奧氏體型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)都具有非常好的塑性和韌性,這決定了它具有良好的彎折、卷曲和沖壓成型性,因而常常被用來制成各種形狀的構件、容器或管道。這樣一來,奧氏體不銹鋼被焊接的機會也因此比其他不銹鋼大得多。這類鋼的韌性、塑性本來就好,又不會發生任何的淬火硬化,所以,盡管其線膨脹系數比碳鋼大得多,焊接過程中的彈、塑性應力和應變量很大,卻極少出現冷裂紋。奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼焊接接頭不存在淬火硬化區,又由于它有很強的加工硬化能力,所以,即使受焊接熱影響而軟化的區域,其抗拉強度仍然不低。可以這樣認為,只要是不誤用焊接填充材料,焊接接頭強度不是焊接性的重點。該類鋼的熱脹冷縮特別大,所帶來的焊接性問題,主要有兩個:一個是熱裂紋問題,這與該類鋼的晶界特性和對某些微量雜質如硫、磷等敏感有關;另一個則是焊接變形較大的問題。
奧氏體型(xing)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕性能(neng)特(te)別優良,這是(shi)其獲得最為廣(guang)泛應用調焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)能(neng)力。人們(men)針對(dui)各(ge)種(zhong)腐(fu)(fu)(fu)蝕環境(jing)和腐(fu)(fu)(fu)蝕機(ji)理,選(xuan)用各(ge)種(zhong)耐(nai)不(bu)同腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)奧氏體型(xing)不(bu)銹鋼(gang)。因此,對(dui)于相應于每(mei)一種(zhong)用于某種(zhong)特(te)定(ding)環境(jing)中(zhong)的(de)(de)(de)不(bu)同鋼(gang)種(zhong),焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭都應滿足其在(zai)特(te)定(ding)環境(jing)中(zhong)的(de)(de)(de)特(te)殊耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕性要(yao)求(qiu)。于是(shi),焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕問題(ti)自(zi)然也是(shi)焊(han)(han)(han)接(jie)工作(zuo)者不(bu)可回避的(de)(de)(de),必須面對(dui)的(de)(de)(de)最主要(yao)問題(ti),也應是(shi)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)(han)管生產廠關(guan)注的(de)(de)(de)主題(ti)。
奧氏體不銹鋼是使用最為廣(guang)泛的(de)不銹鋼,這和它具(ju)有良(liang)好(hao)的(de)機械性(xing)能、耐腐蝕性(xing)能,其焊(han)(han)接(jie)性(xing)在(zai)高合(he)金鋼中(zhong)被認為是最好(hao)的(de)有關。鉻-鎳(nie)奧氏體鋼具(ju)有良(liang)好(hao)的(de)焊(han)(han)接(jie)性(xing),無(wu)淬硬(ying)性(xing),因而在(zai)熱影響(xiang)區內(nei)無(wu)淬硬(ying)現(xian)象,同時也無(wu)晶粒粗大化(hua)。但(dan)在(zai)焊(han)(han)接(jie)中(zhong)存在(zai)以下問題(ti):
一、碳化鉻(ge)的(de)形成,降低了(le)焊接(jie)接(jie)頭抗晶間腐蝕的(de)能力
奧氏體不銹鋼焊接接頭可有三種晶間腐蝕(shi)的情況:焊縫晶間腐蝕、母材上敏化區腐蝕及刀狀腐蝕(shi)。關于奧氏體鋼晶間腐蝕的機理,一般用“貧鉻”理論來解釋。在固溶狀態下,奧氏體鋼中的碳過飽和固溶于奧氏體中。加熱過程中,過飽和的碳將以Cr23C6。的形式沿晶界析出。Cr23C6中含鉻量大大超過奧氏體基體中的含鉻量,因而使晶界附近含鉻量顯著下降,晶內的鉻原子又來不及擴散及時補充,故形成貧鉻層(Cr<11.7%).貧鉻層的電極電位比晶體內低得很多,在腐蝕質的作用下,電極電位低的晶界將成為陽極,被腐蝕溶解。
1. 焊縫晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)和母材上敏化溫度(du)區腐蝕(shi)
