奧氏體不銹鋼在物理性能、化學成分等方面與結構鋼有較大差異,因而奧氏不銹鋼的焊接工藝有其特點。
一(yi)、焊接方法(fa)及規(gui)范選擇
奧氏體不銹鋼可用鎢極氬弧焊(TIG)、熔化極氬弧焊(MIG)、等離子弧焊(PAW)及埋弧焊(SAW)等方法進行焊接。
奧氏體不銹鋼焊(han)接,因為其熔點低、導熱系數小、電阻系數大,焊接時母材和焊接材料都容易被加熱、熔化,所以使用的焊接電流比較小,只是普通碳鋼的80%左右。同時應采用窄焊縫、窄焊道,減少高溫停留時間,防止碳化物析出影響耐腐蝕性,減少焊縫收縮應力,降低熱裂紋敏感性。
二(er)、奧氏體(ti)不銹鋼焊接材料的選擇
奧氏體不銹鋼品種多(duo),使(shi)用(yong)環境復(fu)雜多(duo)變,焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)選擇(ze)是(shi)一項謹(jin)慎而又重(zhong)要的(de)(de)工作。奧氏體不銹鋼選擇(ze)焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)主要依(yi)據是(shi):
(1). 根(gen)據(ju)母材(cai)的主(zhu)要化學成分選擇焊材(cai)。
(2). 焊(han)(han)材(cai)的(de)成分,特別是焊(han)(han)接材(cai)料中的(de)鉻(ge)、鎳合金元(yuan)素要高于母材(cai),例如18-8焊(han)(han)接采用(yong)19-9焊(han)(han)接材(cai)料等。
(3). 在可能的條件下(xia),應采用(yong)含有少量(4%~12%)鐵素體的焊(han)接材料,保證焊(han)縫良好的抗裂性能。
(4). 焊(han)縫中不(bu)允許(xu)或(huo)不(bu)可(ke)能(neng)存在鐵(tie)素體(ti)相時,焊(han)材應(ying)選用(yong)含鉬、錳等(deng)合金元素的焊(han)接(jie)材料(liao)。
(5) .焊(han)材的碳、硫、磷、硅、鈮應盡可能(neng)低,特別是碳、硫、磷等元(yuan)素。鈮在純奧(ao)氏體焊(han)縫(feng)中會(hui)引(yin)起凝固裂紋,但(dan)焊(han)縫(feng)中有少(shao)量鐵(tie)素體,可以有效地避免(mian)。
(6). 焊(han)后需(xu)要進行穩定化或(huo)消除應力處理的焊(han)接(jie)結構,通常(chang)選用含鈮的焊(han)接(jie)材料。如:0Crl8Ni10Nb、0Cr18Ni12Mo2Nb等。
填充金屬(shu)如焊(han)(han)條、焊(han)(han)絲(si)等(deng),應根據被(bei)焊(han)(han)材料的(de)品種(zhong)、規格(ge)及配合的(de)不(bu)同焊(han)(han)接工(gong)藝(yi)來選用。表(biao)2-3列(lie)出了在(zai)采用鎢極(ji)(ji)氬弧(hu)焊(han)(han)、熔化極(ji)(ji)氬弧(hu)焊(han)(han)、等(deng)離子弧(hu)焊(han)(han)及埋弧(hu)焊(han)(han)時,常(chang)用的(de)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼焊(han)(han)絲(si)型號。常(chang)用藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)型號及化學成分見表(biao)2-4,而表(biao)2-5則(ze)是(shi)藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)所(suo)用的(de)保護氣體及分級標準。藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)與實心焊(han)(han)絲(si)相比,最(zui)大(da)的(de)優點之一是(shi)能嚴格(ge)地滿足不(bu)同的(de)鐵(tie)素體含量(liang)要求;其(qi)二是(shi)可以(yi)無外(wai)保護氣體,即自保護的(de)藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)絲(si)。
埋(mai)弧(hu)(hu)焊常用于(yu)奧氏(shi)體不銹鋼的(de)(de)(de)中厚板(ban)的(de)(de)(de)焊接,有時也可用于(yu)薄板(ban)焊接。在埋(mai)弧(hu)(hu)焊焊接過(guo)(guo)程中,鉻、鎳(nie)元素(su)的(de)(de)(de)燒損可通過(guo)(guo)焊劑和(he)焊絲中合(he)金元素(su)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)渡得到補充。由于(yu)埋(mai)弧(hu)(hu)焊的(de)(de)(de)熔深大,應注意防止焊縫中心區熱裂紋的(de)(de)(de)產生和(he)執響(xiang)區耐腐蝕性的(de)(de)(de)降(jiang)低。
奧(ao)氏體不銹鋼熱裂敏感性大,這就(jiu)要求焊(han)縫(feng)金(jin)屬成(cheng)分(fen)大致與母材(cai)成(cheng)分(fen)匹配,同時應控(kong)制焊(han)縫(feng)中(zhong)鐵素體的(de)(de)含量。對長期在高溫下工作的(de)(de)焊(han)件,焊(han)縫(feng)中(zhong)鐵素體含量應不大于(yu)5%。大多(duo)數奧(ao)氏體不銹鋼可采用埋弧焊(han)焊(han)接,焊(han)絲應選用低(di)硅、低(di)硫(liu)、低(di)磷,成(cheng)分(fen)與母材(cai)相(xiang)近的(de)(de)焊(han)絲。
