為了(le)使焊接接頭熱影響區各項性(xing)能(neng)指標與其他部位相同,可采取下列措施。
一(yi)、焊接方(fang)法的選擇
在選擇焊接方法時應遵循(xun)如下(xia)原(yuan)則。
1. 避免(mian)使用過低或過高的(de)焊接熱輸入(ru)
過低的熱輸入(ru)會使奧氏體相析出大量減少,甚至形成純鐵素體組織,工藝和使用性能大幅度降低。因此,電子束焊和等離子弧焊應避免采用。過高的熱輸人會使焊縫金屬和熱影響高溫區(HTHAZ)晶粒粗大,韌性下降。一旦由于過熱導致大晶粒鐵素體,就很難保持或恢復雙相不銹鋼的優良性能。除電渣焊不能采用外,熔化極氬弧焊(GMAW、MIG)、埋弧焊(SAW)在使用上也將受到限制。
2. 適宜使用多(duo)層焊
多(duo)層(ceng)焊(han)(han)(han)的(de)(de)后續焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)熱(re)輸入對(dui)前(qian)道焊(han)(han)(han)縫再一(yi)次進行(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)熱(re)循環、使(shi)焊(han)(han)(han)接(jie)熱(re)影響區(qu)的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)相進一(yi)步析出,增加奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)相數量(liang)且(qie)能(neng)細化(hua)鐵素體(ti)晶(jing)粒(li),減少碳(tan)化(hua)物和(he)氮化(hua)物從晶(jing)內和(he)晶(jing)界析出。接(jie)頭的(de)(de)性能(neng)得到改善,所(suo)以選擇焊(han)(han)(han)接(jie)方(fang)法時,應考慮滿足多(duo)層(ceng)焊(han)(han)(han)的(de)(de)要求,多(duo)道次和(he)低熔敷率(lv)。
3. 避免使用(yong)熱處理(li)
雙相不銹鋼(gang)管(guan)焊接接頭若需要通過熱處理改善性能時,不僅困難而且受限制。固溶處理的溫度很高,達1000~1050℃,這是其困難的一面。雙相不銹鋼的中溫敏化問題在焊接時一般不會出現。若要采用中溫消除應力處理時,由于保溫時間長(約2h),使用會受到鋼種本身的限制。
4. 經濟性
雙相不銹鋼(gang)設備多為單件,小批量生產,在選用焊接方法時,應考慮其經濟合理,維修方便。
雙相不銹鋼管常用的方法有焊條電弧焊和鎢極氬弧焊兩種。焊條電弧焊適用于全方位的焊接,通用性和靈活性較好,是簡便易行、大量使用的方法。就雙相不銹鋼而言,鈦型(金紅石型)藥皮焊條比堿性焊條的焊接性要好,前者有良好的脫渣性,尤其對于管子根部焊道的脫渣有利,但是對焊件的低溫力學性能尤其是韌性有要求時,仍需要考慮采用堿性焊條。為防止產生氣孔,焊前焊條需經250~350℃/2h的烘烤,或者是采用超耐潮焊條。鎢極氬弧焊通常用于管接頭的根部焊道,或用于管道的自動焊接,也常用于薄板或管和管板接頭的焊接。此方法能保證焊件有很好的力學性能,尤其是低溫韌性。保護氣體通常采用純Ar或Ar+2%N2作為保護氣體,在單面焊雙面成形焊接時,不論采用何種接頭形式,背面保護氣體是必要的,通常采用純Ar或Ar+5%N2。
至(zhi)于埋(mai)弧焊(han)(han),近年也有使(shi)用此(ci)方(fang)法焊(han)(han)接較(jiao)厚的(de)(de)雙相不銹(xiu)鋼,埋(mai)弧焊(han)(han)的(de)(de)問題(ti)是稀釋率較(jiao)大,采用合適的(de)(de)坡口形式,正(zheng)確的(de)(de)熱輸(shu)入以(yi)(yi)及嚴格控制道間溫度,可(ke)(ke)以(yi)(yi)對稀釋率加以(yi)(yi)控制。當(dang)焊(han)(han)接厚壁件時(shi),最初(chu)熔敷的(de)(de)幾層焊(han)(han)道金屬因稀釋率較(jiao)大,鐵素(su)體量增加,加之冷卻速度過慢(man),有可(ke)(ke)能(neng)使(shi)焊(han)(han)縫(feng)金屬和(he)焊(han)(han)接熱影(ying)響區脆化。與前兩種焊(han)(han)接法相比,此(ci)法焊(han)(han)接雙相不銹(xiu)鋼用得不多。
二(er)、焊接順序
接(jie)觸(chu)腐蝕介(jie)質(zhi)的焊(han)(han)縫要(yao)最先施焊(han)(han);對于單(dan)道(dao)焊(han)(han)縫,則在非(fei)接(jie)觸(chu)工作介(jie)質(zhi)面的焊(han)(han)縫上,加焊(han)(han)一層(ceng)工藝焊(han)(han)縫,對于多層(ceng)焊(han)(han)時,除了用小的焊(han)(han)接(jie)熱輸入的多層(ceng)多道(dao)焊(han)(han)外,必(bi)要(yao)時也可(ke)增加工藝焊(han)(han)縫來改善工作焊(han)(han)縫的熱影響區性能。
三、焊(han)接材料
對于含氮的雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼的填充材料,通常采用比母材高的鎳和母材相同的含氮量,以保證焊縫金屬有足夠的奧氏體量。目前采用的填充材料一般都是在提高鎳的基礎上,再加人與母材含量相當的氮,控制焊縫金屬的奧氏體量為60%~70%。為防止焊縫表面區域因擴散而損失氮,通常在氬氣保護氣體中加入2%N2(GTAW)。瑞典Sandvik廠的焊接材料見表7-14。為防止氣孔和焊接氫致裂紋,需要嚴格控制焊接材料中氫的含量;當要求焊縫金屬具有較高的韌性并進行全位置焊接時,應選用堿性焊條(焊條電弧焊時);當對焊縫金屬有特殊耐蝕要求時,還需使用超級雙相不銹鋼成分堿性焊條(焊條電弧焊時)。
注:1. TIG-鎢極氬弧(hu)焊(han)(han)(han);MIG-熔化極氬弧(hu)焊(han)(han)(han);SAW一(yi)埋弧(hu)焊(han)(han)(han);SMAW一(yi)焊(han)(han)(han)條(tiao)電弧(hu)焊(han)(han)(han):FCAW一(yi)藥芯焊(han)(han)(han)絲電弧(hu)焊(han)(han)(han)。
2. 填充(chong)金屬牌號后(hou)的符號:1焊(han)絲(si);1R鈦型(xing)焊(han)條;1B堿(jian)性焊(han)條;1T藥(yao)芯焊(han)絲(si)。
四、焊接裂紋敏感性(xing)
近年(nian)一些(xie)學者作出不(bu)銹鋼的熔(rong)合(he)區凝(ning)固裂(lie)紋敏感性與Crea/Nicg比值為1.5~2.0時,裂(lie)紋總長度最(zui)小的結論,也就是說當焊縫金屬處于(yu)兩相凝(ning)固區時,對凝(ning)固裂(lie)紋最(zui)不(bu)敏感。