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,鐵素體不銹鋼不如奧氏體不(bu)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(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、鐵素體不銹(xiu)鋼焊接方法


 雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素體不(bu)銹鋼焊接(jie),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,焊接方法(fa)應選擇高能量的(de)等離子(zi)弧焊和真空電子(zi)束焊最為合適。同時要(yao)求焊接材料(liao)不得(de)污染(ran);焊接熔(rong)池、焊縫背面都要(yao)進行有效(xiao)保護(hu),防止空氣的(de)侵入。除采用小的(de)熱輸(shu)入進行焊接外,焊縫背面可用惰性(xing)氣體保護(hu),并最好采用水冷銅墊(dian)板,以減少過熱,增加冷卻速度,多層(ceng)焊時層(ceng)間溫度要(yao)控制在100℃左(zuo)右。



二、鐵素體不銹鋼(gang)焊接(jie)材料


  鐵素體不銹鋼(gang)焊接(jie)材料的(de)選擇,對鐵素體不銹鋼(gang)的(de)焊接(jie)無疑(yi)是非(fei)常重要(yao)的(de)。其焊接(jie)材料既要(yao)保證焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)塑性(xing)、韌性(xing),即不發生脆化(hua)的(de)問題,又要(yao)保證鐵素體型不銹鋼(gang)焊接(jie)接(jie)頭(tou)具有相同于母材的(de)耐腐蝕性(xing)。


 在焊接鐵素體不銹鋼時,通常可以采用兩種焊接材料:


  1. 與(yu)母材相同類型的焊接材料(liao)


      如(ru)0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用(yong)00Cr13Nb焊(han)絲(si),0Cr17、0Cr17Ti使用(yong)1Cr17(Ti)焊(han)絲(si)。在要求(qiu)焊(han)縫(feng)金屬與母材有相同(tong)的導電、導磁及力學性能(neng)和表面色澤時應使用(yong)同(tong)材質的焊(han)接(jie)材料(liao)。


  2. 采用(yong)奧(ao)氏體焊接材料或鎳基合金


   采用奧氏體(ti)焊(han)接(jie)材料(liao)或鎳基合金,實(shi)質上是(shi)異種鋼焊(han)接(jie),可以提高焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)韌性,免除焊(han)前(qian)預熱(re)和(he)焊(han)后熱(re)處理(li)。由(you)于鐵素(su)體(ti)焊(han)接(jie)材料(liao)的(de)(de)熔(rong)敷金屬韌性太低,加上添加的(de)(de)鋁與鈦等鐵素(su)體(ti)形成元素(su)難以有效(xiao)地過渡到(dao)(dao)熔(rong)池(chi)中去,因此鐵素(su)體(ti)焊(han)接(jie)材料(liao)的(de)(de)應用受到(dao)(dao)一定(ding)的(de)(de)限制。


  盡管在(zai)一(yi)些(xie)例(li)子中采用(yong)同種金(jin)屬(shu)做焊(han)絲(si)是成功的,但是,最好還(huan)是采用(yong)低(di)碳的奧(ao)氏體不銹鋼作為(wei)鐵(tie)素(su)體不銹鋼焊(han)縫的充填金(jin)屬(shu)。鐵(tie)素(su)體不銹鋼焊(han)接材料(liao)的選擇,見表2-7。


表 7.jpg

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三(san)、鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼的(de)焊接(jie)工藝


  為了克服(fu)普通高鉻(ge)鐵素(su)體不銹在焊接過程中出(chu)現(xian)的晶間(jian)腐蝕(shi)和焊接接頭脆化而(er)引起(qi)的冷(leng)裂紋,在焊接工(gong)藝上應采取以下措(cuo)施:


   1. 焊前預(yu)熱


     預熱溫度為100℃~200℃,目的在于使(shi)被焊材料(liao)處于韌性較好的狀態和降低焊接接頭(tou)的應(ying)力。隨(sui)著鋼中鉻的含量提高(gao),預熱溫度也應(ying)相應(ying)提高(gao)。


