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、鐵素體不銹鋼焊接(jie)方法


 雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素體(ti)不銹鋼焊接(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(han)接(jie)(jie)方法應選擇高(gao)能(neng)量的等離子(zi)弧焊(han)和真(zhen)空電子(zi)束(shu)焊(han)最為合(he)適(shi)。同時(shi)要求(qiu)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)不得污染;焊(han)接(jie)(jie)熔池、焊(han)縫背面都要進行有效保護,防止空氣(qi)(qi)的侵入。除(chu)采用小的熱輸(shu)入進行焊(han)接(jie)(jie)外,焊(han)縫背面可用惰性氣(qi)(qi)體(ti)保護,并最好采用水冷銅墊板,以(yi)減少過熱,增加冷卻速度,多層焊(han)時(shi)層間溫(wen)度要控制(zhi)在100℃左(zuo)右。



二(er)、鐵素體不銹鋼(gang)焊(han)接材料


  鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼焊(han)接(jie)(jie)材料的(de)選擇,對鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼的(de)焊(han)接(jie)(jie)無(wu)疑(yi)是非常重(zhong)要的(de)。其焊(han)接(jie)(jie)材料既要保(bao)證(zheng)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)塑(su)性、韌性,即(ji)不(bu)(bu)發生脆化的(de)問題(ti),又(you)要保(bao)證(zheng)鐵素(su)體(ti)(ti)型不(bu)(bu)銹鋼焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭具有(you)相(xiang)同于母材的(de)耐(nai)腐蝕(shi)性。


 在(zai)焊接鐵素(su)體不銹鋼時,通常(chang)可(ke)以采用兩種焊接材(cai)料:


  1. 與母材相同(tong)類型(xing)的焊接(jie)材料


      如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用00Cr13Nb焊(han)絲(si)(si),0Cr17、0Cr17Ti使用1Cr17(Ti)焊(han)絲(si)(si)。在(zai)要求(qiu)焊(han)縫金屬與母材有相同的導電、導磁及力學(xue)性能和表面(mian)色澤時應使用同材質的焊(han)接材料(liao)。


  2. 采用奧氏體焊接材料或鎳基合金


   采(cai)用奧氏體焊(han)(han)接材(cai)料(liao)或(huo)鎳基(ji)合金,實(shi)質上(shang)是異種鋼焊(han)(han)接,可以(yi)提(ti)高焊(han)(han)接接頭的(de)韌性(xing),免除焊(han)(han)前預熱和焊(han)(han)后(hou)熱處理。由于鐵(tie)素體焊(han)(han)接材(cai)料(liao)的(de)熔敷金屬韌性(xing)太低,加上(shang)添加的(de)鋁與鈦等(deng)鐵(tie)素體形成元素難以(yi)有效地(di)過渡到熔池中去,因(yin)此鐵(tie)素體焊(han)(han)接材(cai)料(liao)的(de)應(ying)用受到一定的(de)限制。


  盡管在一些例子(zi)中(zhong)采(cai)用同種(zhong)金(jin)屬做焊絲是(shi)成功的(de),但是(shi),最好還是(shi)采(cai)用低碳的(de)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼作為(wei)鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼焊縫(feng)的(de)充(chong)填金(jin)屬。鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼焊接材料的(de)選擇,見表(biao)2-7。


表 7.jpg

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三(san)、鐵素體不銹鋼(gang)的(de)焊接工藝


  為了克服普(pu)通高(gao)鉻鐵素體(ti)不銹在焊(han)(han)接過程中出現的(de)晶(jing)間(jian)腐蝕和焊(han)(han)接接頭脆化而(er)引起的(de)冷裂(lie)紋,在焊(han)(han)接工藝上應采取以(yi)下措施:


   1. 焊前預(yu)熱


     預熱溫度為(wei)100℃~200℃,目的在于使(shi)被焊材料處于韌性較好(hao)的狀態和降低焊接接頭(tou)的應力。隨著鋼中鉻(ge)的含量(liang)提高(gao),預熱溫度也應相應提高(gao)。


