對于用同質焊接材料焊接馬氏體不銹鋼(gang)管(guan)時,預熱是防止冷裂紋的重要措施,鋼的淬硬性愈大,焊接接頭的拘束度也愈大,則預熱溫度應選高些,一般為160~320℃。多層焊時仍需保持道間溫度,焊后還要進行熱處理。
不論采(cai)用(yong)焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)、熔(rong)化極氣體(ti)保護(hu)焊(han)(han)還(huan)是埋(mai)弧焊(han)(han)等焊(han)(han)接方法(fa),焊(han)(han)前均需(xu)預熱,預熱溫度與(yu)鋼(gang)中(zhong)碳含量(liang)(liang)有(you)關,詳見(jian)表(biao)6-1。馬氏體(ti)不銹鋼(gang)管焊(han)(han)后(hou)需(xu)要熱處理(li)(li),焊(han)(han)后(hou)熱處理(li)(li)的(de)作用(yong)是消(xiao)除或(huo)降低(di)殘余(yu)應力,降低(di)焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬與(yu)熱影響區(qu)的(de)硬度,改善(shan)焊(han)(han)接接頭的(de)韌性,同時減(jian)少焊(han)(han)接殘余(yu)應力。對于剛度小的(de)焊(han)(han)接構件,焊(han)(han)后(hou)可以(yi)在冷(leng)至(zhi)室溫后(hou)再熱處理(li)(li)。對于大(da)厚度的(de)焊(han)(han)接件,特別(bie)是鋼(gang)材中(zhong)含碳量(liang)(liang)較高時,需(xu)要采(cai)用(yong)復雜的(de)熱處理(li)(li)工(gong)藝。
一(yi)、預(yu)熱(re)溫(wen)度的(de)選擇
焊接(jie)馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)管(guan)時,若選用與母材金(jin)屬成分(fen)相同的(de)焊接(jie)材料時,為了防(fang)止焊接(jie)接(jie)頭(tou)形成冷裂紋,焊前必須預熱(re)。預熱(re)溫度(du)一般(ban)在200~320℃,且(qie)最好(hao)不要(yao)高(gao)于該鋼(gang)號的(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)開始轉(zhuan)變(bian)溫度(du)。
預(yu)熱(re)(re)溫(wen)度(du)的(de)(de)選擇(ze)與(yu)材料(liao)厚度(du)、填充金屬種類、焊(han)接方法和構(gou)件的(de)(de)拘束(shu)程度(du)有關。其中與(yu)鋼(gang)的(de)(de)碳(tan)含(han)量關系最大;當(dang)碳(tan)的(de)(de)質(zhi)量分數小于(yu)0.1%時(shi)(shi),預(yu)熱(re)(re)溫(wen)度(du)可小于(yu)200℃;當(dang)碳(tan)的(de)(de)質(zhi)量分數為0.1%~0.2%時(shi)(shi),預(yu)熱(re)(re)溫(wen)度(du)為200~250℃;當(dang)碳(tan)的(de)(de)質(zhi)量分數大于(yu)0.2%時(shi)(shi),除(chu)預(yu)熱(re)(re)溫(wen)度(du)要適當(dang)提(ti)高(gao)外,還(huan)必須考慮保證(zheng)多(duo)層焊(han)時(shi)(shi)的(de)(de)道間溫(wen)度(du)。
馬(ma)氏(shi)體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼的預熱溫度不宜過高,否(fou)則將(jiang)使奧氏(shi)體(ti)晶粒(li)粗(cu)大,并且(qie)隨冷卻速度降(jiang)低,還會形成粗(cu)大鐵素體(ti)加晶界(jie)碳化物(wu)組織,使焊接接頭塑(su)性和強度均有所下(xia)降(jiang)。
二、焊后回(hui)火熱處理(li)和后熱處理(li)
在(zai)(zai)淬火(huo)+回火(huo)即調質狀態下進行焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)件焊(han)(han)(han)后熱(re)處(chu)理(li)采(cai)用回火(huo)處(chu)理(li)。焊(han)(han)(han)后熱(re)處(chu)理(li)(回火(huo)處(chu)理(li))前(qian)對焊(han)(han)(han)件溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)有嚴(yan)格的(de)(de)(de)要求(qiu),焊(han)(han)(han)件焊(han)(han)(han)后不可(ke)隨(sui)意從焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)直接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)升溫(wen)(wen)(wen)進行回火(huo)熱(re)處(chu)理(li)。