對鉻、鎳(nie)含量大(da)于20%的(de)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼,為提高其(qi)抗裂性(xing)能(neng),可選(xuan)用(yong)高錳(meng)(6%~8%)焊(han)(han)絲(si),焊(han)(han)劑應(ying)選(xuan)用(yong)堿性(xing)或中(zhong)性(xing)焊(han)(han)劑,以(yi)防止向(xiang)焊(han)(han)縫(feng)中(zhong)增(zeng)硅。奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼專用(yong)焊(han)(han)劑增(zeng)硅極(ji)少,還可以(yi)向(xiang)焊(han)(han)縫(feng)過渡合金,補償合金元素的(de)燒損,可以(yi)滿足焊(han)(han)縫(feng)性(xing)能(neng)和化學成分的(de)要求。奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼埋弧焊(han)(han)焊(han)(han)接時應(ying)注意選(xuan)擇(ze)較細的(de)焊(han)(han)絲(si)和較小(xiao)的(de)焊(han)(han)接線能(neng)量。
三、焊接奧氏體不銹鋼時應特(te)別(bie)注意的要點
(1). 打磨(mo)所(suo)使(shi)用的(de)砂輪(lun)片只能專用于打磨(mo)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang);所(suo)用的(de)鋼(gang)絲(si)刷及(ji)清除焊渣(zha)的(de)工(gong)具一律皆由不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)制成;不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)件表面(mian)不(bu)(bu)允(yun)許(xu)暴露在(zai)火焰加(jia)工(gong)處(chu),否則將損壞不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐(nai)腐蝕性(xing)。
(2). 焊(han)接(jie)(jie)操作(zuo)時(shi)(shi),應(ying)用短弧。在用氣體保(bao)護焊(han)時(shi)(shi),惰性氣體保(bao)護必(bi)須(xu)良好。當用實芯(xin)焊(han)絲作(zuo)為熔化(hua)極焊(han)接(jie)(jie)不銹鋼時(shi)(shi),保(bao)護氣體不宜用含二(er)氧化(hua)碳的混合氣;而(er)藥芯(xin)焊(han)絲由于有渣(zha)保(bao)護,不會因二(er)氧化(hua)碳氣而(er)增加焊(han)縫(feng)的含碳量(liang)。
(3). 一般不(bu)預(yu)熱,只有特別厚的構(gou)件(jian)在焊接前(qian)才預(yu)熱100℃~150℃。
(4). 在焊接中(zhong),層間(jian)溫度(du)應嚴格控(kong)制,要≤150℃。
(5). 應盡可能(neng)用較小(xiao)的線(xian)能(neng)量(liang)進行(xing)焊(han)接。
(6). 反面成型的氣體保護(hu)(hu)焊(han),焊(han)根側必須用還原氣或純(chun)氬(ya)保護(hu)(hu)。
(7). 考慮到確保焊(han)(han)縫中(zhong)經計算(suan)后預(yu)先確定的鐵(tie)素體(ti)含量,應當(dang)用鐵(tie)素體(ti)測(ce)定儀復測(ce)焊(han)(han)縫中(zhong)的實際鐵(tie)素體(ti)含量。一般母材的熔化(hua)量應控(kong)制在整個焊(han)(han)縫斷(duan)面(mian)面(mian)積(ji)的35%以下。
(8). 對于加入穩定劑以穩定碳的奧氏體不銹鋼,建議用超低碳不含穩定劑的填充材料,反之亦然,以防止晶間腐蝕。
(9). 由于奧氏體(ti)不銹鋼的收縮變形(xing)大,故在(zai)夾緊裝(zhuang)置與(yu)定位焊上皆應(ying)加(jia)強。
(10). 不允許在(zai)工件坡口處有電弧擦(ca)傷(shang)母材的痕(hen)跡。
(11). 為確保焊(han)接接頭的(de)(de)耐腐蝕性,其表面應(ying)呈光亮狀,殘渣(zha)、焊(han)縫(feng)的(de)(de)顏色(se)等皆應(ying)去(qu)除(chu),去(qu)除(chu)的(de)(de)辦(ban)法是砂輪(lun)打(da)磨(mo)、酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)、噴丸、刷洗(xi)(xi)(xi)或(huo)(huo)拋光。表面粗糙(cao)度愈(yu)小,其耐蝕性就愈(yu)高。表面酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)可用各種(zhong)酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)液(ye)或(huo)(huo)酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)膏,根(gen)據其規定的(de)(de)酸(suan)洗(xi)(xi)(xi)時間,再(zai)用清(qing)潔水加以沖洗(xi)(xi)(xi)干凈。去(qu)除(chu)焊(han)后的(de)(de)顏色(se)時,最好(hao)的(de)(de)辦(ban)法是用石英砂進行磨(mo)刷。
(12). 修復焊接前(qian),也應酸洗坡口表(biao)面。但由于舊構(gou)件(jian)表(biao)面粗糙,故最好(hao)酸洗之后現(xian)對(dui)表(biao)面進行鈍化處理,然(ran)后用清水(shui)沖洗干凈。
(13). 噴(pen)丸(wan)處(chu)理(li)時(shi)只允許(xu)用石(shi)英砂或不(bu)銹(xiu)鋼顆粒。經噴(pen)丸(wan)處(chu)理(li)后的表面(mian)有金屬光澤(ze),但表面(mian)過于粗糙者,應再做鈍化處(chu)理(li)。
(14). 在焊接中,為加快焊縫(feng)冷卻速(su)度(du),推薦采用起淬冷作用的銅墊(dian)塊。