18-8型不銹鋼在450℃~850℃加熱時(shi),具有晶間腐蝕(shi)傾向(xiang),這一溫度(du)范(fan)圍稱為敏(min)化溫度(du)區(qu)間。
焊縫晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕可(ke)有兩種情況,一種情況為焊接線能量過大或(huo)多層(ceng)焊時焊縫金(jin)屬(shu)在敏(min)化溫(wen)度區間(jian)(jian)停留時間(jian)(jian)過長(chang)所引起(qi),即焊接狀態(tai)下已有碳化鉻析出而(er)(er)形成(cheng)貧鉻層(ceng);另一種情況是焊接狀態(tai)下耐蝕性良好(hao),焊后經受了敏(min)化加(jia)熱的條件,因而(er)(er)具有晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕傾向。
熱(re)(re)(re)影(ying)響區(qu)(qu)、敏(min)化區(qu)(qu)的(de)晶間(jian)腐蝕(shi)傾向也是由于形(xing)成貧鉻層(ceng)所致(zhi)。但因為焊(han)接(jie)熱(re)(re)(re)循環具有快速連續加熱(re)(re)(re)的(de)特點,碳化鉻的(de)析出需要在更高的(de)溫度下才(cai)能(neng)較快進行,因此,焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)敏(min)化區(qu)(qu)溫度范圍為600℃~1000℃,高于平衡(heng)加熱(re)(re)(re)條件(jian)下的(de)敏(min)化區(qu)(qu)溫度450℃~850℃。
焊(han)縫和(he)熱影響區晶間腐蝕傾向(xiang)與含(han)碳量(liang)、加熱溫(wen)度和(he)保(bao)溫(wen)時間等因素有關(guan)。因此(ci),為提高焊(han)接接頭抗晶腐蝕能力,一(yi)般(ban)宜采取以下措施(shi):
①. 減小母材及焊縫中的含碳量,使加熱時減少或避免Cr32C6析出,消除產生貧鉻層的機會。例如,超低碳(C≤0.03%)不銹鋼由于含碳量較低,具有優良的抗蝕性能,但是超低碳不銹鋼的冶煉成本高。
②. 在鋼中添(tian)加穩定(ding)化(hua)元(yuan)素(su)鈦(tai)、鈮(ni)等,使之優(you)先形成MC,而避(bi)免形成貧鉻(ge)層。
③. 使(shi)焊縫形(xing)成(cheng)奧氏體(ti)加(jia)少量鐵素(su)體(ti)的雙相組織。當焊縫中存在(zai)(zai)(zai)一定(ding)數量的鐵素(su)體(ti)時,可以細化晶(jing)(jing)粒,增加(jia)晶(jing)(jing)界(jie)面(mian)積(ji),使(shi)晶(jing)(jing)界(jie)單位面(mian)積(ji)上的碳化鉻析出量減少,減輕(qing)貧鉻程度。鉻在(zai)(zai)(zai)鐵素(su)體(ti)中溶解度較大,Cr2C6優先(xian)在(zai)(zai)(zai)鐵素(su)體(ti)中形(xing)成(cheng),而不致使(shi)奧氏體(ti)晶(jing)(jing)界(jie)貧鉻;此外,散布(bu)在(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)之間的鐵素(su)體(ti),還可能防(fang)止腐蝕沿晶(jing)(jing)界(jie)向內部擴展。
④. 控制(zhi)在敏化(hua)溫(wen)度區(qu)間的(de)(de)停(ting)留時間。調整焊(han)接(jie)(jie)熱循環,盡可(ke)(ke)能縮短600℃以(yi)(yi)上的(de)(de)高(gao)溫(wen)停(ting)留時間,以(yi)(yi)防止焊(han)縫及熱影響區(qu)大量析出碳化(hua)鉻。如(ru)選擇能量密度高(gao)的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)方法(如(ru)等離子(zi)弧焊(han)),選用較小的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)線能量,焊(han)縫背面(mian)通氬氣或采用銅(tong)墊增加焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)冷(leng)卻速度,減少起弧、收弧次數以(yi)(yi)避免重復(fu)加熱,多(duo)層焊(han)時與腐蝕介質的(de)(de)接(jie)(jie)觸面(mian)盡可(ke)(ke)能最后施焊(han)等,均(jun)可(ke)(ke)以(yi)(yi)減少接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)晶間腐蝕傾向。
