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)體不(bu)銹鋼(gang)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(yi)、鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)焊接方法(fa)
雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素體不銹(xiu)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。
如此看來(lai),焊(han)(han)接(jie)方法(fa)應選擇(ze)高能量的(de)等(deng)離子弧焊(han)(han)和真空電子束焊(han)(han)最為(wei)合適。同時要求(qiu)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料不得污(wu)染(ran);焊(han)(han)接(jie)熔池、焊(han)(han)縫背面都要進(jin)(jin)行有(you)效保(bao)護(hu),防止空氣的(de)侵(qin)入。除采(cai)用小的(de)熱輸入進(jin)(jin)行焊(han)(han)接(jie)外,焊(han)(han)縫背面可用惰(duo)性氣體保(bao)護(hu),并最好采(cai)用水(shui)冷銅墊板(ban),以減少過熱,增(zeng)加(jia)冷卻速度,多(duo)層焊(han)(han)時層間溫(wen)度要控(kong)制在100℃左右(you)。
二、鐵素體不銹鋼焊接材(cai)料
鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)材料的(de)選(xuan)擇,對鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)焊(han)接(jie)(jie)無(wu)疑(yi)是非常重要的(de)。其焊(han)接(jie)(jie)材料既要保證(zheng)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)塑性、韌性,即不(bu)發(fa)生脆化的(de)問題,又要保證(zheng)鐵素體型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭具有相同于母材的(de)耐(nai)腐蝕性。
在(zai)焊(han)接鐵素體不銹(xiu)鋼時,通(tong)常可(ke)以采用兩種焊(han)接材料:
1. 與母材相同(tong)類(lei)型的焊(han)接材料(liao)
如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用(yong)00Cr13Nb焊絲,0Cr17、0Cr17Ti使用(yong)1Cr17(Ti)焊絲。在(zai)要求焊縫金(jin)屬與母材(cai)有相(xiang)同(tong)的(de)(de)導電、導磁(ci)及力學性能和(he)表面(mian)色澤時應使用(yong)同(tong)材(cai)質的(de)(de)焊接材(cai)料(liao)。
2. 采用奧氏體焊(han)接材料或鎳基合(he)金(jin)
采用奧氏體焊(han)(han)接材料或鎳基合(he)金,實質上是(shi)異種鋼焊(han)(han)接,可以提高焊(han)(han)接接頭的(de)(de)韌性,免除焊(han)(han)前預熱和焊(han)(han)后熱處理。由于鐵(tie)素(su)體焊(han)(han)接材料的(de)(de)熔(rong)(rong)敷(fu)金屬韌性太低,加(jia)上添加(jia)的(de)(de)鋁與鈦(tai)等鐵(tie)素(su)體形成元素(su)難以有效(xiao)地過渡到(dao)熔(rong)(rong)池(chi)中(zhong)去(qu),因此鐵(tie)素(su)體焊(han)(han)接材料的(de)(de)應用受到(dao)一定的(de)(de)限(xian)制。
盡管在一些例子中采用同種(zhong)金屬做(zuo)焊絲是成功的,但是,最好還(huan)是采用低碳(tan)的奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼作為(wei)鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼焊縫的充填金屬。鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼焊接材料的選擇,見(jian)表2-7。


三、鐵(tie)素體(ti)不銹鋼的焊接(jie)工藝
為了(le)克服普通高鉻鐵素體不銹(xiu)在焊接(jie)過程(cheng)中出現的(de)(de)晶間腐(fu)蝕和焊接(jie)接(jie)頭脆化而(er)引(yin)起的(de)(de)冷裂紋,在焊接(jie)工藝(yi)上應采取(qu)以下措(cuo)施:
1. 焊前(qian)預(yu)熱
