雙相不銹鋼具有良好的焊接性,選用合適的焊接材料不會發生焊接熱裂紋和冷裂紋。焊接接頭力學性能也令人滿意,除了焊接接頭具有良好的耐應力腐蝕能力外,其耐點蝕性能和耐縫隙腐蝕(shi)能力也均優于奧氏體不銹鋼焊接接頭,抗晶間腐(fu)蝕(shi)能力比奧氏體不銹鋼稍有遜色。但是,焊接接頭近縫區受到焊接熱循環的影響,其過熱區段的鐵素體晶粒不可避免地會粗大,從而將降低該區段的耐蝕性。對此,應從焊接工藝方面采取改善措施。


  雙相不銹鋼優良性能的本質在于其化學成分和金相組織,其兩相的比例及分布狀態是決定其性能的最基本因素。


  奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼或(huo)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼經受熱循環時(shi),通(tong)常沒有(you)激烈(lie)的(de)(de)組(zu)織(zhi)變化,只是有(you)可能析出少許的(de)(de)第二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),如(ru)碳化物、氮化物或(huo)σ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等,在某些非(fei)穩定奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼中有(you)可能出現百(bai)分(fen)之幾(ji)的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼則不(bu)同,如(ru)圖4-6所示的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖表明,在1000℃以下平衡相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例為(wei)50/50左右的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼,隨著溫度(du)的(de)(de)升高,奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)逐(zhu)(zhu)步(bu)減少而鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)則逐(zhu)(zhu)步(bu)增多,被加熱到1350℃以上至固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線溫度(du)區(qu)間(jian),其平衡組(zu)織(zhi)的(de)(de)體(ti)(ti)(ti)積分(fen)數轉變為(wei)100%的(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)。


圖 6.jpg



1. 焊縫的成分和組織


  從圖4-6中(zhong)可知(zhi),由(you)于(yu)金屬熔化后(hou)結晶所生成的(de)金相(xiang)組織通(tong)常是體(ti)積分數為100%的(de)鐵素體(ti),而且(qie)隨后(hou)的(de)冷卻過程中(zhong),來不及(ji)發生奧氏體(ti)的(de)析出(chu)。所以,即使是在大(da)大(da)降低焊(han)(han)縫的(de)冷卻速(su)度(暫不說這將(jiang)對(dui)(dui)熱影響(xiang)性能產生不利影響(xiang)),奧氏體(ti)相(xiang)的(de)份額也不能增大(da)多(duo)少,根本無(wu)法解決鐵素體(ti)占絕對(dui)(dui)優勢(shi)的(de)問題(ti)。這樣的(de)焊(han)(han)縫金屬不僅耐蝕(shi)性低下,而且(qie)塑性也不良。這一(yi)現(xian)象(xiang)在焊(han)(han)接其(qi)他牌號的(de)雙相(xiang)不銹鋼時,也會不同程度的(de)出(chu)現(xian)。


  總之,相比例是決定雙相不銹鋼性(xing)能的(de)(de)至(zhi)關重(zhong)要的(de)(de)因素。為了得到相組成比例較(jiao)為理想的(de)(de)焊縫金屬(shu),要采取以(yi)下措(cuo)施:


     ①. 增加焊縫金(jin)(jin)(jin)屬中奧(ao)氏體(ti)化合金(jin)(jin)(jin)元素(su)。例如,用氮對焊縫金(jin)(jin)(jin)屬合金(jin)(jin)(jin)化,或將其成分(fen)中鎳(nie)質(zhi)量分(fen)數提高到10%左右。這(zhe)樣就可能(neng)獲得奧(ao)氏體(ti)體(ti)積分(fen)數不少于30%~40%的(de)焊縫金(jin)(jin)(jin)屬。


    ②. 通過(guo)焊(han)接工藝(例如小的(de)熱輸入(ru))來(lai)獲取比較細小的(de)、比較均勻(yun)的(de)兩相混合組織,有利于提高焊(han)縫的(de)多方面(mian)性能(neng)。


  焊縫(feng)(feng)(feng)金屬受到隨后焊道的熱(re)影響,其中的二次轉變奧氏體含量有(you)所(suo)上升。因此,有(you)時可以(yi)利用“退(tui)火”焊縫(feng)(feng)(feng)來改(gai)善(shan)焊縫(feng)(feng)(feng)性能(neng),例(li)如,在薄板(ban)焊縫(feng)(feng)(feng)的背面(mian)加(jia)“退(tui)火”焊縫(feng)(feng)(feng)來改(gai)善(shan)正面(mian)焊縫(feng)(feng)(feng)的性能(neng)。但(dan)焊后需要將“退(tui)火”焊縫(feng)(feng)(feng)打(da)磨掉,這(zhe)種辦法則由于費工時,只有(you)在特(te)殊情況下才被采用。



