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(ao)氏體不銹(xiu)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(bu)銹鋼(gang)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。
如此看來,焊(han)(han)(han)接(jie)方法應(ying)選擇高能量的(de)等(deng)離(li)子弧(hu)焊(han)(han)(han)和真(zhen)空(kong)電子束焊(han)(han)(han)最為合適。同時要(yao)求(qiu)焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料不得污染;焊(han)(han)(han)接(jie)熔池(chi)、焊(han)(han)(han)縫(feng)背面都要(yao)進(jin)行(xing)有效保護(hu),防止(zhi)空(kong)氣的(de)侵入。除采(cai)用小的(de)熱(re)輸(shu)入進(jin)行(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)外,焊(han)(han)(han)縫(feng)背面可用惰性氣體保護(hu),并最好采(cai)用水冷銅墊板(ban),以減少(shao)過(guo)熱(re),增加冷卻速度,多層焊(han)(han)(han)時層間溫度要(yao)控制在100℃左右(you)。
二、鐵素體不銹鋼焊(han)接材料(liao)
鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼焊(han)(han)接(jie)材料的(de)(de)選擇,對鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)無(wu)疑是非常重要(yao)的(de)(de)。其焊(han)(han)接(jie)材料既要(yao)保(bao)證焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)塑性、韌性,即不(bu)發(fa)生(sheng)脆化的(de)(de)問題,又要(yao)保(bao)證鐵素(su)體(ti)型不(bu)銹鋼焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭具有相同于母材的(de)(de)耐腐(fu)蝕性。
在焊(han)接(jie)鐵素體不銹鋼(gang)時,通常可(ke)以(yi)采用兩種焊(han)接(jie)材料(liao):
1. 與母材(cai)相同類型的焊接材(cai)料
如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等(deng)用(yong)00Cr13Nb焊絲(si),0Cr17、0Cr17Ti使用(yong)1Cr17(Ti)焊絲(si)。在要求焊縫金屬與母材(cai)有相同的導電、導磁及力學性能(neng)和表面色澤時應使用(yong)同材(cai)質(zhi)的焊接材(cai)料。
2. 采用奧氏體焊接材料或(huo)鎳基(ji)合金(jin)
采用奧氏體(ti)(ti)焊(han)(han)(han)接材(cai)(cai)料或鎳基合(he)金(jin),實質(zhi)上是異種(zhong)鋼焊(han)(han)(han)接,可(ke)以(yi)提高焊(han)(han)(han)接接頭(tou)的(de)韌(ren)性,免除焊(han)(han)(han)前預(yu)熱和焊(han)(han)(han)后熱處理。由于鐵素體(ti)(ti)焊(han)(han)(han)接材(cai)(cai)料的(de)熔敷金(jin)屬(shu)韌(ren)性太(tai)低,加上添加的(de)鋁(lv)與鈦等鐵素體(ti)(ti)形成元素難以(yi)有效地過渡到熔池中去,因(yin)此(ci)鐵素體(ti)(ti)焊(han)(han)(han)接材(cai)(cai)料的(de)應用受到一(yi)定的(de)限制。
盡管在一些例子中(zhong)采用同種金屬(shu)做焊絲是(shi)成功的(de)(de)(de),但(dan)是(shi),最好(hao)還是(shi)采用低(di)碳的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)作為鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)焊縫的(de)(de)(de)充填金屬(shu)。鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)焊接材料的(de)(de)(de)選擇,見表2-7。
三、鐵素體不銹(xiu)鋼的焊(han)接工藝(yi)
為(wei)了克(ke)服普通(tong)高(gao)鉻鐵素(su)體不銹在(zai)焊(han)接(jie)(jie)過程(cheng)中(zhong)出現(xian)的晶間腐(fu)蝕和焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭脆化而(er)引起(qi)的冷裂紋,在(zai)焊(han)接(jie)(jie)工(gong)藝上應采取以(yi)下(xia)措施:
1. 焊前(qian)預熱(re)
預(yu)熱溫(wen)度為(wei)100℃~200℃,目(mu)的(de)(de)在于使被焊材料處于韌性較好的(de)(de)狀態和降(jiang)低焊接接頭的(de)(de)應力。隨(sui)著鋼中鉻的(de)(de)含量提高,預(yu)熱溫(wen)度也應相應提高。
2. 焊后熱處(chu)理
焊后對(dui)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭區域要進行750℃~800℃退火(huo)(huo)處理(li),使過飽(bao)和碳和氨氮完全析(xi)出,使鉻充分地補充到(dao)貧鉻區,以恢復(fu)其(qi)耐蝕(shi)性(xing),同時也可改(gai)善焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的塑性(xing)。值得注意的是(shi),退火(huo)(huo)后應快冷,以防止475℃脆性(xing)產生。
3. 采用小的熱輸人(ren)
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(xuan)用的焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)與(yu)母材(cai)金屬的化學成分相當時(shi),必須按上(shang)述(shu)工藝措施進行。如選(xuan)用奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao),則(ze)可(ke)(ke)免除焊(han)(han)前預熱和焊(han)(han)后熱處理(li);但對于不(bu)(bu)(bu)含穩定化元素(su)(su)的鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)來(lai)說,熱影響區的粗晶脆化和晶間腐蝕問題不(bu)(bu)(bu)會因填充(chong)材(cai)料(liao)的改(gai)變而(er)變化。奧氏體(ti)或奧氏體(ti)-鐵(tie)素(su)(su)體(ti)焊(han)(han)縫金屬基本上(shang)與(yu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼母材(cai)等強度(du);但在某(mou)些腐蝕介質(zhi)中(zhong),這種(zhong)異質(zhi)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的耐蝕性可(ke)(ke)能低于同質(zhi)的接(jie)(jie)頭(tou)。
極(ji)低(di)碳(tan)的高鉻鐵(tie)素體不(bu)銹鋼板(ban)厚小于(yu)5mm時(shi)焊(han)(han)(han)前(qian)可(ke)不(bu)預熱(re),焊(han)(han)(han)后(hou)也不(bu)必進行熱(re)處理,可(ke)使焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)仍保持足夠的韌(ren)性,耐腐蝕(shi)性也好(hao)。焊(han)(han)(han)接(jie)工藝的重(zhong)點(dian)是使焊(han)(han)(han)縫金屬(shu)中(zhong)碳(tan)加氮的含(han)量(liang)(liang)不(bu)高于(yu)母材金屬(shu)的含(han)量(liang)(liang),首先(xian)焊(han)(han)(han)接(jie)材料(liao)必須滿足這一(yi)要求。焊(han)(han)(han)接(jie)方法應選擇高能量(liang)(liang)的等離子弧(hu)焊(han)(han)(han)和真空電子束焊(han)(han)(han)。要求焊(han)(han)(han)接(jie)材料(liao)不(bu)得污染;焊(han)(han)(han)接(jie)熔池、焊(han)(han)(han)縫背面(mian)都要有效(xiao)保護,防止空氣(qi)的侵(qin)入(ru)。除采用(yong)小的熱(re)輸(shu)人(ren)進行焊(han)(han)(han)接(jie)外,焊(han)(han)(han)縫背面(mian)可(ke)用(yong)惰性氣(qi)體保護,并最好(hao)采用(yong)通冷(leng)卻水的銅墊板(ban),以(yi)減(jian)少過(guo)熱(re),增(zeng)加冷(leng)卻速度。多層焊(han)(han)(han)時(shi)層間溫度要控制在(zai)100℃左右。
四、鐵素體不銹鋼的焊接技(ji)巧
(1). 采用窄焊(han)道焊(han)接(jie)(jie),如小的焊(han)接(jie)(jie)線能(neng)量、較快的焊(han)接(jie)(jie)速度等;
(2). 使焊絲的(de)受熱末(mo)端(duan)始終處在保護氣體(ti)中;
(3). 采用先進的(de)焊(han)接技術,如等離子電(dian)弧焊(han)、熔化極電(dian)弧焊(han)等;
(4). 熄弧后應繼續通保護氣(qi)體,直至冷卻(que)充分;
(5). 用純凈度高的氬(ya)氣保護焊接熔池(chi);
(6). 焊(han)縫背面應采用惰性氣體保護;
(7). 對于多層(ceng)焊接,應用不銹(xiu)鋼刷(shua)子清除層(ceng)間氧化(hua)物(wu)。