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(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)不如奧氏體(ti)不銹鋼好焊,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(xiu)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、鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼焊接方法(fa)
雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)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。
如此看來(lai),焊(han)(han)接(jie)(jie)方法應選擇高(gao)能量的(de)等離子弧焊(han)(han)和(he)真(zhen)空電子束焊(han)(han)最(zui)為合適。同時要求焊(han)(han)接(jie)(jie)材料不得污染;焊(han)(han)接(jie)(jie)熔池、焊(han)(han)縫(feng)背面都要進行有效保護,防止(zhi)空氣的(de)侵入。除采用(yong)(yong)小(xiao)的(de)熱(re)輸入進行焊(han)(han)接(jie)(jie)外(wai),焊(han)(han)縫(feng)背面可(ke)用(yong)(yong)惰(duo)性氣體保護,并最(zui)好采用(yong)(yong)水(shui)冷(leng)(leng)銅墊板,以(yi)減少過熱(re),增加冷(leng)(leng)卻(que)速度(du),多(duo)層(ceng)焊(han)(han)時層(ceng)間溫度(du)要控制在100℃左右(you)。
二、鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼焊接材料(liao)
鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)焊接材料(liao)的選擇,對鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的焊接無疑是非(fei)常重(zhong)要(yao)的。其焊接材料(liao)既要(yao)保證焊接接頭的塑性(xing)、韌性(xing),即不發(fa)生脆(cui)化的問(wen)題,又要(yao)保證鐵素體(ti)型不銹(xiu)鋼(gang)焊接接頭具(ju)有相同(tong)于母材的耐腐(fu)蝕性(xing)。
在焊接鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)時(shi),通常(chang)可(ke)以采用(yong)兩種(zhong)焊接材料:
1. 與母材(cai)相同類(lei)型的焊接材(cai)料(liao)
如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用00Cr13Nb焊(han)絲,0Cr17、0Cr17Ti使(shi)用1Cr17(Ti)焊(han)絲。在(zai)要求焊(han)縫金屬與母材(cai)有相同的導電、導磁及力學性能和(he)表(biao)面色澤時應使(shi)用同材(cai)質的焊(han)接材(cai)料。
2. 采用(yong)奧氏體焊接材料(liao)或鎳基合金
采(cai)用奧氏(shi)體焊接材料(liao)或鎳基(ji)合金,實質上(shang)(shang)是(shi)異(yi)種鋼焊接,可(ke)以提高焊接接頭(tou)的(de)韌(ren)性,免(mian)除焊前預熱和焊后(hou)熱處理。由于(yu)鐵(tie)素體焊接材料(liao)的(de)熔敷金屬韌(ren)性太低,加上(shang)(shang)添加的(de)鋁與鈦等(deng)鐵(tie)素體形(xing)成元素難以有(you)效地過渡到熔池(chi)中去,因此鐵(tie)素體焊接材料(liao)的(de)應用受到一定的(de)限制。
盡管在一些例子中采(cai)用同種金(jin)屬(shu)(shu)做焊絲是(shi)(shi)成功(gong)的,但(dan)是(shi)(shi),最(zui)好還是(shi)(shi)采(cai)用低(di)碳的奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)作為(wei)鐵素(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊縫的充填(tian)金(jin)屬(shu)(shu)。鐵素(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊接材料的選(xuan)擇,見表(biao)2-7。


三、鐵素體不(bu)銹鋼的焊接工藝
為了克服普通高鉻(ge)鐵素體(ti)不銹(xiu)在焊接(jie)(jie)過(guo)程中出現的晶間腐蝕和焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭脆化而引起(qi)的冷(leng)裂紋,在焊接(jie)(jie)工藝上應采(cai)取(qu)以(yi)下措(cuo)施:
1. 焊(han)前預熱
預(yu)熱(re)溫度為100℃~200℃,目的在于使被焊(han)材料處(chu)于韌性(xing)較(jiao)好的狀態和降低(di)焊(han)接(jie)接(jie)頭的應力(li)。隨(sui)著鋼(gang)中(zhong)鉻的含量提高,預(yu)熱(re)溫度也應相應提高。
