雙相不銹鋼具有良好的焊接性,選用合適的焊接材料不會發生焊接熱裂紋和冷裂紋。焊接接頭力學性能也令人滿意,除了焊接接頭具有良好的耐應力腐蝕能力外,其耐點蝕性能和耐縫隙腐(fu)蝕能力也均優于奧氏體不銹鋼焊接接頭,抗晶間腐蝕能力比奧氏體不銹鋼稍有遜色。但是,焊接接頭近縫區受到焊接熱循環的影響,其過熱區段的鐵素體晶粒不可避免地會粗大,從而將降低該區段的耐蝕性。對此,應從焊接工藝方面采取改善措施。


  雙相不(bu)銹鋼優良性能的本質在于其化學成分和金相組織,其兩相的比例及分布狀態是決定其性能的最基本因素。


  奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)或鐵素(su)(su)體(ti)(ti)型不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)經受熱循環(huan)時,通(tong)常沒有(you)激烈(lie)的(de)組織(zhi)變化,只是有(you)可(ke)能(neng)析(xi)出少(shao)許的(de)第二相(xiang)(xiang),如(ru)碳化物、氮化物或σ相(xiang)(xiang)等,在某些非穩定奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)中有(you)可(ke)能(neng)出現(xian)百分之幾的(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)-鐵素(su)(su)體(ti)(ti)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)則(ze)(ze)不同,如(ru)圖(tu)4-6所示的(de)相(xiang)(xiang)圖(tu)表明,在1000℃以下平衡(heng)相(xiang)(xiang)比例為50/50左右的(de)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang),隨(sui)著溫度的(de)升高,奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)逐步減(jian)少(shao)而鐵素(su)(su)體(ti)(ti)則(ze)(ze)逐步增多,被加熱到1350℃以上(shang)至固相(xiang)(xiang)線(xian)溫度區間(jian),其平衡(heng)組織(zhi)的(de)體(ti)(ti)積分數轉變為100%的(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)。


圖 6.jpg



1. 焊縫的成分(fen)和(he)組織


  從(cong)圖(tu)4-6中可知,由(you)于金(jin)屬熔化(hua)后結晶(jing)所(suo)(suo)生成的(de)(de)(de)金(jin)相組織通常(chang)是體(ti)積分數(shu)為100%的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti),而且隨后的(de)(de)(de)冷卻(que)過(guo)程中,來不(bu)及發生奧氏體(ti)的(de)(de)(de)析(xi)出。所(suo)(suo)以,即使(shi)是在大大降(jiang)低焊(han)縫(feng)的(de)(de)(de)冷卻(que)速度(暫不(bu)說這(zhe)將對熱影響性(xing)能產生不(bu)利(li)影響),奧氏體(ti)相的(de)(de)(de)份額也(ye)不(bu)能增大多(duo)少(shao),根本無法(fa)解決鐵素(su)體(ti)占絕對優(you)勢的(de)(de)(de)問題。這(zhe)樣的(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)金(jin)屬不(bu)僅耐蝕(shi)性(xing)低下,而且塑性(xing)也(ye)不(bu)良。這(zhe)一現(xian)象在焊(han)接其他牌號的(de)(de)(de)雙相不(bu)銹鋼(gang)時,也(ye)會不(bu)同程度的(de)(de)(de)出現(xian)。


  總之,相比例是決(jue)定雙相不銹鋼性能的(de)至關重要的(de)因(yin)素。為了得到相組成(cheng)比例較為理想的(de)焊(han)縫金屬,要采取以下措施:


     ①. 增加焊縫(feng)金(jin)屬中奧氏體(ti)(ti)化(hua)合金(jin)元素。例如,用氮(dan)對焊縫(feng)金(jin)屬合金(jin)化(hua),或將其成分(fen)中鎳質量分(fen)數提高(gao)到10%左右。這樣就(jiu)可(ke)能獲得奧氏體(ti)(ti)體(ti)(ti)積分(fen)數不少于30%~40%的焊縫(feng)金(jin)屬。


    ②. 通過焊接(jie)工藝(例如小(xiao)的(de)(de)熱輸入(ru))來獲取(qu)比較細小(xiao)的(de)(de)、比較均勻的(de)(de)兩相混合組織(zhi),有利于提高焊縫的(de)(de)多方面性能。


  焊(han)(han)(han)(han)縫金屬受到(dao)隨后焊(han)(han)(han)(han)道的(de)熱影響,其中(zhong)的(de)二次轉變奧(ao)氏體含量有所上升。因(yin)此,有時(shi)可以利用“退(tui)火”焊(han)(han)(han)(han)縫來(lai)改善焊(han)(han)(han)(han)縫性(xing)能,例如,在薄板焊(han)(han)(han)(han)縫的(de)背面加“退(tui)火”焊(han)(han)(han)(han)縫來(lai)改善正面焊(han)(han)(han)(han)縫的(de)性(xing)能。但焊(han)(han)(han)(han)后需要將“退(tui)火”焊(han)(han)(han)(han)縫打磨掉,這種辦法(fa)則(ze)由于費工時(shi),只有在特殊情況下才被采用。