這(zhe)是(shi)因為(wei)在(zai)(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)過(guo)程中(zhong)形成(cheng)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)尚未(wei)完(wan)全轉變成(cheng)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti),其未(wei)分解的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)在(zai)(zai)立即升溫(wen)(wen)(wen)到回火(huo)熱(re)處(chu)理(li)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong),會(hui)發生珠光體(ti)(ti)(ti)(ti)轉變,或(huo)者碳化(hua)(hua)物(wu)沿奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶(jing)界沉淀,產生粗(cu)大鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)加碳化(hua)(hua)物(wu)組織,從而嚴(yan)重地降低焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)韌性,也(ye)影(ying)(ying)響強度(du)(du),可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)脆斷,且(qie)降低耐蝕能(neng)力。如果焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)焊(han)(han)(han)后空(kong)冷(leng)到室溫(wen)(wen)(wen)后再進行熱(re)處(chu)理(li),則馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹耐熱(re)鋼會(hui)出現(xian)空(kong)氣淬硬傾(qing)向,造(zao)成(cheng)常溫(wen)(wen)(wen)塑性降低,并且(qie)在(zai)(zai)常溫(wen)(wen)(wen)下殘留的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)將繼(ji)續轉變為(wei)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組織,使焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)變得又硬又脆,組織應力也(ye)隨(sui)之增大;若再加上擴(kuo)散氫的(de)(de)(de)聚集,焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)就有可(ke)能(neng)產生冷(leng)裂紋。正(zheng)確的(de)(de)(de)方法(fa)是(shi):回火(huo)前(qian)使焊(han)(han)(han)件適當冷(leng)卻(que),讓焊(han)(han)(han)縫和熱(re)影(ying)(ying)響區的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)基本(ben)分解為(wei)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組織。
對于(yu)剛度大的(de)焊接構(gou)件(jian),特別是碳含量(liang)較高時,需要進行準(zhun)確的(de)后(hou)熱(re)處理:焊接區空冷至(zhi)100~150℃,立(li)即在此溫(wen)度保溫(wen)1~2h。其目(mu)的(de)有兩個:一是讓奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)充分分解為馬氏(shi)(shi)體(ti),又不至(zhi)于(yu)立(li)即過(guo)分脆(cui)化;二是使焊縫中氫向外擴散,起到消(xiao)氫作用(yong)。然后(hou)加熱(re)至(zhi)回(hui)火(huo)溫(wen)度,適當保溫(wen),使馬氏(shi)(shi)體(ti)充分回(hui)火(huo),得到理想的(de)回(hui)火(huo)組(zu)織。
回火溫度一般選在650~750℃,至少保溫1h后空冷。或者按每30mm厚的焊縫保溫1h,隨后空冷。有關焊后熱處理回火溫度對12Cr13(1Cr13)和20Cr13(2Cr13)鋼焊接熱影響區脆性的影響見表6-2。對于剛度小的焊接構件,焊后可冷至室溫后再進行回火熱處理。
對于焊(han)后需要機械加(jia)工的構件,為了得(de)到最低(di)硬(ying)度,必須采用高溫(wen)退火,退火溫(wen)度為830~880℃,保溫(wen)2h后隨爐冷至650℃,然后空冷。
三、調質熱(re)處理
高鉻馬(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管(guan)一般在淬(cui)火+回(hui)火的(de)(de)調質狀態(tai)下進(jin)行焊(han)(han)接,焊(han)(han)后經(jing)高溫回(hui)火處(chu)(chu)理,使(shi)焊(han)(han)接接頭具有良好的(de)(de)力學性能。如果鋼材在退火狀態(tai)下焊(han)(han)接,會出現不(bu)(bu)均勻的(de)(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)組織(zhi),因此,整個焊(han)(han)接構件焊(han)(han)后還(huan)需進(jin)行調質處(chu)(chu)理,使(shi)焊(han)(han)接接頭具有均勻的(de)(de)性能。