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,鐵素體不銹鋼(gang)不如奧氏體不銹鋼(gang)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、鐵素體(ti)不銹鋼焊接方法
雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素體不銹鋼焊接,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(ru)此看(kan)來,焊(han)(han)接(jie)(jie)方法(fa)應選擇高能量的(de)等離(li)子(zi)弧焊(han)(han)和真(zhen)空(kong)電子(zi)束焊(han)(han)最為(wei)合適(shi)。同時要(yao)求焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料不得污(wu)染;焊(han)(han)接(jie)(jie)熔池(chi)、焊(han)(han)縫背(bei)面都要(yao)進行(xing)有(you)效(xiao)保護,防止空(kong)氣的(de)侵入。除采(cai)用小的(de)熱(re)輸(shu)入進行(xing)焊(han)(han)接(jie)(jie)外,焊(han)(han)縫背(bei)面可用惰(duo)性氣體保護,并最好(hao)采(cai)用水(shui)冷銅墊板(ban),以減少過熱(re),增加冷卻速度(du)(du),多層焊(han)(han)時層間溫度(du)(du)要(yao)控制在(zai)100℃左右。
二、鐵(tie)素體不銹鋼焊接材料
鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)材(cai)料的(de)(de)選擇,對鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼的(de)(de)焊(han)接(jie)無疑是非常重(zhong)要的(de)(de)。其焊(han)接(jie)材(cai)料既要保證焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)塑性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing),即(ji)不發生脆化的(de)(de)問(wen)題,又要保證鐵(tie)素體型(xing)不銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)具有相同于(yu)母材(cai)的(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)(xing)。
在焊接鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼時(shi),通(tong)常可以采(cai)用兩種焊接材料:
1. 與母(mu)材(cai)相同(tong)類型的焊接材(cai)料
如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用00Cr13Nb焊(han)絲(si)(si),0Cr17、0Cr17Ti使(shi)用1Cr17(Ti)焊(han)絲(si)(si)。在要求焊(han)縫金屬與母材有相同的(de)導(dao)電、導(dao)磁(ci)及力學性能(neng)和表面色澤時(shi)應(ying)使(shi)用同材質的(de)焊(han)接材料(liao)。
2. 采用奧氏體焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)或鎳基(ji)合(he)金
采用奧氏體(ti)焊(han)接材料(liao)或鎳基合金(jin),實質上是異種鋼焊(han)接,可(ke)以提高焊(han)接接頭的(de)(de)韌(ren)性,免除(chu)焊(han)前(qian)預熱(re)和焊(han)后熱(re)處理。由于鐵素(su)(su)體(ti)焊(han)接材料(liao)的(de)(de)熔敷(fu)金(jin)屬韌(ren)性太低(di),加(jia)上添加(jia)的(de)(de)鋁與鈦等鐵素(su)(su)體(ti)形(xing)成元素(su)(su)難(nan)以有效地過渡(du)到熔池中去,因此鐵素(su)(su)體(ti)焊(han)接材料(liao)的(de)(de)應用受(shou)到一定的(de)(de)限制。
盡管在(zai)一(yi)些例子中采用同種金屬做焊(han)絲(si)是(shi)成功的,但是(shi),最好還是(shi)采用低碳的奧(ao)氏體不(bu)銹鋼作為鐵(tie)素體不(bu)銹鋼焊(han)縫的充填金屬。鐵(tie)素體不(bu)銹鋼焊(han)接材料的選擇,見(jian)表2-7。


三、鐵素體不銹鋼的焊(han)接工藝
為了克服普通高鉻(ge)鐵素(su)體不銹在焊(han)接(jie)過(guo)程中出(chu)現的晶間腐蝕(shi)和(he)焊(han)接(jie)接(jie)頭脆化而引(yin)起的冷裂紋,在焊(han)接(jie)工藝上應采取(qu)以下措施:
1. 焊前預熱(re)
預熱溫(wen)度(du)為100℃~200℃,目的在于使被(bei)焊材料處于韌性較好(hao)的狀態和降低焊接(jie)接(jie)頭(tou)的應力。隨著鋼中(zhong)鉻的含量提高,預熱溫(wen)度(du)也應相應提高。