2. 精熱影唱(chang)想入米(mi)取的(de)工(gong)藝措施


  在(zai)焊(han)接(jie)過程中,由(you)于焊(han)接(jie)加熱(re)的(de)(de)(de)(de)快速性和(he)短暫(zan)性,鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)+奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)成(cheng)(cheng)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)并不(bu)能完(wan)成(cheng)(cheng)。在(zai)焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)(shu)組(zu)(zu)織中尚存(cun)有相(xiang)(xiang)當數量的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti),金(jin)屬(shu)(shu)就開(kai)始了(le)(le)降溫(wen)。待降溫(wen)到某平衡(heng)溫(wen)度以下,金(jin)屬(shu)(shu)組(zu)(zu)織又會發(fa)生逆轉(zhuan)變(bian)(bian)即(ji)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)為(wei)二次奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)。同樣由(you)于熱(re)循環的(de)(de)(de)(de)短暫(zan),再加之此(ci)(ci)(ci)時(shi)溫(wen)度已降得較低,該逆轉(zhuan)變(bian)(bian)為(wei)二次奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)數量也不(bu)會很(hen)多(duo),因此(ci)(ci)(ci)該區中的(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)份額占(zhan)得較大(da)(da)而(er)(er)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)份額較少。而(er)(er)且,此(ci)(ci)(ci)時(shi)的(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)組(zu)(zu)織狀(zhuang)(zhuang)態已大(da)(da)大(da)(da)不(bu)同于原(yuan)先(xian)的(de)(de)(de)(de)排列。原(yuan)先(xian)軋制(zhi)狀(zhuang)(zhuang)態下成(cheng)(cheng)條帶(dai)狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)(de)同奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)混存(cun)的(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti),向等(deng)軸(zhou)狀(zhuang)(zhuang)結晶發(fa)展、長大(da)(da);而(er)(er)原(yuan)來呈(cheng)(cheng)條帶(dai)狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)走向消失(shi),冷卻過程中從鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中轉(zhuan)變(bian)(bian)出來的(de)(de)(de)(de)二次奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)則呈(cheng)(cheng)雜亂的(de)(de)(de)(de)竹(zhu)葉狀(zhuang)(zhuang)在(zai)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶間(jian)和(he)晶內先(xian)后(hou)出現。所以說在(zai)焊(han)接(jie)熱(re)影響區段(duan)的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)織劣化不(bu)僅(jin)表現為(wei)相(xiang)(xiang)比例失(shi)調(diao),而(er)(er)且還失(shi)去了(le)(le)最有利于阻礙應力腐蝕裂紋擴(kuo)展的(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)分布狀(zhuang)(zhuang)況-兩相(xiang)(xiang)呈(cheng)(cheng)條帶(dai)疊置(zhi)狀(zhuang)(zhuang)。應當注意,一旦形成(cheng)(cheng)了(le)(le)粗大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)等(deng)軸(zhou)晶,就很(hen)難通過熱(re)處理或其他措施予以恢復。


  

為了使焊接接頭(tou)熱(re)影響區各(ge)項(xiang)性(xing)能指標與其他部位相同,可(ke)采取(qu)下(xia)列措施(shi):


   a. 一(yi)定(ding)要用盡(jin)量(liang)小的(de)(de)熱輸大(da)(da)施焊。一(yi)旦由于過熱會(hui)導致形成(cheng)大(da)(da)晶粒(li)鐵素體,就(jiu)很難保持或恢復雙相不銹鋼的(de)(de)優(you)良性能。


   b. 為使(shi)焊接接頭的熱影響區的相(xiang)比(bi)例(li)與母材相(xiang)當(dang),可對焊接接頭通(tong)過固(gu)溶處(chu)理(li)來實現,但費工(gong)、費時,還消耗大量能源以及引起結構變形等問題(ti),很(hen)難(nan)達到(dao)理(li)想的效果。


   c. 通(tong)過(guo)對焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)進(jin)行再一次的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)熱(re)循環,使焊(han)接(jie)熱(re)影響(xiang)區的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)相進(jin)一步析出,增加(jia)奧氏(shi)體(ti)(ti)金屬相數(shu)量且能(neng)細(xi)化鐵素(su)體(ti)(ti)晶(jing)粒,減少碳化物和氮化物從晶(jing)內和晶(jing)界析出。采用(yong)的(de)(de)(de)方法是(shi)對接(jie)觸(chu)(chu)介質的(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)先(xian)進(jin)行施(shi)焊(han)。對于單道(dao)焊(han)縫(feng),則在非接(jie)觸(chu)(chu)工作介質面的(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)上(shang),加(jia)焊(han)一層(ceng)工藝(yi)(yi)焊(han)縫(feng),若(ruo)焊(han)縫(feng)的(de)(de)(de)余高超標(biao)時,應修磨焊(han)縫(feng)高度(du);對于多(duo)層(ceng)焊(han)時,除了(le)用(yong)小的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)熱(re)輸(shu)入的(de)(de)(de)多(duo)層(ceng)多(duo)道(dao)焊(han)外,必要(yao)時也(ye)可以增加(jia)工藝(yi)(yi)焊(han)縫(feng)來改善工作焊(han)縫(feng)的(de)(de)(de)熱(re)影響(xiang)區性能(neng)。


   d. 采(cai)用奧氏體相占比例(li)(li)大(da)的焊接材(cai)料,來提高焊縫金屬中奧氏體的比例(li)(li),對(dui)提高焊縫金屬的塑性、韌性和耐蝕性均是有益的。






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