fu)的幾層焊(han)道金屬(shu)因稀釋(shi)率(lv)(lv)較(jiao)大,鐵(tie)素體(ti)量增加(jia),加(jia)之(zhi)冷卻速度過慢,有可能(neng)使焊(han)縫金屬(shu)和焊(han)接(jie)熱影響(xiang)區脆化。與(yu)前(qian)兩種焊(han)接(jie)法相(xiang)比,此法焊(han)接(jie)雙相(xiang)不銹鋼用得不多。
二、焊接(jie)順序
接(jie)觸(chu)腐(fu)蝕介(jie)質的(de)焊(han)縫(feng)(feng)要最先施焊(han);對于(yu)單(dan)道焊(han)縫(feng)(feng),則在非接(jie)觸(chu)工(gong)作介(jie)質面的(de)焊(han)縫(feng)(feng)上(shang),加焊(han)一層(ceng)工(gong)藝焊(han)縫(feng)(feng),對于(yu)多(duo)(duo)層(ceng)焊(han)時,除了用小的(de)焊(han)接(jie)熱輸入的(de)多(duo)(duo)層(ceng)多(duo)(duo)道焊(han)外,必(bi)要時也可增(zeng)加工(gong)藝焊(han)縫(feng)(feng)來改善工(gong)作焊(han)縫(feng)(feng)的(de)熱影(ying)響區(qu)性能。
三、焊接材料
對于含氮的雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼的填充材料,通常采用比母材高的鎳和母材相同的含氮量,以保證焊縫金屬有足夠的奧氏體量。目前采用的填充材料一般都是在提高鎳的基礎上,再加人與母材含量相當的氮,控制焊縫金屬的奧氏體量為60%~70%。為防止焊縫表面區域因擴散而損失氮,通常在氬氣保護氣體中加入2%N2(GTAW)。瑞典Sandvik廠的焊接材料見表7-14。為防止氣孔和焊接氫致裂紋,需要嚴格控制焊接材料中氫的含量;當要求焊縫金屬具有較高的韌性并進行全位置焊接時,應選用堿性焊條(焊條電弧焊時);當對焊縫金屬有特殊耐蝕要求時,還需使用超級雙相不銹鋼成分堿性焊條(焊條電弧焊時)。
注(zhu):1. TIG-鎢極氬弧(hu)焊(han);MIG-熔化極氬弧(hu)焊(han);SAW一埋弧(hu)焊(han);SMAW一焊(han)條電弧(hu)焊(han):FCAW一藥芯焊(han)絲(si)電弧(hu)焊(han)。
2. 填充金屬牌號后的符號:1焊(han)絲(si)(si);1R鈦型焊(han)條;1B堿性焊(han)條;1T藥(yao)芯焊(han)絲(si)(si)。
四、焊接裂紋(wen)敏(min)感性
近年一(yi)些學者作出不銹鋼的熔合區(qu)凝固裂(lie)紋(wen)敏(min)感性與Crea/Nicg比值為1.5~2.0時,裂(lie)紋(wen)總長度最(zui)(zui)小的結論,也就是(shi)說(shuo)當焊縫金屬(shu)處于兩相凝固區(qu)時,對(dui)凝固裂(lie)紋(wen)最(zui)(zui)不敏(min)感。