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(ti)不銹(xiu)鋼不如奧(ao)氏(shi)體不銹鋼好焊,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(bu)銹鋼(gang)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(yi)、鐵素體不銹鋼(gang)焊接方法


 雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素體不銹鋼焊接,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。


 如此看來(lai),焊接方法應選擇高(gao)能量的等離(li)子弧焊和真空(kong)電(dian)子束焊最為合適。同時(shi)要求焊接材料(liao)不得污染;焊接熔池、焊縫背(bei)面都要進行(xing)有(you)效保(bao)護(hu),防(fang)止空(kong)氣的侵入(ru)。除采用(yong)小的熱輸(shu)入(ru)進行(xing)焊接外,焊縫背(bei)面可用(yong)惰性(xing)氣體保(bao)護(hu),并最好采用(yong)水冷銅墊(dian)板,以(yi)減少過(guo)熱,增加冷卻速度,多層焊時(shi)層間溫度要控制(zhi)在100℃左右。



二、鐵(tie)素體不銹鋼焊接材料(liao)


  鐵素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊接(jie)材料的(de)選擇(ze),對鐵素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)焊接(jie)無疑(yi)是非常(chang)重要(yao)的(de)。其(qi)焊接(jie)材料既要(yao)保(bao)證焊接(jie)接(jie)頭的(de)塑性、韌性,即不發生脆化的(de)問(wen)題,又要(yao)保(bao)證鐵素(su)(su)體型不銹(xiu)鋼(gang)(gang)焊接(jie)接(jie)頭具有相(xiang)同于母材的(de)耐腐蝕性。


 在焊接(jie)鐵素體不銹鋼時,通常(chang)可以采用兩種焊接(jie)材(cai)料:


  1. 與母材相(xiang)同類(lei)型的(de)焊接材料


      如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用00Cr13Nb焊絲,0Cr17、0Cr17Ti使用1Cr17(Ti)焊絲。在(zai)要求焊縫(feng)金屬與母材有(you)相同的導電、導磁(ci)及力學性(xing)能和表面(mian)色澤時應使用同材質的焊接(jie)材料。


  2. 采用奧氏(shi)體焊接材料或鎳基合(he)金


   采用(yong)奧氏體(ti)(ti)焊(han)接(jie)材料(liao)或鎳基合(he)金,實質(zhi)上(shang)是異種鋼焊(han)接(jie),可以提高焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)韌性(xing),免除焊(han)前(qian)預熱和焊(han)后熱處理(li)。由于鐵素體(ti)(ti)焊(han)接(jie)材料(liao)的(de)熔(rong)(rong)敷金屬韌性(xing)太低,加(jia)上(shang)添(tian)加(jia)的(de)鋁(lv)與鈦等鐵素體(ti)(ti)形成元素難以有效地(di)過渡到(dao)熔(rong)(rong)池中去(qu),因此鐵素體(ti)(ti)焊(han)接(jie)材料(liao)的(de)應用(yong)受到(dao)一定的(de)限制。


  盡管(guan)在一(yi)些(xie)例子中采用同種金屬做焊(han)絲是成(cheng)功的(de),但是,最好還(huan)是采用低碳的(de)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼作為鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)縫的(de)充(chong)填金屬。鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接材料的(de)選擇,見表2-7。


表 7.jpg

表 7.1.jpg



三、鐵素體不銹鋼的(de)焊接(jie)工藝


  為(wei)了克服普通高鉻(ge)鐵素體不銹在(zai)焊接(jie)過程中出現的晶間(jian)腐蝕和焊接(jie)接(jie)頭脆化而(er)引起的冷裂紋,在(zai)焊接(jie)工藝上應(ying)采(cai)取(qu)以下措施:


   1. 焊前預熱


     預熱溫度為(wei)100℃~200℃,目的(de)(de)在于使被焊材料處(chu)于韌性較好的(de)(de)狀態和降低焊接(jie)接(jie)頭的(de)(de)應力(li)。隨(sui)著鋼(gang)中鉻的(de)(de)含量提高,預熱溫度也(ye)應相應提高。


