鐵素體型不銹鋼在室溫下,一般都是具有純鐵素體組織,強度不算很高,塑性、韌性良好;若將其加熱到高溫,也有可能會出現少量的奧氏體組織(對含鉻量較低的鋼)或者根本不出現奧氏體組織。所以,在焊接過程的熱循環作用下,有可能出現少量或者根本不出現馬氏體組織。因此,這類鋼經焊接后不會出現強度顯著下降或淬火硬化的問題,即使出現了少許馬氏體組織也可以通過焊后熱處理來解決。可以說,這類鋼焊接接頭的室溫強度不是焊接的主要矛盾;再者,由于其焊接熱膨脹問題遠比奧氏體型鋼輕微,因而其焊接熱裂紋和冷裂紋的問題也不很突出。


 通常說,鐵素體不銹鋼不如奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)好焊,主要是指在焊接過程中,可能導致焊接接頭的塑性、韌性降低,即發生脆化的問題。同其他品種不銹鋼的焊接一樣,如何保證鐵素體型不銹鋼焊接接頭具有相同于母材的耐腐蝕性,這是焊接的另一個關鍵問題;再者,對于鐵素體型不銹耐熱鋼而言,焊接接頭在高溫下長期服役可能出現的脆化問題也是必須重視的。


一、鐵(tie)素體不銹鋼焊接方法


 雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素體不(bu)銹鋼焊接,但焊接能量集中、焊接速度較快的焊接方法應是鐵素體不銹鋼焊接方法的首選。采用合適的焊接方法,來實現控制焊接線能量,達到抑制焊接區的鐵素體晶粒過分長大的目的。


 如(ru)此看來,焊(han)接(jie)方(fang)法應選擇高能(neng)量(liang)的等離子弧焊(han)和真空電子束焊(han)最為合(he)適。同時要(yao)求焊(han)接(jie)材料(liao)不得污染;焊(han)接(jie)熔池、焊(han)縫背(bei)面(mian)都要(yao)進行有(you)效保(bao)(bao)護(hu),防止空氣的侵(qin)入。除采(cai)(cai)用(yong)小的熱(re)輸入進行焊(han)接(jie)外,焊(han)縫背(bei)面(mian)可(ke)用(yong)惰(duo)性氣體(ti)保(bao)(bao)護(hu),并(bing)最好采(cai)(cai)用(yong)水(shui)冷(leng)銅墊(dian)板,以減(jian)少過熱(re),增加冷(leng)卻速度(du),多層焊(han)時層間溫度(du)要(yao)控制在100℃左右(you)。



二、鐵素體不銹(xiu)鋼焊接(jie)材(cai)料


  鐵素體不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)材料(liao)的(de)選擇,對鐵素體不(bu)銹鋼(gang)的(de)焊(han)接(jie)(jie)無疑是非常(chang)重要的(de)。其焊(han)接(jie)(jie)材料(liao)既要保(bao)證焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)塑性、韌性,即不(bu)發生脆(cui)化的(de)問題,又要保(bao)證鐵素體型不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭具有相同(tong)于(yu)母材的(de)耐腐蝕性。


 在焊(han)接(jie)鐵素體不銹鋼時,通常(chang)可以采(cai)用兩種焊(han)接(jie)材料:


  1. 與母材(cai)相(xiang)同類(lei)型的焊接(jie)材(cai)料


      如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用00Cr13Nb焊絲,0Cr17、0Cr17Ti使用1Cr17(Ti)焊絲。在要(yao)求焊縫金屬與(yu)母材有相(xiang)同的導(dao)電、導(dao)磁及力學性能和(he)表面色澤時(shi)應使用同材質(zhi)的焊接材料。


  2. 采用奧氏體焊接材料(liao)或鎳基合金


   采用(yong)奧氏體焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)或鎳基合金(jin)(jin),實質上是異(yi)種鋼焊(han)接(jie)(jie)(jie),可以提高焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)韌性,免除(chu)焊(han)前預熱和焊(han)后熱處理。由于鐵素(su)體焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)的(de)(de)熔敷金(jin)(jin)屬韌性太低,加上添(tian)加的(de)(de)鋁與鈦等(deng)鐵素(su)體形成元素(su)難以有效地(di)過渡到熔池中去,因此鐵素(su)體焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)的(de)(de)應用(yong)受到一(yi)定的(de)(de)限(xian)制。


  盡管在一(yi)些例(li)子中(zhong)采用同種金屬做(zuo)焊絲(si)是成功(gong)的(de)(de),但(dan)是,最(zui)好(hao)還(huan)是采用低碳的(de)(de)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼作為鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊縫的(de)(de)充填金屬。鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊接材料的(de)(de)選擇,見(jian)表2-7。