   2. 焊后熱(re)處理


    焊后對焊接(jie)接(jie)頭(tou)區域(yu)要進行750℃~800℃退火處理(li),使過飽和碳(tan)和氨氮完全(quan)析出,使鉻充分地補充到貧鉻區,以恢復其耐蝕性(xing),同(tong)時也可改善焊接(jie)接(jie)頭(tou)的塑性(xing)。值(zhi)得注意(yi)的是(shi),退火后應快冷,以防止475℃脆性(xing)產生。


  3. 采用小(xiao)的熱輸人


    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℃脆性的影響。


    當選用(yong)(yong)的(de)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料與(yu)(yu)母材(cai)(cai)(cai)(cai)金屬(shu)的(de)化(hua)學成分相當時(shi),必須按上述(shu)工藝(yi)措施進行。如選用(yong)(yong)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料,則(ze)可(ke)免除焊(han)前預熱(re)和(he)焊(han)后(hou)熱(re)處理;但對于不(bu)含穩(wen)定化(hua)元素(su)(su)(su)的(de)鐵素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接(jie)接(jie)頭來說,熱(re)影響(xiang)區的(de)粗晶脆化(hua)和(he)晶間腐蝕問題(ti)不(bu)會因填充材(cai)(cai)(cai)(cai)料的(de)改(gai)變而(er)變化(hua)。奧氏(shi)體(ti)或(huo)奧氏(shi)體(ti)-鐵素(su)(su)(su)體(ti)焊(han)縫金屬(shu)基本(ben)上與(yu)(yu)鐵素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)母材(cai)(cai)(cai)(cai)等強度;但在某些腐蝕介質(zhi)中(zhong),這(zhe)種異質(zhi)焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)耐蝕性可(ke)能低于同質(zhi)的(de)接(jie)頭。


  極(ji)低(di)碳的(de)高鉻鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼板厚(hou)小于(yu)5mm時(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)前可不預熱(re)(re),焊(han)(han)(han)(han)后(hou)也不必進行熱(re)(re)處理,可使焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭仍保(bao)持足夠的(de)韌性,耐腐蝕性也好。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝的(de)重點是(shi)使焊(han)(han)(han)(han)縫金屬中碳加(jia)氮的(de)含(han)量(liang)不高于(yu)母(mu)材金屬的(de)含(han)量(liang),首先(xian)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)必須滿足這(zhe)一要求。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法應選擇(ze)高能量(liang)的(de)等離子弧焊(han)(han)(han)(han)和(he)真空(kong)電子束焊(han)(han)(han)(han)。要求焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)不得(de)污染;焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)熔(rong)池、焊(han)(han)(han)(han)縫背(bei)面都要有效保(bao)護(hu),防止(zhi)空(kong)氣(qi)的(de)侵入。除采(cai)用小的(de)熱(re)(re)輸人進行焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)外(wai),焊(han)(han)(han)(han)縫背(bei)面可用惰性氣(qi)體保(bao)護(hu),并最好采(cai)用通冷卻水的(de)銅墊板,以減少過熱(re)(re),增(zeng)加(jia)冷卻速度。多(duo)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)時(shi)(shi)層(ceng)間溫度要控(kong)制在100℃左右。



四、鐵(tie)素體不銹鋼的焊接技巧


(1). 采用窄(zhai)焊(han)道焊(han)接(jie),如(ru)小(xiao)的(de)焊(han)接(jie)線能量(liang)、較快的(de)焊(han)接(jie)速度(du)等;


(2). 使(shi)焊絲的受熱(re)末端始終處在保護(hu)氣體中;


(3). 采(cai)用先進(jin)的焊接技術,如等(deng)離子電(dian)弧焊、熔化(hua)極電(dian)弧焊等(deng);


(4). 熄弧(hu)后應(ying)繼續(xu)通保護(hu)氣體,直(zhi)至冷卻充(chong)分;


(5). 用(yong)純凈(jing)度高(gao)的(de)氬氣保護焊(han)接(jie)熔池(chi);


(6). 焊縫背面應(ying)采用惰性氣體保護;


(7). 對于多層(ceng)(ceng)焊接,應用(yong)不(bu)銹鋼刷子(zi)清除層(ceng)(ceng)間(jian)氧化物。