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(ti)不銹鋼不如奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)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(tie)素體不銹鋼焊(han)接(jie)方法(fa)


 雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵(tie)素體(ti)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)(han)接方(fang)法應選擇高(gao)能量的等離子弧焊(han)(han)(han)和真空電(dian)子束焊(han)(han)(han)最(zui)為(wei)合適。同時(shi)要(yao)求焊(han)(han)(han)接材(cai)料不得污染;焊(han)(han)(han)接熔池、焊(han)(han)(han)縫背面都要(yao)進行(xing)(xing)有效保(bao)護,防止(zhi)空氣的侵入。除(chu)采用小的熱輸入進行(xing)(xing)焊(han)(han)(han)接外,焊(han)(han)(han)縫背面可用惰性氣體保(bao)護,并最(zui)好采用水(shui)冷銅墊(dian)板,以減少過熱,增加冷卻速度,多層焊(han)(han)(han)時(shi)層間(jian)溫度要(yao)控制在(zai)100℃左右。



二、鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼焊接材(cai)料


  鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)的(de)選擇,對(dui)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)焊(han)接(jie)無(wu)疑是非常(chang)重要(yao)的(de)。其(qi)焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)既要(yao)保證焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)塑性、韌(ren)性,即不(bu)發生(sheng)脆化的(de)問題,又要(yao)保證鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)接(jie)頭具有相同于母材(cai)的(de)耐腐蝕性。


 在焊接鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼時(shi),通(tong)常(chang)可以采用兩種焊接材料(liao):


  1. 與母材(cai)相同(tong)類型的(de)焊接材(cai)料(liao)


      如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用00Cr13Nb焊(han)(han)(han)絲,0Cr17、0Cr17Ti使(shi)用1Cr17(Ti)焊(han)(han)(han)絲。在要求(qiu)焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬與母材(cai)有相同的導電、導磁及(ji)力學(xue)性能和表(biao)面色(se)澤時應使(shi)用同材(cai)質的焊(han)(han)(han)接材(cai)料。


  2. 采用奧氏(shi)體焊接材料(liao)或鎳基合金


   采(cai)用奧氏體(ti)焊接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)或鎳基合(he)金(jin),實質上是異種鋼(gang)焊接(jie),可以(yi)提高焊接(jie)接(jie)頭的韌性(xing),免除(chu)焊前預熱(re)和焊后(hou)熱(re)處理(li)。由于鐵(tie)素(su)體(ti)焊接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的熔(rong)敷金(jin)屬韌性(xing)太低,加上添加的鋁(lv)與鈦等鐵(tie)素(su)體(ti)形成元素(su)難(nan)以(yi)有效(xiao)地(di)過渡到熔(rong)池(chi)中去(qu),因此鐵(tie)素(su)體(ti)焊接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的應用受到一(yi)定的限制。


  盡(jin)管在(zai)一些例子中采用同種金屬做焊(han)絲(si)是成功的(de),但是,最好還是采用低碳的(de)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)作為鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)縫(feng)的(de)充填(tian)金屬。鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊(han)接材料的(de)選擇,見表(biao)2-7。


表 7.jpg

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三(san)、鐵素體不銹鋼的焊(han)接工(gong)藝(yi)


  為(wei)了克服普通高鉻鐵素體不銹(xiu)在焊接過程(cheng)中出現的晶間腐蝕(shi)和焊接接頭脆化(hua)而引起的冷裂紋,在焊接工(gong)藝上(shang)應采(cai)取以下措(cuo)施:


   1. 焊前(qian)預熱


     預熱溫度為100℃~200℃,目(mu)的(de)在于使被焊材料處于韌(ren)性較好(hao)的(de)狀態和降低(di)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)應力。隨(sui)著鋼中(zhong)鉻的(de)含量提(ti)高,預熱溫度也應相應提(ti)高。


