對于用同質焊接材料焊接馬氏體不銹(xiu)鋼管時,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(bu)論采(cai)用(yong)焊(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)、熔化極氣體(ti)保(bao)護(hu)焊(han)(han)還是(shi)(shi)埋弧焊(han)(han)等焊(han)(han)接(jie)方(fang)法,焊(han)(han)前均需預(yu)熱,預(yu)熱溫度與鋼(gang)中碳(tan)含量(liang)有關(guan),詳見(jian)表6-1。馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)管焊(han)(han)后(hou)(hou)需要(yao)熱處(chu)理,焊(han)(han)后(hou)(hou)熱處(chu)理的(de)作用(yong)是(shi)(shi)消除或降(jiang)低(di)(di)殘余應力,降(jiang)低(di)(di)焊(han)(han)縫金屬與熱影響區的(de)硬度,改善焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)韌性,同時減少焊(han)(han)接(jie)殘余應力。對于剛度小的(de)焊(han)(han)接(jie)構件,焊(han)(han)后(hou)(hou)可以在冷至室溫后(hou)(hou)再熱處(chu)理。對于大厚度的(de)焊(han)(han)接(jie)件,特(te)別是(shi)(shi)鋼(gang)材中含碳(tan)量(liang)較高(gao)時,需要(yao)采(cai)用(yong)復雜的(de)熱處(chu)理工藝。
一、預熱溫度的選擇
焊(han)接(jie)馬(ma)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼管(guan)時,若選用與母(mu)材金(jin)屬成分相同的(de)焊(han)接(jie)材料時,為了防止焊(han)接(jie)接(jie)頭形成冷裂紋,焊(han)前必須預熱。預熱溫度一般在200~320℃,且最好不(bu)(bu)要高(gao)于該鋼號的(de)馬(ma)氏(shi)體開始(shi)轉變溫度。
預(yu)熱(re)溫(wen)度(du)的選擇與(yu)材料厚(hou)度(du)、填充金屬種類、焊(han)接方(fang)法和構件(jian)的拘束程度(du)有關。其中與(yu)鋼的碳(tan)含量(liang)(liang)關系最大;當(dang)碳(tan)的質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu)小于0.1%時,預(yu)熱(re)溫(wen)度(du)可(ke)小于200℃;當(dang)碳(tan)的質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu)為(wei)0.1%~0.2%時,預(yu)熱(re)溫(wen)度(du)為(wei)200~250℃;當(dang)碳(tan)的質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu)大于0.2%時,除預(yu)熱(re)溫(wen)度(du)要適(shi)當(dang)提高外,還必須考慮保證多層焊(han)時的道(dao)間溫(wen)度(du)。
馬氏體(ti)型不(bu)(bu)銹鋼的預熱溫度不(bu)(bu)宜過高(gao),否(fou)則將使(shi)奧(ao)氏體(ti)晶粒粗大(da),并(bing)且隨冷卻速度降低(di),還會形成粗大(da)鐵素體(ti)加(jia)晶界碳化物組織,使(shi)焊(han)接(jie)接(jie)頭塑性和強度均有所(suo)下降。
二、焊后回(hui)火熱(re)處理和(he)后熱(re)處理
在(zai)淬火(huo)(huo)(huo)+回火(huo)(huo)(huo)即調(diao)質(zhi)狀態下(xia)進行焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)焊(han)(han)件焊(han)(han)后(hou)熱(re)處理采用回火(huo)(huo)(huo)處理。焊(han)(han)后(hou)熱(re)處理(回火(huo)(huo)(huo)處理)前對焊(han)(han)件溫(wen)(wen)度有(you)嚴格的(de)(de)要求,焊(han)(han)件焊(han)(han)后(hou)不可隨意從焊(han)(han)接(jie)(jie)溫(wen)(wen)度直(zhi)接(jie)(jie)升溫(wen)(wen)進行回火(huo)(huo)(huo)熱(re)處理。