   2. 焊后熱處理


    焊(han)(han)后(hou)對焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭區(qu)域要(yao)進行(xing)750℃~800℃退火(huo)處理,使(shi)過飽和碳(tan)和氨氮完全析出,使(shi)鉻充分地補充到(dao)貧鉻區(qu),以恢復其耐蝕性,同時也可改(gai)善(shan)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的塑性。值得(de)注意的是,退火(huo)后(hou)應快冷,以防(fang)止475℃脆性產生。


  3. 采用小的熱輸人


    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(xing)的影響。


    當選(xuan)用(yong)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)與母(mu)材(cai)金屬的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學成分相當時,必須按上(shang)述工藝措施進行(xing)。如選(xuan)用(yong)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)材(cai)料(liao),則可免除(chu)焊(han)前預熱(re)和焊(han)后(hou)熱(re)處理;但(dan)對于不(bu)(bu)含穩定化(hua)(hua)元素(su)的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)來說,熱(re)影響區的(de)(de)(de)粗晶(jing)脆化(hua)(hua)和晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)問題(ti)不(bu)(bu)會(hui)因填充(chong)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)改變而(er)變化(hua)(hua)。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)或(huo)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)焊(han)縫金屬基本上(shang)與鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼母(mu)材(cai)等強度;但(dan)在(zai)某些腐蝕(shi)介質(zhi)(zhi)中,這種異質(zhi)(zhi)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性可能(neng)低(di)于同質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)。


  極低(di)碳(tan)的(de)(de)高(gao)(gao)鉻鐵素體不(bu)銹鋼板厚(hou)小(xiao)于5mm時(shi)焊(han)(han)(han)前可不(bu)預熱(re),焊(han)(han)(han)后也不(bu)必(bi)進行(xing)熱(re)處理,可使焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭仍(reng)保持足夠的(de)(de)韌性,耐腐蝕性也好。焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝的(de)(de)重點是使焊(han)(han)(han)縫金屬中碳(tan)加氮(dan)的(de)(de)含(han)量不(bu)高(gao)(gao)于母材金屬的(de)(de)含(han)量,首先焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料必(bi)須滿足這一要求。焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方法應選擇高(gao)(gao)能量的(de)(de)等離子弧焊(han)(han)(han)和真空(kong)(kong)電子束(shu)焊(han)(han)(han)。要求焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料不(bu)得污染;焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熔(rong)池、焊(han)(han)(han)縫背面都(dou)要有效保護,防止空(kong)(kong)氣的(de)(de)侵入。除(chu)采用(yong)小(xiao)的(de)(de)熱(re)輸(shu)人(ren)進行(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)外,焊(han)(han)(han)縫背面可用(yong)惰性氣體保護,并最好采用(yong)通冷卻水的(de)(de)銅(tong)墊(dian)板,以減少過熱(re),增加冷卻速度(du)。多(duo)層焊(han)(han)(han)時(shi)層間(jian)溫度(du)要控制(zhi)在(zai)100℃左右。



四、鐵素體不銹鋼的焊接(jie)技巧


(1). 采用窄焊道焊接(jie),如小的(de)焊接(jie)線能量、較快的(de)焊接(jie)速度(du)等;


(2). 使焊絲的受熱末端始終(zhong)處在保護氣(qi)體中;


(3). 采(cai)用先進(jin)的焊接技(ji)術(shu),如等離子電弧(hu)焊、熔化極電弧(hu)焊等;


(4). 熄(xi)弧后應繼續通保(bao)護(hu)氣體(ti),直至(zhi)冷卻充分;


(5). 用純凈度高的氬氣保護(hu)焊接熔池;


(6). 焊縫背面應采用惰性氣體保護;


(7). 對于多層(ceng)(ceng)焊(han)接(jie),應用(yong)不銹鋼刷(shua)子清除層(ceng)(ceng)間氧化物。