⑤. 焊后進行固溶處理或穩定化退火。固溶處理可使已析出的Cr23C6重新溶入奧氏體中,但一般只適用于較小的工件。穩定化退火是將工件加熱到850℃~900℃保溫后空冷。其作用為使碳化物充分析出,并促使鉻加速擴散而消除貧鉻區。
2. 焊接(jie)接(jie)頭的刀狀腐蝕
刀狀腐蝕簡稱刀蝕,它是焊接接頭中特有的一種晶間腐蝕,只發生在含有穩定劑的奧氏體鋼(如321不銹鋼、316Ti不(bu)銹鋼(gang)等)的焊接接頭中。刀狀腐蝕的腐蝕部位在熱影響區的過熱區,沿熔合線發展,開始寬度僅3~5個晶粒,逐步擴大至1.0mm~1.5mm。因形狀如刀刃,故稱刀狀腐蝕。
高溫(wen)過(guo)(guo)(guo)熱和(he)中(zhong)(zhong)溫(wen)敏化是導致焊(han)接(jie)接(jie)頭產生(sheng)刀蝕的(de)重要條件。含(han)有穩定劑(ji)的(de)奧氏體鋼,一般以固(gu)溶狀態供(gong)貨,此時鋼中(zhong)(zhong)少(shao)部(bu)分的(de)碳(tan)(tan)固(gu)溶于奧氏體,其余大部(bu)分碳(tan)(tan)則形成(cheng)(cheng)TiC或(huo)NbC.焊(han)接(jie)時,在(zai)溫(wen)度(du)超過(guo)(guo)(guo)1200℃的(de)過(guo)(guo)(guo)熱區(qu)中(zhong)(zhong),這些(xie)碳(tan)(tan)化物將溶入(ru)固(gu)溶體。由于碳(tan)(tan)的(de)擴散能力較(jiao)強,在(zai)冷卻過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)將偏(pian)聚在(zai)晶界形成(cheng)(cheng)過(guo)(guo)(guo)飽(bao)和(he)狀態,而鈦則因擴散能力低(di)而留于晶內。當焊(han)接(jie)接(jie)頭在(zai)敏化溫(wen)度(du)區(qu)間再(zai)次(ci)加(jia)熱時,過(guo)(guo)(guo)飽(bao)和(he)的(de)碳(tan)(tan)將在(zai)晶間以CraC.形式(shi)析出,在(zai)晶界形成(cheng)(cheng)貧鉻層,使焊(han)接(jie)接(jie)頭抗蝕性(xing)能降(jiang)低(di)。從以上(shang)分析可知,刀狀腐蝕的(de)形成(cheng)(cheng)根源(yuan)也在(zai)于在(zai)晶間形成(cheng)(cheng)貧鉻層。
防止刀蝕的措施如下:
①. 降低(di)含碳量(liang) 這是防止刀狀(zhuang)腐(fu)蝕的(de)很有(you)效的(de)措(cuo)施(shi)。對(dui)于(yu)含有(you)穩定化元素的(de)不銹鋼,含碳量(liang)最好不超過0.06%。
②. 采用合理(li)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)工藝(yi) 盡量(liang)選擇(ze)較小(xiao)的(de)(de)(de)線(xian)能(neng)量(liang),以減少過熱區(qu)在高溫(wen)停(ting)留時間,注意(yi)避(bi)(bi)免在焊(han)(han)(han)(han)接(jie)過程產生“中溫(wen)敏(min)化”的(de)(de)(de)效果。因(yin)此雙面焊(han)(han)(han)(han)時,與(yu)腐蝕介質接(jie)觸的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)應最(zui)后施(shi)焊(han)(han)(han)(han)(這是大直徑厚壁焊(han)(han)(han)(han)管(guan)內焊(han)(han)(han)(han)在外焊(han)(han)(han)(han)之后再進行的(de)(de)(de)原因(yin)所在),如不能(neng)實施(shi)則應調(diao)整(zheng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)規范及(ji)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)形狀,盡量(liang)避(bi)(bi)免與(yu)腐蝕介質接(jie)觸的(de)(de)(de)過熱區(qu)再次受到敏(min)化加熱。
③. 焊(han)后熱處(chu)理 焊(han)后進(jin)行(xing)固溶或穩定化處(chu)理,均能提高接(jie)頭的抗刀狀腐蝕(shi)能力。
二、 應力腐蝕開裂(lie)