2. 精熱影唱想(xiang)入米取的工藝措施


  在焊(han)接(jie)過程中(zhong),由于(yu)(yu)焊(han)接(jie)加熱(re)(re)的快速性和(he)短暫(zan)(zan)性,鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)+奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)轉變(bian)成鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)的相(xiang)(xiang)變(bian)并不能完(wan)成。在焊(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)組(zu)織(zhi)中(zhong)尚存(cun)有相(xiang)(xiang)當(dang)(dang)數量的奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti),金(jin)屬(shu)(shu)就(jiu)開(kai)始(shi)了(le)降溫(wen)(wen)(wen)。待降溫(wen)(wen)(wen)到某平衡溫(wen)(wen)(wen)度(du)以下,金(jin)屬(shu)(shu)組(zu)織(zhi)又會(hui)發(fa)生逆(ni)轉變(bian)即鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)轉為(wei)二次(ci)(ci)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)。同(tong)樣由于(yu)(yu)熱(re)(re)循(xun)環的短暫(zan)(zan),再加之(zhi)此時(shi)溫(wen)(wen)(wen)度(du)已降得(de)較(jiao)低,該逆(ni)轉變(bian)為(wei)二次(ci)(ci)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)的數量也不會(hui)很多,因此該區中(zhong)的鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)份額(e)占得(de)較(jiao)大而(er)(er)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)份額(e)較(jiao)少。而(er)(er)且,此時(shi)的兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)狀態已大大不同(tong)于(yu)(yu)原先(xian)的排列。原先(xian)軋制狀態下成條帶狀的同(tong)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)混(hun)存(cun)的鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti),向等軸(zhou)(zhou)狀結晶發(fa)展、長大;而(er)(er)原來呈(cheng)條帶狀的奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)走向消失,冷卻過程中(zhong)從鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)中(zhong)轉變(bian)出(chu)來的二次(ci)(ci)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)則(ze)呈(cheng)雜亂(luan)的竹葉狀在鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)晶間和(he)晶內先(xian)后出(chu)現。所以說(shuo)在焊(han)接(jie)熱(re)(re)影響區段的組(zu)織(zhi)劣化不僅(jin)表現為(wei)相(xiang)(xiang)比(bi)例失調(diao),而(er)(er)且還失去(qu)了(le)最有利于(yu)(yu)阻礙(ai)應力腐蝕裂(lie)紋擴展的兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)分布狀況(kuang)-兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)呈(cheng)條帶疊置狀。應當(dang)(dang)注(zhu)意,一旦形成了(le)粗(cu)大的等軸(zhou)(zhou)晶,就(jiu)很難通過熱(re)(re)處理或其他措施予以恢復。


  

為了使焊接接頭熱影(ying)響區(qu)各項性(xing)能指標(biao)與(yu)其他部位相(xiang)同,可采取下列措(cuo)施(shi):


   a. 一定要用盡量小的熱(re)輸大施焊。一旦由于過(guo)熱(re)會(hui)導(dao)致形成大晶粒鐵素體,就很(hen)難(nan)保持或(huo)恢(hui)復雙相不銹鋼(gang)的優良性能。


   b. 為使焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的熱影響區的相比例與母材相當,可對焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭通過固溶(rong)處理來實現,但費工、費時(shi),還消耗大量能源(yuan)以及(ji)引(yin)起結構變形(xing)等問題,很難達(da)到理想的效果(guo)。


   c. 通過對焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭進行再一次的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)循(xun)環,使焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)影響(xiang)(xiang)區(qu)的奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相進一步(bu)析出,增加(jia)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)金屬相數(shu)量且能(neng)細化鐵素體(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒,減少(shao)碳化物和氮化物從晶(jing)(jing)內和晶(jing)(jing)界析出。采用的方法是對接(jie)(jie)觸介質(zhi)的焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)先進行施焊(han)(han)(han)。對于單道焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng),則(ze)在(zai)非(fei)接(jie)(jie)觸工(gong)作介質(zhi)面的焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)上,加(jia)焊(han)(han)(han)一層工(gong)藝焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng),若焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的余(yu)高超標時,應(ying)修磨焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)高度;對于多(duo)層焊(han)(han)(han)時,除了用小的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)輸(shu)入的多(duo)層多(duo)道焊(han)(han)(han)外,必(bi)要時也(ye)可(ke)以增加(jia)工(gong)藝焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)來改(gai)善(shan)工(gong)作焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的熱(re)影響(xiang)(xiang)區(qu)性能(neng)。


   d. 采用奧氏(shi)體相占(zhan)比例(li)(li)大的焊接(jie)材(cai)料(liao),來提高(gao)焊縫(feng)金(jin)屬中奧氏(shi)體的比例(li)(li),對提高(gao)焊縫(feng)金(jin)屬的塑性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)和(he)耐蝕性(xing)(xing)均是有益的。






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