2. 焊后(hou)熱處理
焊(han)后(hou)對(dui)焊(han)接接頭(tou)(tou)區(qu)域(yu)要進行(xing)750℃~800℃退火處理,使過飽和碳和氨氮完全析出,使鉻充分地補充到貧(pin)鉻區(qu),以恢復其耐蝕(shi)性,同時也可改(gai)善焊(han)接接頭(tou)(tou)的塑性。值得注意(yi)的是,退火后(hou)應快冷,以防止(zhi)475℃脆性產(chan)生。
3. 采用小(xiao)的熱(re)輸(shu)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(cui)性的影響。
當(dang)選(xuan)用的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)與母材(cai)(cai)(cai)金屬的(de)化(hua)學(xue)成分相當(dang)時,必(bi)須按(an)上(shang)述工藝(yi)措施進行。如選(xuan)用奧(ao)(ao)氏體(ti)不銹鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao),則可免除焊(han)(han)前(qian)預熱(re)和焊(han)(han)后熱(re)處理;但(dan)對于(yu)不含(han)穩定化(hua)元素(su)的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)來說,熱(re)影(ying)響區的(de)粗晶脆化(hua)和晶間腐(fu)蝕問題不會因填充材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)改變(bian)而變(bian)化(hua)。奧(ao)(ao)氏體(ti)或奧(ao)(ao)氏體(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)焊(han)(han)縫金屬基本上(shang)與鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼母材(cai)(cai)(cai)等強度;但(dan)在(zai)某些腐(fu)蝕介質(zhi)中,這種異(yi)質(zhi)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)耐蝕性可能低(di)于(yu)同質(zhi)的(de)接(jie)(jie)頭(tou)。
極低碳的(de)(de)(de)高鉻鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹鋼板厚(hou)小(xiao)于5mm時焊(han)前可(ke)不(bu)(bu)預熱,焊(han)后(hou)也不(bu)(bu)必(bi)進(jin)行熱處理,可(ke)使(shi)焊(han)接(jie)接(jie)頭仍保(bao)(bao)持足(zu)夠的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)(xing),耐腐蝕性(xing)(xing)也好。焊(han)接(jie)工藝的(de)(de)(de)重點是使(shi)焊(han)縫金(jin)屬中(zhong)碳加(jia)(jia)氮的(de)(de)(de)含量不(bu)(bu)高于母材金(jin)屬的(de)(de)(de)含量,首先焊(han)接(jie)材料(liao)必(bi)須滿(man)足(zu)這(zhe)一要(yao)(yao)求。焊(han)接(jie)方(fang)法(fa)應選擇高能量的(de)(de)(de)等(deng)離子(zi)弧(hu)焊(han)和真空電子(zi)束焊(han)。要(yao)(yao)求焊(han)接(jie)材料(liao)不(bu)(bu)得污染;焊(han)接(jie)熔池、焊(han)縫背(bei)(bei)面都(dou)要(yao)(yao)有效保(bao)(bao)護,防止空氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)侵入。除采用小(xiao)的(de)(de)(de)熱輸(shu)人進(jin)行焊(han)接(jie)外(wai),焊(han)縫背(bei)(bei)面可(ke)用惰性(xing)(xing)氣(qi)(qi)體(ti)保(bao)(bao)護,并最(zui)好采用通冷卻(que)(que)水(shui)的(de)(de)(de)銅墊板,以減少過熱,增(zeng)加(jia)(jia)冷卻(que)(que)速度。多層(ceng)焊(han)時層(ceng)間溫(wen)度要(yao)(yao)控制在100℃左右(you)。
四、鐵素體不(bu)銹鋼(gang)的焊(han)接技巧
(1). 采用窄焊道焊接(jie)(jie),如小(xiao)的(de)(de)焊接(jie)(jie)線(xian)能量(liang)、較快的(de)(de)焊接(jie)(jie)速度等;
(2). 使焊絲的(de)受熱末端始終(zhong)處在保護氣體中;
(3). 采(cai)用先進的焊接技術,如等離(li)子電弧焊、熔化(hua)極電弧焊等;
(4). 熄弧后(hou)應(ying)繼續通保護氣(qi)體,直至冷卻(que)充分;
(5). 用純凈(jing)度高的氬(ya)氣保(bao)護焊接熔池;
(6). 焊縫背面應采用惰(duo)性氣體保(bao)護;
(7). 對(dui)于(yu)多(duo)層(ceng)焊接,應用不(bu)銹鋼刷子清(qing)除層(ceng)間氧化(hua)物。
