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(tie)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。同其他品種不銹(xiu)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(su)體(ti)不銹鋼焊(han)接(jie)方法(fa)


 雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素體不(bu)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。


 如此看來(lai),焊(han)接(jie)方法應選擇高能量的等離子(zi)弧焊(han)和(he)真空電(dian)子(zi)束焊(han)最為合適。同(tong)時要求焊(han)接(jie)材料不得污染;焊(han)接(jie)熔池、焊(han)縫背面都要進(jin)(jin)行有效保(bao)護(hu),防止空氣的侵入。除采用小(xiao)的熱輸入進(jin)(jin)行焊(han)接(jie)外,焊(han)縫背面可(ke)用惰性(xing)氣體保(bao)護(hu),并最好采用水(shui)冷(leng)銅墊板,以減少過(guo)熱,增加冷(leng)卻速度,多層焊(han)時層間溫度要控(kong)制在100℃左右。



二(er)、鐵素體不銹鋼(gang)焊接材料


  鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接材料的(de)選擇,對鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)焊(han)接無疑是非常重要的(de)。其(qi)焊(han)接材料既要保(bao)證焊(han)接接頭(tou)的(de)塑性(xing)、韌(ren)性(xing),即不(bu)發生脆化的(de)問(wen)題,又要保(bao)證鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接接頭(tou)具有相(xiang)同于母材的(de)耐腐蝕性(xing)。


 在(zai)焊接鐵素體(ti)不銹鋼(gang)時,通常可以采用(yong)兩種焊接材料:


  1. 與母材相同類型(xing)的焊(han)接材料(liao)


      如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等(deng)用00Cr13Nb焊(han)絲,0Cr17、0Cr17Ti使用1Cr17(Ti)焊(han)絲。在要求焊(han)縫金屬與(yu)母材(cai)有相同的導電、導磁及力學性能(neng)和表面色澤時應使用同材(cai)質的焊(han)接(jie)材(cai)料。


  2. 采用(yong)奧氏體焊接材料或鎳基合金(jin)


   采用(yong)奧氏(shi)體焊(han)接(jie)材料或鎳基合金(jin)(jin),實(shi)質上是異種鋼(gang)焊(han)接(jie),可以(yi)提(ti)高(gao)焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)韌性,免除焊(han)前(qian)預(yu)熱和焊(han)后熱處理。由于鐵(tie)素(su)體焊(han)接(jie)材料的(de)熔敷金(jin)(jin)屬韌性太低,加上添加的(de)鋁與鈦等鐵(tie)素(su)體形成元素(su)難(nan)以(yi)有(you)效地過渡(du)到熔池中(zhong)去(qu),因此鐵(tie)素(su)體焊(han)接(jie)材料的(de)應用(yong)受到一定的(de)限(xian)制(zhi)。


  盡管在一些例子(zi)中(zhong)采(cai)用(yong)同種(zhong)金(jin)屬做焊絲是成(cheng)功的(de)(de),但是,最好(hao)還是采(cai)用(yong)低碳的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)作為鐵(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)焊縫(feng)的(de)(de)充(chong)填金(jin)屬。鐵(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)焊接材料的(de)(de)選(xuan)擇,見表2-7。


表 7.jpg

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三、鐵素體不銹鋼的焊接工藝(yi)


  為了(le)克服(fu)普通高鉻鐵素(su)體(ti)不銹在焊接過程中出現的晶間腐蝕和(he)焊接接頭脆化而引起(qi)的冷裂紋,在焊接工藝上應(ying)采取(qu)以(yi)下措(cuo)施:


   1. 焊前預(yu)熱


     預熱溫度為100℃~200℃,目的在于使被焊(han)材料處于韌(ren)性較好的狀(zhuang)態(tai)和降低焊(han)接(jie)接(jie)頭的應(ying)(ying)力。隨著鋼(gang)中(zhong)鉻的含量提高,預熱溫度也應(ying)(ying)相應(ying)(ying)提高。


   2. 焊后熱處理(li)