這是(shi)因為(wei)在(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)程中形成(cheng)(cheng)的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)尚未完全轉變(bian)成(cheng)(cheng)馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti),其未分解(jie)的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)在(zai)立(li)即升溫(wen)(wen)到(dao)回火(huo)(huo)(huo)熱(re)處理溫(wen)(wen)度的(de)(de)過(guo)程中,會發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)珠光(guang)體(ti)(ti)轉變(bian),或(huo)者(zhe)碳(tan)化物(wu)沿(yan)奧氏體(ti)(ti)晶界沉淀,產生(sheng)(sheng)(sheng)粗(cu)大鐵素(su)體(ti)(ti)加碳(tan)化物(wu)組(zu)(zu)織(zhi),從而嚴重地(di)降(jiang)低焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)韌性,也影響強度,可能(neng)造成(cheng)(cheng)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)脆斷,且降(jiang)低耐蝕能(neng)力(li)。如果焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)焊(han)(han)后(hou)空冷到(dao)室溫(wen)(wen)后(hou)再(zai)進行熱(re)處理,則馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)不銹耐熱(re)鋼會出現空氣淬硬傾(qing)向,造成(cheng)(cheng)常溫(wen)(wen)塑性降(jiang)低,并且在(zai)常溫(wen)(wen)下(xia)殘留(liu)的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)將繼續(xu)轉變(bian)為(wei)馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi),使焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)變(bian)得(de)又硬又脆,組(zu)(zu)織(zhi)應(ying)力(li)也隨之(zhi)增大;若再(zai)加上擴散氫的(de)(de)聚集,焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)就有(you)可能(neng)產生(sheng)(sheng)(sheng)冷裂紋。正確的(de)(de)方法是(shi):回火(huo)(huo)(huo)前使焊(han)(han)件適當冷卻,讓焊(han)(han)縫和熱(re)影響區的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)基本分解(jie)為(wei)馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)。
對于(yu)剛(gang)度(du)大(da)的(de)焊接(jie)(jie)構件,特別是碳含量較(jiao)高(gao)時,需要進行準確的(de)后熱(re)處(chu)理:焊接(jie)(jie)區空冷至(zhi)100~150℃,立即(ji)在此溫(wen)度(du)保溫(wen)1~2h。其(qi)目的(de)有兩個:一是讓奧氏體充(chong)分(fen)分(fen)解(jie)為馬氏體,又不至(zhi)于(yu)立即(ji)過分(fen)脆化;二是使焊縫中(zhong)氫向外擴散,起到消氫作(zuo)用。然后加熱(re)至(zhi)回火溫(wen)度(du),適當保溫(wen),使馬氏體充(chong)分(fen)回火,得到理想的(de)回火組織。
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。
對于焊后(hou)需要機械(xie)加工的構(gou)件,為(wei)了得到(dao)最低硬度,必(bi)須采用(yong)高(gao)溫(wen)退火,退火溫(wen)度為(wei)830~880℃,保溫(wen)2h后(hou)隨爐冷至650℃,然后(hou)空(kong)冷。
三、調質(zhi)熱處理
高(gao)鉻馬(ma)氏體(ti)不銹鋼管一(yi)般在淬火(huo)(huo)+回火(huo)(huo)的調(diao)質(zhi)狀(zhuang)(zhuang)態下進行焊(han)(han)(han)接(jie),焊(han)(han)(han)后經高(gao)溫回火(huo)(huo)處(chu)(chu)理(li),使焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)具(ju)有良(liang)好的力學(xue)性(xing)能(neng)(neng)。如果鋼材在退火(huo)(huo)狀(zhuang)(zhuang)態下焊(han)(han)(han)接(jie),會(hui)出現不均(jun)(jun)勻的馬(ma)氏體(ti)組織,因此,整個焊(han)(han)(han)接(jie)構件焊(han)(han)(han)后還(huan)需進行調(diao)質(zhi)處(chu)(chu)理(li),使焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)具(ju)有均(jun)(jun)勻的性(xing)能(neng)(neng)。