對于用同質焊接材料焊接馬氏體不銹鋼管時,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。
不論采用(yong)(yong)焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)、熔化極氣體保護焊(han)(han)還是埋弧焊(han)(han)等焊(han)(han)接(jie)(jie)方法,焊(han)(han)前均需(xu)預(yu)熱(re),預(yu)熱(re)溫度(du)(du)與(yu)鋼(gang)中碳含量(liang)(liang)有(you)關,詳見表6-1。馬(ma)氏體不銹鋼(gang)管焊(han)(han)后需(xu)要(yao)熱(re)處理,焊(han)(han)后熱(re)處理的(de)作用(yong)(yong)是消除或降低殘(can)余(yu)應(ying)力,降低焊(han)(han)縫金屬與(yu)熱(re)影響(xiang)區(qu)的(de)硬度(du)(du),改(gai)善焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)韌性(xing),同時(shi)減少焊(han)(han)接(jie)(jie)殘(can)余(yu)應(ying)力。對于剛度(du)(du)小(xiao)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)構件(jian),焊(han)(han)后可以(yi)在冷至室溫后再熱(re)處理。對于大厚度(du)(du)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)件(jian),特別是鋼(gang)材中含碳量(liang)(liang)較(jiao)高時(shi),需(xu)要(yao)采用(yong)(yong)復雜(za)的(de)熱(re)處理工藝。
一、預(yu)熱溫(wen)度的(de)選擇(ze)
焊接(jie)馬氏(shi)體不銹鋼管時,若選用與(yu)母材金屬成(cheng)(cheng)分相同(tong)的焊接(jie)材料(liao)時,為(wei)了(le)防止(zhi)焊接(jie)接(jie)頭形成(cheng)(cheng)冷裂(lie)紋,焊前必(bi)須(xu)預熱。預熱溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般在(zai)200~320℃,且最好不要高于該鋼號的馬氏(shi)體開始轉變溫(wen)(wen)度(du)。
預(yu)熱(re)溫(wen)度的選擇與(yu)材料厚度、填充金屬種類、焊接(jie)方法(fa)和(he)構(gou)件的拘(ju)束程度有關。其(qi)中與(yu)鋼的碳(tan)含(han)量(liang)關系最大;當碳(tan)的質量(liang)分數(shu)小于0.1%時(shi),預(yu)熱(re)溫(wen)度可小于200℃;當碳(tan)的質量(liang)分數(shu)為(wei)0.1%~0.2%時(shi),預(yu)熱(re)溫(wen)度為(wei)200~250℃;當碳(tan)的質量(liang)分數(shu)大于0.2%時(shi),除預(yu)熱(re)溫(wen)度要適當提高外,還必須考慮保證多(duo)層焊時(shi)的道間(jian)溫(wen)度。
馬氏(shi)(shi)體型不銹鋼(gang)的預熱溫度不宜過高,否(fou)則將(jiang)使(shi)奧氏(shi)(shi)體晶粒粗大,并且隨冷卻速度降低(di),還會形成粗大鐵素體加晶界碳化物組織(zhi),使(shi)焊(han)接接頭塑性和強度均(jun)有所下(xia)降。
二(er)、焊后(hou)回火熱處理(li)和后(hou)熱處理(li)
在(zai)(zai)淬火(huo)+回(hui)火(huo)即調質狀(zhuang)態下進(jin)行焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)(hou)熱處(chu)(chu)理(li)采用回(hui)火(huo)處(chu)(chu)理(li)。焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)(hou)熱處(chu)(chu)理(li)(回(hui)火(huo)處(chu)(chu)理(li))前對焊(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)溫(wen)度有(you)嚴格的(de)(de)(de)要(yao)求,焊(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)(hou)不可(ke)隨(sui)(sui)意從焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)溫(wen)度直接(jie)(jie)(jie)(jie)升溫(wen)進(jin)行回(hui)火(huo)熱處(chu)(chu)理(li)。