   2. 焊后熱(re)處理


    焊(han)后對(dui)焊(han)接接頭區域要進行750℃~800℃退火處理,使(shi)過飽和碳和氨氮完全析出(chu),使(shi)鉻充分地補充到貧(pin)鉻區,以(yi)(yi)恢(hui)復(fu)其耐(nai)蝕性,同時(shi)也可改善焊(han)接接頭的塑性。值得注意的是,退火后應快冷,以(yi)(yi)防止475℃脆性產生。


  3. 采(cai)用(yong)小的熱輸人


    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(dang)選用的焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料與母材(cai)(cai)金(jin)屬(shu)的化學成分(fen)相當(dang)時,必須按上(shang)述工藝措施進行。如選用奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料,則(ze)可免(mian)除焊(han)前預熱和焊(han)后熱處理;但(dan)對于不(bu)(bu)含穩定化元素的鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭來說,熱影響區的粗晶脆化和晶間腐蝕(shi)問題不(bu)(bu)會因填充材(cai)(cai)料的改(gai)變(bian)而變(bian)化。奧氏體(ti)(ti)或(huo)奧氏體(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)焊(han)縫金(jin)屬(shu)基(ji)本上(shang)與鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)母材(cai)(cai)等強(qiang)度;但(dan)在某些腐蝕(shi)介質中,這種(zhong)異質焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的耐蝕(shi)性可能低于同質的接(jie)(jie)頭。


  極(ji)低(di)碳的(de)(de)(de)(de)(de)高鉻鐵素體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)板厚(hou)小于5mm時(shi)焊(han)(han)前(qian)可(ke)(ke)不(bu)(bu)(bu)預熱(re)(re),焊(han)(han)后也不(bu)(bu)(bu)必(bi)進(jin)行熱(re)(re)處(chu)理,可(ke)(ke)使焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭仍保持(chi)足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)韌性,耐腐蝕性也好(hao)。焊(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝的(de)(de)(de)(de)(de)重點(dian)是使焊(han)(han)縫(feng)金屬中(zhong)碳加(jia)氮的(de)(de)(de)(de)(de)含量不(bu)(bu)(bu)高于母材(cai)金屬的(de)(de)(de)(de)(de)含量,首先焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)必(bi)須(xu)滿足(zu)這(zhe)一要(yao)求。焊(han)(han)接(jie)(jie)方法應選擇高能量的(de)(de)(de)(de)(de)等(deng)離子弧焊(han)(han)和真空(kong)(kong)電子束焊(han)(han)。要(yao)求焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)不(bu)(bu)(bu)得(de)污染;焊(han)(han)接(jie)(jie)熔池、焊(han)(han)縫(feng)背面都要(yao)有效保護(hu),防止空(kong)(kong)氣的(de)(de)(de)(de)(de)侵入。除采用小的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)輸(shu)人(ren)進(jin)行焊(han)(han)接(jie)(jie)外,焊(han)(han)縫(feng)背面可(ke)(ke)用惰性氣體保護(hu),并最好(hao)采用通冷(leng)卻(que)水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)銅(tong)墊板,以減少過熱(re)(re),增加(jia)冷(leng)卻(que)速度(du)(du)。多層(ceng)焊(han)(han)時(shi)層(ceng)間溫度(du)(du)要(yao)控制(zhi)在(zai)100℃左(zuo)右。



四、鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼的焊(han)接技(ji)巧


(1). 采用窄(zhai)焊(han)道焊(han)接,如小(xiao)的(de)焊(han)接線能量、較快的(de)焊(han)接速度(du)等;


(2). 使焊絲(si)的受(shou)熱末端(duan)始終處在保護氣體中;


(3). 采用先進的焊接技術,如等離子電弧焊、熔化極(ji)電弧焊等;


(4). 熄弧(hu)后應繼(ji)續通保護氣體,直(zhi)至(zhi)冷卻(que)充分;


(5). 用純凈度(du)高的氬(ya)氣保(bao)護(hu)焊接熔池;


(6). 焊(han)縫(feng)背面應采(cai)用惰性氣體保護;


(7). 對于多層(ceng)焊(han)接(jie),應用不銹鋼刷(shua)子清除層(ceng)間(jian)氧化物。