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(xiu)鋼不如奧氏體不(bu)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(su)體不銹鋼焊(han)接方法


 雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素(su)體不銹鋼焊(han)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,焊(han)(han)接(jie)(jie)方法應選擇高能量(liang)的等離子(zi)弧焊(han)(han)和真空電(dian)子(zi)束焊(han)(han)最為合適。同(tong)時要(yao)求焊(han)(han)接(jie)(jie)材料不得污染;焊(han)(han)接(jie)(jie)熔(rong)池、焊(han)(han)縫(feng)背(bei)面都要(yao)進行有效保護(hu)(hu),防止空氣的侵入。除(chu)采用(yong)小的熱輸入進行焊(han)(han)接(jie)(jie)外,焊(han)(han)縫(feng)背(bei)面可用(yong)惰性氣體保護(hu)(hu),并最好采用(yong)水冷銅墊板,以減(jian)少過(guo)熱,增(zeng)加冷卻速(su)度,多(duo)層焊(han)(han)時層間溫度要(yao)控制在100℃左右。



二(er)、鐵素體不銹鋼焊接材料(liao)


  鐵素體不銹鋼焊(han)(han)接(jie)材料(liao)的選擇(ze),對鐵素體不銹鋼的焊(han)(han)接(jie)無疑是非常重(zhong)要(yao)的。其焊(han)(han)接(jie)材料(liao)既要(yao)保證焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的塑性、韌(ren)性,即(ji)不發生脆化的問題(ti),又(you)要(yao)保證鐵素體型(xing)不銹鋼焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭具有相(xiang)同于母材的耐腐蝕(shi)性。


 在焊接鐵素體不(bu)銹鋼(gang)時(shi),通常可(ke)以采用兩種(zhong)焊接材料:


  1. 與母(mu)材相(xiang)同類型的焊接材料


      如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用(yong)00Cr13Nb焊絲(si)(si),0Cr17、0Cr17Ti使用(yong)1Cr17(Ti)焊絲(si)(si)。在要求焊縫金(jin)屬與母材(cai)有相(xiang)同(tong)的導電(dian)、導磁及力學性能和表面(mian)色澤時(shi)應(ying)使用(yong)同(tong)材(cai)質(zhi)的焊接材(cai)料。


  2. 采用奧氏(shi)體焊接材(cai)料或(huo)鎳基合金


   采(cai)用(yong)奧氏體焊(han)(han)接(jie)材(cai)料或鎳基(ji)合金,實質上(shang)是(shi)異種鋼焊(han)(han)接(jie),可以提(ti)高焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)韌(ren)性,免除(chu)焊(han)(han)前預熱和(he)焊(han)(han)后熱處理。由于鐵素(su)(su)體焊(han)(han)接(jie)材(cai)料的(de)熔敷金屬韌(ren)性太低,加上(shang)添加的(de)鋁與(yu)鈦等鐵素(su)(su)體形(xing)成(cheng)元素(su)(su)難以有(you)效(xiao)地過渡到熔池中去,因此鐵素(su)(su)體焊(han)(han)接(jie)材(cai)料的(de)應用(yong)受(shou)到一定的(de)限(xian)制。


  盡管在一些例子中(zhong)采用同種金屬做(zuo)焊(han)(han)絲是(shi)(shi)成(cheng)功的(de),但(dan)是(shi)(shi),最好還是(shi)(shi)采用低(di)碳的(de)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼作為鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)縫的(de)充填金屬。鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)接材料的(de)選擇,見表2-7。


表 7.jpg

表 7.1.jpg



三(san)、鐵素(su)體不銹鋼的焊接工藝(yi)


  為了克服普通高鉻鐵素體不銹在焊接過程(cheng)中(zhong)出現的晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)和(he)焊接接頭脆化而引起的冷裂紋,在焊接工藝上應(ying)采取以下措施:


   1. 焊前預熱


     預熱溫(wen)度為(wei)100℃~200℃,目(mu)的(de)在(zai)于使被焊(han)材料處于韌性較好(hao)的(de)狀態(tai)和(he)降低焊(han)接接頭(tou)的(de)應(ying)力(li)。隨著鋼(gang)中鉻的(de)含量提高,預熱溫(wen)度也應(ying)相應(ying)提高。