    焊后對焊接(jie)接(jie)頭區域要進行750℃~800℃退火處理(li),使過(guo)飽和(he)碳和(he)氨氮完全析出,使鉻充分地補充到貧鉻區,以恢(hui)復其耐蝕性,同(tong)時(shi)也(ye)可改善焊接(jie)接(jie)頭的(de)(de)塑性。值得(de)注(zhu)意的(de)(de)是(shi),退火后應快冷,以防止475℃脆性產生(sheng)。


  3. 采(cai)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(cui)性(xing)的影響。


    當選(xuan)用的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料與(yu)母材(cai)金屬的(de)(de)(de)(de)化學成分相當時,必須(xu)按上述工(gong)藝措施進行。如選(xuan)用奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)材(cai)料,則可免(mian)除焊(han)(han)前預熱和焊(han)(han)后熱處理;但(dan)對(dui)于(yu)不(bu)含穩(wen)定化元素(su)的(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭來(lai)說,熱影響區的(de)(de)(de)(de)粗(cu)晶(jing)(jing)脆化和晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)問題不(bu)會(hui)因填充(chong)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)改變而變化。奧(ao)氏體或奧(ao)氏體-鐵素(su)體焊(han)(han)縫(feng)金屬基本上與(yu)鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼母材(cai)等強(qiang)度;但(dan)在某些腐蝕(shi)介質(zhi)中,這種異質(zhi)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性可能(neng)低于(yu)同質(zhi)的(de)(de)(de)(de)接(jie)頭。


  極低碳的(de)(de)(de)高(gao)鉻鐵素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼板(ban)厚小(xiao)于5mm時焊(han)(han)(han)(han)(han)前可不(bu)(bu)(bu)預熱,焊(han)(han)(han)(han)(han)后也不(bu)(bu)(bu)必進行熱處理,可使(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭仍保持足夠的(de)(de)(de)韌(ren)性,耐腐蝕(shi)性也好(hao)。焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)工藝的(de)(de)(de)重點(dian)是使(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫金(jin)屬中碳加氮的(de)(de)(de)含(han)量不(bu)(bu)(bu)高(gao)于母材(cai)金(jin)屬的(de)(de)(de)含(han)量,首先焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料必須滿足這一要求。焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方法(fa)應選擇(ze)高(gao)能量的(de)(de)(de)等離子弧焊(han)(han)(han)(han)(han)和真空電子束焊(han)(han)(han)(han)(han)。要求焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料不(bu)(bu)(bu)得(de)污染;焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)熔池、焊(han)(han)(han)(han)(han)縫背(bei)面都要有效保護,防止空氣的(de)(de)(de)侵入。除采用(yong)小(xiao)的(de)(de)(de)熱輸人進行焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)外,焊(han)(han)(han)(han)(han)縫背(bei)面可用(yong)惰性氣體保護,并最好(hao)采用(yong)通冷卻(que)水的(de)(de)(de)銅墊板(ban),以減少過熱,增加冷卻(que)速度(du)。多層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)時層(ceng)間溫度(du)要控制在(zai)100℃左右。



四、鐵素體不(bu)銹鋼的焊(han)接技巧(qiao)


(1). 采用窄焊(han)(han)道焊(han)(han)接,如小(xiao)的焊(han)(han)接線(xian)能量、較快(kuai)的焊(han)(han)接速度等;


(2). 使焊(han)絲的受熱(re)末端始(shi)終處在保護(hu)氣體中;


(3). 采用先進的焊接技術(shu),如等離子電弧焊、熔化極電弧焊等;


(4). 熄弧后(hou)應(ying)繼(ji)續通保護氣(qi)體,直至冷卻充(chong)分;


(5). 用(yong)純凈(jing)度高的氬(ya)氣保護焊接熔池;


(6). 焊縫背面應采(cai)用(yong)惰性氣(qi)體保(bao)護(hu);


(7). 對于多(duo)層焊接,應用不銹鋼刷子清除層間(jian)氧化(hua)物。