2. 焊后熱處理
焊(han)后對焊(han)接接頭(tou)區域要進行750℃~800℃退火處理(li),使過(guo)飽和碳(tan)和氨氮完全析(xi)出,使鉻(ge)充(chong)分地補充(chong)到貧鉻(ge)區,以恢復其耐蝕性,同時也可改善焊(han)接接頭(tou)的塑(su)性。值得注意的是,退火后應快冷,以防(fang)止475℃脆性產生。
3. 采用小的熱(re)輸人
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(cui)性的影響。
當選(xuan)用(yong)(yong)的(de)焊(han)接材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)與(yu)母材(cai)(cai)(cai)金屬的(de)化(hua)學成分(fen)相當時,必須(xu)按上(shang)述工藝措施進行。如選(xuan)用(yong)(yong)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao),則(ze)可(ke)免(mian)除焊(han)前(qian)預熱(re)和焊(han)后熱(re)處理;但對于不(bu)含穩定化(hua)元素(su)的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接接頭來說,熱(re)影響區的(de)粗(cu)晶脆化(hua)和晶間腐蝕(shi)問題不(bu)會因填充材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)改變而變化(hua)。奧氏(shi)體(ti)或奧氏(shi)體(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)焊(han)縫金屬基本上(shang)與(yu)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼母材(cai)(cai)(cai)等強度;但在某些腐蝕(shi)介質(zhi)中,這種異質(zhi)焊(han)接接頭的(de)耐蝕(shi)性(xing)可(ke)能低(di)于同質(zhi)的(de)接頭。
極低(di)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)高鉻鐵素體不(bu)(bu)銹鋼板厚小于(yu)(yu)5mm時焊(han)(han)(han)前可(ke)不(bu)(bu)預熱(re)(re),焊(han)(han)(han)后也不(bu)(bu)必(bi)進(jin)行熱(re)(re)處(chu)理,可(ke)使焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭仍保持(chi)足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)(de)韌性,耐腐蝕性也好(hao)。焊(han)(han)(han)接(jie)工藝的(de)(de)(de)(de)重點是使焊(han)(han)(han)縫金屬中碳(tan)加(jia)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)含量不(bu)(bu)高于(yu)(yu)母(mu)材金屬的(de)(de)(de)(de)含量,首先焊(han)(han)(han)接(jie)材料必(bi)須滿足(zu)這一要求(qiu)。焊(han)(han)(han)接(jie)方法應選擇高能量的(de)(de)(de)(de)等離子弧焊(han)(han)(han)和(he)真空(kong)電(dian)子束焊(han)(han)(han)。要求(qiu)焊(han)(han)(han)接(jie)材料不(bu)(bu)得污染;焊(han)(han)(han)接(jie)熔池(chi)、焊(han)(han)(han)縫背(bei)面都要有(you)效保護(hu),防止(zhi)空(kong)氣的(de)(de)(de)(de)侵入。除(chu)采(cai)用小的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)輸人(ren)進(jin)行焊(han)(han)(han)接(jie)外,焊(han)(han)(han)縫背(bei)面可(ke)用惰性氣體保護(hu),并最(zui)好(hao)采(cai)用通冷卻(que)水的(de)(de)(de)(de)銅(tong)墊板,以減少過熱(re)(re),增加(jia)冷卻(que)速度。多層焊(han)(han)(han)時層間溫度要控制(zhi)在(zai)100℃左右。
四、鐵(tie)素體不(bu)銹鋼的焊接(jie)技(ji)巧
(1). 采用窄焊(han)道焊(han)接,如小(xiao)的焊(han)接線能量(liang)、較快的焊(han)接速度等;
(2). 使(shi)焊絲的(de)受(shou)熱(re)末端始(shi)終處(chu)在保護氣體(ti)中;
(3). 采用先進的焊接技術,如等離(li)子電弧焊、熔化極電弧焊等;
(4). 熄弧后應繼續通保護氣體,直至冷(leng)卻充分;
(5). 用純凈度高的氬氣保護焊(han)接熔(rong)池(chi);
(6). 焊縫背(bei)面應采(cai)用(yong)惰性氣體保護;
(7). 對于多層焊接(jie),應用不銹鋼刷子清除層間氧化物。