預熱溫(wen)度為100℃~200℃,目的在于(yu)使被(bei)焊材料處(chu)于(yu)韌性較好的狀態和降(jiang)低焊接接頭的應(ying)力。隨著鋼中鉻的含量提高,預熱溫(wen)度也應(ying)相應(ying)提高。
2. 焊后熱(re)處理
焊后對(dui)焊接接頭區(qu)域要進行(xing)750℃~800℃退(tui)(tui)火(huo)處理,使(shi)過飽和(he)碳和(he)氨氮完全析出,使(shi)鉻充分地(di)補充到貧(pin)鉻區(qu),以恢(hui)復其(qi)耐蝕(shi)性(xing),同時也可改(gai)善(shan)焊接接頭的塑性(xing)。值得注(zhu)意(yi)的是,退(tui)(tui)火(huo)后應快冷,以防(fang)止(zhi)475℃脆性(xing)產生。
3. 采用小的(de)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(xuan)用的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料與母(mu)材(cai)(cai)(cai)金(jin)屬(shu)的(de)(de)化(hua)學(xue)成分相當(dang)時,必須按上述工(gong)藝措施進(jin)行。如選(xuan)用奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料,則可免除焊(han)(han)前預熱(re)和焊(han)(han)后熱(re)處理(li);但對于不含穩定化(hua)元素(su)(su)的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)來說,熱(re)影響區的(de)(de)粗(cu)晶脆化(hua)和晶間腐蝕問題不會因(yin)填充材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)改變而變化(hua)。奧(ao)氏(shi)體或奧(ao)氏(shi)體-鐵(tie)素(su)(su)體焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)基本上與鐵(tie)素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)母(mu)材(cai)(cai)(cai)等強度;但在(zai)某些腐蝕介質中,這種異質焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)耐蝕性(xing)可能低于同(tong)質的(de)(de)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)。
極低碳的高(gao)(gao)鉻鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼板厚小(xiao)于5mm時焊(han)(han)(han)前可不預熱(re)(re),焊(han)(han)(han)后也不必進(jin)行(xing)熱(re)(re)處理,可使焊(han)(han)(han)接接頭仍保持(chi)足(zu)夠的韌性,耐腐蝕性也好(hao)。焊(han)(han)(han)接工藝的重(zhong)點(dian)是使焊(han)(han)(han)縫金屬中(zhong)碳加氮的含量(liang)不高(gao)(gao)于母材(cai)金屬的含量(liang),首(shou)先焊(han)(han)(han)接材(cai)料必須滿足(zu)這一要求(qiu)。焊(han)(han)(han)接方法應選擇高(gao)(gao)能量(liang)的等離子弧焊(han)(han)(han)和(he)真空(kong)電子束焊(han)(han)(han)。要求(qiu)焊(han)(han)(han)接材(cai)料不得污染;焊(han)(han)(han)接熔池、焊(han)(han)(han)縫背面都要有效保護(hu),防止空(kong)氣的侵入。除采用(yong)小(xiao)的熱(re)(re)輸人進(jin)行(xing)焊(han)(han)(han)接外(wai),焊(han)(han)(han)縫背面可用(yong)惰(duo)性氣體(ti)保護(hu),并最好(hao)采用(yong)通冷卻(que)水(shui)的銅墊板,以減少過(guo)熱(re)(re),增加冷卻(que)速度。多層焊(han)(han)(han)時層間溫度要控制在100℃左右。
四、鐵素體不銹鋼的(de)焊接技巧
(1). 采用(yong)窄焊道焊接(jie),如小的(de)焊接(jie)線能量、較快的(de)焊接(jie)速(su)度等;
(2). 使焊絲的受熱(re)末端始終處(chu)在保護氣(qi)體(ti)中(zhong);
(3). 采(cai)用先進的焊接技術,如(ru)等(deng)離子電(dian)弧(hu)焊、熔化極電(dian)弧(hu)焊等(deng);
(4). 熄弧后應繼續通保護氣體,直(zhi)至冷卻充(chong)分;
(5). 用純凈度高的氬(ya)氣保護焊接熔(rong)池;
(6). 焊(han)縫(feng)背面應采用(yong)惰性氣(qi)體保護;
(7). 對(dui)于(yu)多層(ceng)焊接,應(ying)用不(bu)銹(xiu)鋼刷子清除層(ceng)間氧化(hua)物。