應力腐蝕開(kai)裂是金屬在特定的腐蝕介質和拉應力的共同作用下所產生的延遲破壞現象,也稱應力腐蝕裂紋(Stress Corrosion Cracking,簡稱SCC).
鉻(ge)-鎳奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)中,產生(sheng)應力腐蝕開(kai)裂(lie)常見的(de)鋼(gang)(gang)種,有不(bu)含鈦、鈮的(de)18-8型和(he)17-12-Mo型鋼(gang)(gang),其(qi)次是(shi)超低碳(tan)不(bu)銹鋼(gang)(gang)。由于介質不(bu)同(tong),應力開(kai)裂(lie)既(ji)可呈(cheng)(cheng)晶(jing)間(jian)開(kai)裂(lie)形(xing)式(shi),也可呈(cheng)(cheng)穿(chuan)晶(jing)開(kai)裂(lie)形(xing)式(shi),或(huo)為穿(chuan)晶(jing)和(he)沿晶(jing)混合開(kai)裂(lie)形(xing)式(shi)。
不銹鋼產生應力(li)腐蝕開裂的影響因素(su)很多,包括鋼材成分、組織和狀態、介(jie)質種類、溫度及(ji)濃度、應力(li)的性質、大(da)小以及(ji)結構特(te)點(dian)等。
防止應力(li)腐蝕開裂的主要措施如下:
1. 正確選擇(ze)材料及合理(li)調整(zheng)焊縫成分
根據(ju)介質(zhi)特性(xing)選用對應力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)開裂(lie)敏感性(xing)低的(de)(de)材(cai)料(liao),應該是防止應力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)開裂(lie)的(de)(de)最根本措(cuo)施。此類鋼(gang)(gang)有(you)高純鉻-鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)、高硅(gui)鉻-鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)、鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)-奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)、高鉻鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)等。合理地調整(zheng)焊縫成分是提(ti)高接(jie)頭(tou)抗(kang)應力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力(li)(li)的(de)(de)重要措(cuo)施之一。一般認為,當(dang)焊縫金屬為奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)雙(shuang)相組織(zhi)時,具有(you)較好的(de)(de)抗(kang)應力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)。
2. 消(xiao)除或減小殘余應(ying)力
拉(la)伸應(ying)(ying)力(li)(li)(li)的存在是產生(sheng)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)開(kai)裂(lie)(lie)的先決條件之一。可(ke)以(yi)認為,不(bu)(bu)銹鋼(gang)部件中若(ruo)不(bu)(bu)存在拉(la)應(ying)(ying)力(li)(li)(li),則(ze)可(ke)以(yi)完全(quan)避免應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)開(kai)裂(lie)(lie)。因(yin)此,消除(chu)或(huo)減少結構中的殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)(li),是防止應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)開(kai)裂(lie)(lie)的重要措(cuo)施。
焊后進行消(xiao)除應力(li)熱處理是常用(yong)的工藝措施。例如(ru),對奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)一般進行900℃的消(xiao)除應力(li)退(tui)火熱處理。采用(yong)機械的方法也(ye)可以降(jiang)低表(biao)面(mian)殘余應力(li)或(huo)造成壓(ya)應力(li)。如(ru)表(biao)面(mian)拋(pao)光、噴(pen)丸和錘擊。