   2. 焊(han)后(hou)熱處(chu)理


    焊(han)后對焊(han)接接頭(tou)區(qu)域要進(jin)行750℃~800℃退火處理,使過飽和碳和氨氮(dan)完全析出(chu),使鉻(ge)充分地補充到(dao)貧(pin)鉻(ge)區(qu),以恢復其耐蝕性(xing),同時也可(ke)改善(shan)焊(han)接接頭(tou)的塑性(xing)。值(zhi)得注(zhu)意的是(shi),退火后應快冷,以防(fang)止475℃脆性(xing)產生。


  3. 采用小的熱輸(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℃脆性的影響。


    當(dang)選用的(de)(de)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)與母材(cai)(cai)金屬(shu)的(de)(de)化(hua)學成分相當(dang)時,必須按上述(shu)工藝措施(shi)進行。如選用奧(ao)(ao)氏體(ti)不銹鋼焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao),則可(ke)免(mian)除焊(han)前(qian)預熱和焊(han)后(hou)熱處理;但(dan)對于不含穩定(ding)化(hua)元素(su)(su)的(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)不銹鋼焊(han)接(jie)接(jie)頭來說,熱影響(xiang)區的(de)(de)粗晶脆化(hua)和晶間腐蝕(shi)(shi)問(wen)題(ti)不會因填(tian)充材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)改變(bian)而(er)變(bian)化(hua)。奧(ao)(ao)氏體(ti)或奧(ao)(ao)氏體(ti)-鐵素(su)(su)體(ti)焊(han)縫金屬(shu)基(ji)本上與鐵素(su)(su)體(ti)不銹鋼母材(cai)(cai)等強(qiang)度;但(dan)在某些腐蝕(shi)(shi)介(jie)質中(zhong),這(zhe)種異質焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性可(ke)能低于同質的(de)(de)接(jie)頭。


  極低碳的(de)(de)(de)(de)(de)高鉻鐵素(su)體不銹鋼(gang)板(ban)厚小于(yu)5mm時焊(han)(han)(han)前可不預熱,焊(han)(han)(han)后也不必(bi)進行(xing)熱處理,可使(shi)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭仍保持(chi)足夠(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)韌性(xing)(xing),耐腐蝕性(xing)(xing)也好。焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝的(de)(de)(de)(de)(de)重點(dian)是(shi)使(shi)焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬(shu)中(zhong)碳加(jia)氮的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量不高于(yu)母(mu)材(cai)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量,首先焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料必(bi)須滿足這一要(yao)(yao)求(qiu)。焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法(fa)應選擇高能量的(de)(de)(de)(de)(de)等離子(zi)弧(hu)焊(han)(han)(han)和真(zhen)空電子(zi)束焊(han)(han)(han)。要(yao)(yao)求(qiu)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料不得(de)污(wu)染;焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熔(rong)池、焊(han)(han)(han)縫背(bei)(bei)面(mian)都要(yao)(yao)有效保護(hu),防止空氣的(de)(de)(de)(de)(de)侵入。除采用(yong)小的(de)(de)(de)(de)(de)熱輸(shu)人進行(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)外,焊(han)(han)(han)縫背(bei)(bei)面(mian)可用(yong)惰性(xing)(xing)氣體保護(hu),并最好采用(yong)通冷卻水的(de)(de)(de)(de)(de)銅(tong)墊板(ban),以減(jian)少過熱,增加(jia)冷卻速度。多層(ceng)焊(han)(han)(han)時層(ceng)間溫度要(yao)(yao)控制在(zai)100℃左右。



四、鐵素體不銹鋼的焊(han)接技巧


(1). 采用窄(zhai)焊(han)道焊(han)接,如小的焊(han)接線(xian)能量、較快的焊(han)接速度(du)等;


(2). 使焊絲(si)的(de)受熱末端(duan)始終處在保護氣體中;


(3). 采用(yong)先進的焊接(jie)技術,如等離子電弧焊、熔化極電弧焊等;


(4). 熄弧后應繼續通保護氣體,直至冷卻充(chong)分;


(5). 用純凈度高(gao)的氬氣保(bao)護焊接(jie)熔池;


(6). 焊(han)縫背面(mian)應采(cai)用惰性氣體保護;


(7). 對于(yu)多層(ceng)(ceng)焊(han)接(jie),應(ying)用(yong)不銹鋼刷子清除(chu)層(ceng)(ceng)間(jian)氧化(hua)物。