   2. 焊后(hou)熱(re)處理(li)


    焊(han)后對焊(han)接(jie)接(jie)頭區域(yu)要(yao)進(jin)行750℃~800℃退火(huo)處理,使過飽和(he)碳和(he)氨(an)氮完全析出,使鉻充(chong)分地補充(chong)到貧鉻區,以恢復其耐蝕性,同時(shi)也可改善焊(han)接(jie)接(jie)頭的塑性。值得注意的是,退火(huo)后應快冷,以防止475℃脆性產生。


  3. 采用(yong)小的熱(re)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℃脆性的影響。


    當選用的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料與(yu)母(mu)材(cai)金屬的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學成分相當時,必須按上述(shu)工藝措施(shi)進(jin)行。如(ru)選用奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料,則可免除焊(han)(han)(han)(han)前預熱(re)和焊(han)(han)(han)(han)后熱(re)處理;但對于不(bu)含穩定化(hua)(hua)(hua)元素的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)來說,熱(re)影響區的(de)(de)粗晶脆化(hua)(hua)(hua)和晶間腐(fu)蝕(shi)問題(ti)不(bu)會因填(tian)充材(cai)料的(de)(de)改變(bian)而變(bian)化(hua)(hua)(hua)。奧(ao)氏體(ti)或奧(ao)氏體(ti)-鐵(tie)素體(ti)焊(han)(han)(han)(han)縫金屬基本(ben)上與(yu)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼母(mu)材(cai)等強度;但在某些腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)(zhi)中(zhong),這種異(yi)質(zhi)(zhi)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)耐蝕(shi)性可能低于同質(zhi)(zhi)的(de)(de)接(jie)頭(tou)。


  極(ji)低碳的(de)(de)(de)高鉻鐵素體不(bu)(bu)(bu)銹鋼板(ban)厚小于5mm時(shi)焊(han)前可不(bu)(bu)(bu)預熱,焊(han)后(hou)也(ye)不(bu)(bu)(bu)必(bi)進行熱處理,可使焊(han)接接頭仍保持足(zu)夠的(de)(de)(de)韌性(xing),耐(nai)腐蝕性(xing)也(ye)好(hao)(hao)。焊(han)接工藝的(de)(de)(de)重點是使焊(han)縫金屬中(zhong)碳加氮(dan)的(de)(de)(de)含量不(bu)(bu)(bu)高于母材金屬的(de)(de)(de)含量,首先(xian)焊(han)接材料必(bi)須滿足(zu)這一要求。焊(han)接方法應選擇高能量的(de)(de)(de)等離子弧焊(han)和真(zhen)空(kong)電子束焊(han)。要求焊(han)接材料不(bu)(bu)(bu)得污染;焊(han)接熔池、焊(han)縫背(bei)(bei)面都要有效保護,防止空(kong)氣的(de)(de)(de)侵入。除采用小的(de)(de)(de)熱輸人進行焊(han)接外,焊(han)縫背(bei)(bei)面可用惰性(xing)氣體保護,并(bing)最好(hao)(hao)采用通冷卻水的(de)(de)(de)銅(tong)墊板(ban),以(yi)減少過熱,增加冷卻速度。多層(ceng)焊(han)時(shi)層(ceng)間溫度要控制在100℃左右(you)。



四、鐵素體(ti)不銹鋼(gang)的(de)焊接技巧(qiao)


(1). 采用(yong)窄(zhai)焊(han)道焊(han)接,如小的焊(han)接線能量、較快的焊(han)接速度等;


(2). 使焊(han)絲的受熱末端(duan)始終處在(zai)保護氣體中;


(3). 采用(yong)先進(jin)的(de)焊(han)接技術,如等(deng)離(li)子電弧(hu)焊(han)、熔化極電弧(hu)焊(han)等(deng);


(4). 熄(xi)弧后應繼續通保護氣體,直至冷卻充(chong)分;


(5). 用純凈度(du)高(gao)的氬氣保護焊接熔池;


(6). 焊縫背面(mian)應(ying)采用惰性(xing)氣體保護;


(7). 對于多層(ceng)焊接,應(ying)用不銹鋼刷子清除(chu)層(ceng)間氧化(hua)物。