3. 合(he)理的結構設計(ji)
結構(gou)中應(ying)避(bi)免(mian)形成較大(da)的(de)應(ying)力集中或(huo)在制造中避(bi)免(mian)產生較大(da)的(de)殘余應(ying)力。在設備和容器中與腐蝕(shi)介質的(de)接觸面不(bu)能(neng)有縫隙,盡(jin)可能(neng)采用對接接頭,結構(gou)設計中注意不(bu)產生熱流(liu)集中而(er)引起的(de)局部過熱或(huo)腐蝕(shi)液滯留(liu)而(er)局部濃(nong)縮(suo)等(deng)。
三、焊接熱裂(lie)紋
奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)焊接時(shi),焊縫及熱影響區(qu)均可能出現熱裂(lie)(lie)紋。最常見的是焊縫結(jie)晶裂(lie)(lie)紋,有(you)時(shi)在(zai)熱影響區(qu)或多層焊層間金屬也(ye)可出現液化裂(lie)(lie)紋。
奧氏體鋼(gang)具有較大的(de)熱(re)裂(lie)紋敏感性(xing),主要取決于鋼(gang)的(de)化學(xue)成分、組(zu)織與性(xing)能的(de)特點。
奧(ao)氏(shi)體鋼中合金(jin)元素(su)較多,尤其是(shi)含有一定數量的(de)鎳,它不僅提高了奧(ao)氏(shi)體的(de)穩定性,而(er)且還易和(he)硫、磷等雜質形(xing)成低熔(rong)點化(hua)合物或共晶(jing),如(ru)Ni-S共晶(jing)熔(rong)點為645℃、Ni-P共晶(jing)為880℃,比Fe-S、Fe-P共晶(jing)的(de)熔(rong)點更(geng)低,危害性也更(geng)大。其他一些元素(su)如(ru)硼、硅等的(de)偏析,也將促使(shi)產生熱裂(lie)紋。
奧氏體鋼(gang)焊縫易(yi)形成(cheng)方向性(xing)強的(de)粗大(da)柱狀晶組織,有利于有害雜質和元(yuan)素(su)的(de)偏(pian)析(xi),從而促使形成(cheng)連(lian)續(xu)的(de)晶間(jian)液膜(mo),提高了熱裂(lie)紋(wen)的(de)敏感性(xing)。
從(cong)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼的(de)物理性(xing)能看(kan),它具(ju)有導(dao)熱(re)系(xi)數小、線膨脹系(xi)數大的(de)特點,因而在焊接(jie)不(bu)均勻加熱(re)的(de)情況下,極易形成較大的(de)拉應(ying)力,促進了(le)焊接(jie)熱(re)裂紋的(de)產生。
由(you)以上分(fen)析可知(zhi),與結構鋼(gang)(gang)相(xiang)比,奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)的焊接熱裂紋傾(qing)向(xiang)較(jiao)大,尤(you)其(qi)是高(gao)鎳(nie)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)。
防止(zhi)奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)焊接熱(re)裂紋的主(zhu)要措施如下:
1. 嚴(yan)格控制有害雜(za)質硫(liu)、磷的(de)含(han)量,鋼中含(han)鎳量越高,越應(ying)該嚴(yan)格控制。
2. 調整(zheng)焊(han)縫金屬的(de)組織
奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)焊縫(feng)可(ke)以(yi)是單相(xiang)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi),也可(ke)以(yi)是奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)為主(zhu)的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)組(zu)織(zhi)(zhi)。