表 7.jpg

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三、鐵素體不銹鋼的焊(han)接工藝


  為了克服普通(tong)高(gao)鉻(ge)鐵素體不銹(xiu)在焊(han)(han)接(jie)過(guo)程中出現的(de)晶間腐蝕和焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭脆化而引起的(de)冷(leng)裂紋,在焊(han)(han)接(jie)工(gong)藝(yi)上應(ying)采(cai)取(qu)以(yi)下措(cuo)施:


   1. 焊前(qian)預熱


     預熱溫(wen)度為(wei)100℃~200℃,目(mu)的(de)在于(yu)使被焊材料處(chu)于(yu)韌(ren)性(xing)較好的(de)狀態和降低(di)焊接接頭(tou)的(de)應力(li)。隨著鋼中鉻的(de)含量提高(gao),預熱溫(wen)度也應相應提高(gao)。


   2. 焊后熱(re)處(chu)理


    焊后(hou)對(dui)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)區域要進行750℃~800℃退(tui)火處理,使過飽和碳和氨氮完(wan)全析出,使鉻充分(fen)地補充到貧鉻區,以恢復其耐蝕性,同時也(ye)可(ke)改善焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的塑性。值(zhi)得注意的是,退(tui)火后(hou)應快(kuai)冷,以防止475℃脆(cui)性產(chan)生。


  3. 采用(yong)小(xiao)的熱輸人(ren)


    在焊接過程中,應采用小的熱輸入進行施焊,以減少高溫脆化和475℃脆性的影響。


    當選(xuan)用的焊(han)接(jie)材料與母(mu)材金(jin)屬的化(hua)學成分相當時(shi),必須(xu)按(an)上述(shu)工藝(yi)措施進(jin)行。如選(xuan)用奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)材料,則可免除(chu)焊(han)前預熱(re)和焊(han)后熱(re)處(chu)理;但(dan)對于不(bu)含穩(wen)定化(hua)元(yuan)素的鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)來說,熱(re)影響區的粗晶(jing)脆化(hua)和晶(jing)間腐蝕問題不(bu)會因填充材料的改變而變化(hua)。奧氏(shi)體(ti)或奧氏(shi)體(ti)-鐵素體(ti)焊(han)縫金(jin)屬基本上與鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)母(mu)材等強度;但(dan)在(zai)某些腐蝕介質(zhi)中,這種異質(zhi)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的耐蝕性可能低于同質(zhi)的接(jie)頭(tou)。


  極(ji)低碳的(de)(de)高鉻鐵素體不銹鋼板(ban)(ban)厚小于5mm時焊(han)(han)(han)(han)前可不預熱(re),焊(han)(han)(han)(han)后(hou)也(ye)不必(bi)進行熱(re)處理,可使焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭仍(reng)保(bao)持足夠的(de)(de)韌性,耐腐蝕性也(ye)好。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝(yi)的(de)(de)重點(dian)是使焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)金屬中(zhong)碳加氮的(de)(de)含量(liang)不高于母(mu)材(cai)金屬的(de)(de)含量(liang),首先焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料必(bi)須滿足這一(yi)要求。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方(fang)法應(ying)選擇(ze)高能(neng)量(liang)的(de)(de)等離子弧焊(han)(han)(han)(han)和真(zhen)空電子束焊(han)(han)(han)(han)。要求焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料不得(de)污染;焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)熔池、焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)背(bei)面(mian)都要有效保(bao)護,防止空氣的(de)(de)侵入。除采(cai)用(yong)(yong)小的(de)(de)熱(re)輸人(ren)進行焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)外(wai),焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)背(bei)面(mian)可用(yong)(yong)惰性氣體保(bao)護,并最好采(cai)用(yong)(yong)通冷卻水的(de)(de)銅墊(dian)板(ban)(ban),以減(jian)少過熱(re),增加冷卻速度(du)。多層焊(han)(han)(han)(han)時層間溫度(du)要控(kong)制在100℃左右(you)。



四、鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)的焊(han)接(jie)技巧


(1). 采用窄焊道焊接(jie),如小(xiao)的(de)焊接(jie)線能(neng)量(liang)、較快的(de)焊接(jie)速(su)度等;


(2). 使焊絲(si)的(de)受熱末端始終處(chu)在保(bao)護(hu)氣體中;


(3). 采(cai)用先進的焊(han)接技術(shu),如等離(li)子電(dian)弧焊(han)、熔化極電(dian)弧焊(han)等;


(4). 熄弧后應(ying)繼續通(tong)保護氣體(ti),直至(zhi)冷(leng)卻充分;


(5). 用純凈度高的(de)氬(ya)氣保護(hu)焊(han)接熔(rong)池;


(6). 焊縫背(bei)面應采(cai)用惰(duo)性氣體(ti)保護;


(7). 對于多層(ceng)焊接,應(ying)用不銹鋼刷子清除層(ceng)間氧化物。