這是(shi)因為在(zai)(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)過(guo)程(cheng)中形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)尚(shang)未完全轉變(bian)(bian)成(cheng)(cheng)馬氏(shi)體(ti),其未分(fen)解的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)在(zai)(zai)立即升溫(wen)到(dao)回(hui)火(huo)熱處(chu)(chu)理(li)溫(wen)度的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)中,會發生珠光(guang)體(ti)轉變(bian)(bian),或(huo)者(zhe)碳化(hua)物沿奧(ao)氏(shi)體(ti)晶界沉淀,產生粗大鐵素體(ti)加(jia)碳化(hua)物組(zu)織(zhi),從而(er)嚴重(zhong)地降低(di)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)韌性,也影響(xiang)強度,可(ke)能(neng)造成(cheng)(cheng)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)脆斷,且(qie)降低(di)耐蝕能(neng)力。如(ru)果焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)(hou)空(kong)冷(leng)到(dao)室溫(wen)后(hou)(hou)再(zai)進(jin)行熱處(chu)(chu)理(li),則馬氏(shi)體(ti)不銹耐熱鋼會出現空(kong)氣淬硬傾向,造成(cheng)(cheng)常溫(wen)塑性降低(di),并(bing)且(qie)在(zai)(zai)常溫(wen)下殘留的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)將(jiang)繼續(xu)轉變(bian)(bian)為馬氏(shi)體(ti)組(zu)織(zhi),使焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)變(bian)(bian)得又硬又脆,組(zu)織(zhi)應(ying)力也隨(sui)(sui)之(zhi)增大;若再(zai)加(jia)上擴散氫(qing)的(de)(de)(de)聚集,焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)就有(you)可(ke)能(neng)產生冷(leng)裂紋。正確的(de)(de)(de)方法是(shi):回(hui)火(huo)前使焊(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)適當(dang)冷(leng)卻,讓焊(han)(han)(han)(han)(han)縫和(he)熱影響(xiang)區的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)基本分(fen)解為馬氏(shi)體(ti)組(zu)織(zhi)。
對于剛度大的(de)焊接構(gou)件(jian),特別是(shi)碳含(han)量較高時,需要進行(xing)準確的(de)后熱處理(li):焊接區空(kong)冷至(zhi)100~150℃,立(li)即在此溫(wen)度保溫(wen)1~2h。其(qi)目的(de)有兩(liang)個:一是(shi)讓奧氏(shi)體充(chong)分(fen)分(fen)解為馬氏(shi)體,又(you)不至(zhi)于立(li)即過分(fen)脆(cui)化(hua);二是(shi)使焊縫中(zhong)氫向外擴散,起到消(xiao)氫作用。然后加(jia)熱至(zhi)回(hui)火(huo)(huo)溫(wen)度,適當保溫(wen),使馬氏(shi)體充(chong)分(fen)回(hui)火(huo)(huo),得到理(li)想的(de)回(hui)火(huo)(huo)組織(zhi)。
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。
對于焊后需(xu)要機械加工的構件(jian),為(wei)了得到最低硬度,必(bi)須(xu)采用高溫(wen)退(tui)火,退(tui)火溫(wen)度為(wei)830~880℃,保溫(wen)2h后隨爐(lu)冷至650℃,然(ran)后空冷。
三、調質(zhi)熱處理
高(gao)(gao)鉻馬(ma)氏體(ti)不銹鋼管一般在淬火+回火的調質狀(zhuang)態下進(jin)行焊(han)接(jie),焊(han)后(hou)經(jing)高(gao)(gao)溫回火處理,使焊(han)接(jie)接(jie)頭具有(you)良好的力學性(xing)(xing)能(neng)。如果鋼材在退(tui)火狀(zhuang)態下焊(han)接(jie),會出(chu)現(xian)不均勻的馬(ma)氏體(ti)組織,因此,整個焊(han)接(jie)構件焊(han)后(hou)還需進(jin)行調質處理,使焊(han)接(jie)接(jie)頭具有(you)均勻的性(xing)(xing)能(neng)。