大(da)量實踐證(zheng)明,單相(xiang)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)焊縫(feng),對(dui)熱(re)裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)敏感性較(jiao)大(da),而雙相(xiang)組(zu)織(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)焊縫(feng),則具有(you)良好的(de)(de)(de)(de)抗裂(lie)性能(neng),如(ru)表2-2中所列出的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)焊縫(feng)中δ-鐵素體(ti)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。焊接18-8型不銹(xiu)鋼(gang)時,如(ru)果形成(cheng)(cheng)γ+5%δ的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)組(zu)織(zhi)(zhi),不僅可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)抗晶(jing)(jing)間腐蝕能(neng)力,而且(qie)又減小(xiao)了(le)熱(re)裂(lie)敏感性。焊縫(feng)中的(de)(de)(de)(de)δ相(xiang),可(ke)以(yi)細(xi)化晶(jing)(jing)粒,消除單相(xiang)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)方向性,減少(shao)有(you)害雜質在晶(jing)(jing)界的(de)(de)(de)(de)偏(pian)析,而且(qie)δ相(xiang)能(neng)解較(jiao)多的(de)(de)(de)(de)硫(liu)、磷,并能(neng)降低界面能(neng),阻止晶(jing)(jing)間液膜的(de)(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng),從(cong)而有(you)利于提(ti)高(gao)焊縫(feng)的(de)(de)(de)(de)抗熱(re)裂(lie)紋能(neng)力。

3. 調整焊縫(feng)金(jin)屬合金(jin)成分(fen)
當在(zai)(zai)焊(han)縫中不允許(xu)有雙相組織時(shi),如表2-2中“不希望有δ-鐵素(su)體的(de)理(li)由(you)”所列出的(de)各項(xiang),就必須對焊(han)縫金(jin)屬進(jin)行合(he)理(li)的(de)合(he)金(jin)化(hua)。如在(zai)(zai)單相穩定奧氏體鋼(gang)中適當增加(jia)錳、碳(tan)、氮的(de)含量可以提高焊(han)縫的(de)抗裂(lie)性(xing)能。此外,加(jia)入少量的(de)鈰、鋯、鉭(tan)等(deng)微量元素(su),可以細化(hua)焊(han)縫組織、凈化(hua)晶界,也可減少焊(han)縫的(de)熱裂(lie)紋(wen)敏感(gan)性(xing)。
4. 工(gong)藝措(cuo)施
在焊接奧氏體不銹鋼時,應盡量減小熔池過熱,以防止形成粗大的柱狀晶。奧氏體不銹鋼焊接宜采用小線能量及小截面的焊道。至于液化裂紋,它主要出現于310S不銹鋼(gang)的焊接接頭中。為了防止產生液化裂紋,除了嚴格限制母材中的雜質含量以及控制母材的晶粒度以外,在工藝上應采用高能量密度的焊接方法、小線能量和提高接頭的冷卻速度等措施,以減小母材的過熱和避免近縫區晶粒的粗化。
四、奧氏體鋼焊接(jie)接(jie)頭的脆化
奧氏體鋼(gang)(gang)用(yong)途頗廣,可(ke)在(zai)(zai)耐(nai)熱、耐(nai)蝕、低溫等各種(zhong)條件下使用(yong)。不(bu)同的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)條件,對(dui)(dui)(dui)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)性能要(yao)求(qiu)也(ye)不(bu)同。耐(nai)蝕鋼(gang)(gang)通常是(shi)(shi)在(zai)(zai)室溫或350℃以下工(gong)(gong)作(zuo),主(zhu)要(yao)要(yao)求(qiu)耐(nai)蝕性,對(dui)(dui)(dui)機械性能無特殊要(yao)求(qiu)。用(yong)于高溫條件的(de)(de)熱強(qiang)鋼(gang)(gang),如是(shi)(shi)短(duan)時(shi)工(gong)(gong)作(zuo),則(ze)要(yao)求(qiu)保證接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)與母材(cai)等強(qiang)度(du);而長期工(gong)(gong)作(zuo)(10年(nian)以上)時(shi),則(ze)保證焊接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)塑性,防止高溫脆(cui)化(hua)是(shi)(shi)關鍵。對(dui)(dui)(dui)于低溫工(gong)(gong)作(zuo)的(de)(de)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),則(ze)主(zhu)要(yao)要(yao)求(qiu)良好的(de)(de)低溫韌性,防止焊接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)發生低溫脆(cui)斷。從不(bu)同的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)條件下對(dui)(dui)(dui)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)性能的(de)(de)要(yao)求(qiu)來看,奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)(de)低溫脆(cui)化(hua)和高溫脆(cui)化(hua)是(shi)(shi)值得注(zhu)意(yi)的(de)(de)問(wen)題。
當(dang)18-8型(xing)鋼焊(han)(han)縫為(wei)雙相組(zu)織(zhi)時,其(qi)拉伸強度(du)、屈服強度(du)與塑性略低于母(mu)材,但韌(ren)性比母(mu)材低得(de)多,因而難以(yi)保(bao)證(zheng)低溫(wen)(wen)條件下對焊(han)(han)接接頭韌(ren)性的要求。為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)18-8型(xing)鋼焊(han)(han)縫具有良(liang)好(hao)的低溫(wen)(wen)韌(ren)性,應使焊(han)(han)縫為(wei)單相奧(ao)氏體組(zu)織(zhi)。
奧氏體焊(han)縫(feng)中含(han)有較(jiao)多的(de)(de)(de)鐵素(su)體化元素(su)或有較(jiao)多的(de)(de)(de)δ相時,高溫條件(jian)下,由于δ→σ轉變(bian),引起σ相脆化,焊(han)縫(feng)的(de)(de)(de)塑(su)性和韌性均顯著下降(jiang)。因此,為了保證(zheng)必要的(de)(de)(de)塑(su)性和韌性,焊(han)縫(feng)中的(de)(de)(de)δ相應小于5%。
單相(xiang)(xiang)(xiang)的奧氏(shi)體焊(han)縫也(ye)可能出現(xian)σ相(xiang)(xiang)(xiang),這與合金系(xi)統有(you)關。如(ru)310S不銹鋼焊(han)縫中鉻與硅含量偏(pian)上(shang)限(xian),而(er)碳、鎳含量偏(pian)下(xia)限(xian)時,就(jiu)容易(yi)沿晶界(jie)析出σ相(xiang)(xiang)(xiang),這比晶內析出σ相(xiang)(xiang)(xiang),對焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)脆化影響更為嚴重。
為了避(bi)免出現 σ脆性相,應盡量限(xian)制(zhi)焊(han)縫(feng)(feng)中(zhong)的(de)δ相數(shu)量,考(kao)慮焊(han)縫(feng)(feng)的(de)合金化時(shi),適當減(jian)少鐵素(su)體形成(cheng)元素(su);多層焊(han)時(shi)采用較小的(de)線(xian)能量,以減(jian)小熔池(chi)體積,提高冷卻速度,縮短高溫(wen)停留時(shi)間。對于已經出現σ相的(de)焊(han)縫(feng)(feng),可(ke)將焊(han)接接頭(tou)加熱至1050℃~1100℃,保溫(wen)1小時(shi)后水冷,進行(xing)固(gu)溶處(chu)理,此(ci)時(shi)絕大部(bu)分 σ 相可(ke)重新溶入奧(ao)氏體中(zhong),性能即可(ke)恢(hui)復。
五、焊接變形較大(da)
因為奧氏(shi)體不銹鋼導熱性能差,膨脹系(xi)數大,焊接變(bian)形較大,特別是薄板(ban)。因此,焊接時應(ying)適當(dang)采取防形的措施,如夾具(ju)等。

