為了克服普通純度高鉻鐵素體型不銹(xiu)鋼管(guan)在焊接過程中出現的晶間腐蝕和焊接接頭脆化而引起的冷裂紋,在焊接工藝上應采取以下措施:
1. 預(yu)熱
鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼管(guan)在(zai)(zai)室溫時韌(ren)性(xing)較低,焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)易形成高溫脆(cui)化,在(zai)(zai)一定(ding)條(tiao)件下可(ke)(ke)能產生裂紋。通過預(yu)熱(re)(re),使(shi)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)處(chu)于富有(you)韌(ren)性(xing)的(de)狀態下施焊(han)(han),能有(you)效地防止(zhi)裂紋的(de)產生;但(dan)是,焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時的(de)熱(re)(re)循環又(you)會使(shi)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)近縫區的(de)晶(jing)粒急劇長(chang)大粗化,從而引起(qi)脆(cui)化。為此,預(yu)熱(re)(re)溫度(du)的(de)選(xuan)擇(ze)要慎重,一般控制在(zai)(zai)100~150℃,目的(de)在(zai)(zai)于使(shi)被(bei)焊(han)(han)材(cai)料處(chu)于韌(ren)性(xing)較好的(de)狀態和降(jiang)低焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)的(de)應力。隨著(zhu)母(mu)材(cai)金屬中含(han)鉻量的(de)提高,預(yu)熱(re)(re)溫度(du)可(ke)(ke)相應提高。預(yu)熱(re)(re)溫度(du)過高,又(you)會使(shi)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)過熱(re)(re)而脆(cui)硬。
2. 焊接材(cai)料(liao)的選擇
最好選用含有Ti、Nb穩定化元素的高純鐵素體不銹鋼管焊接材料,以防止多層多道焊接時產生敏化,以及焊縫金屬吸收焊接氣氛中的C和N后造成晶間腐蝕。控制焊縫中 Ni、Cu和Mo的含量,防止Ni、Cu和Mo含量超過臨界值,接頭在氯離子介質中產生應力腐蝕。
可以焊(han)前預熱(re)(re)或(huo)焊(han)后進(jin)行熱(re)(re)處(chu)理(li)的焊(han)接(jie)(jie)構件,可選(xuan)用與(yu)母材(cai)(cai)(cai)金屬化學成分相同的焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料;對于不(bu)允許預熱(re)(re)或(huo)焊(han)后不(bu)能(neng)進(jin)行熱(re)(re)處(chu)理(li)的焊(han)接(jie)(jie)構件,應(ying)選(xuan)用奧氏體不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)(cai)料,以保證焊(han)縫具有良好的塑性和韌性。
當(dang)采用同質(zhi)的焊接(jie)(jie)材料時,接(jie)(jie)頭(tou)的耐腐蝕性(xing)(xing)能(neng)與鐵素體(ti)母材接(jie)(jie)近,但焊縫金屬晶粒(li)為粗大的鐵素體(ti)組織(zhi),韌(ren)性(xing)(xing)很差。須通(tong)過焊后(hou)熱處理(li),使焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的塑性(xing)(xing)得到改善,韌(ren)性(xing)(xing)略有提(ti)高。
3. 475℃脆性的防止(zhi)
475℃脆性是高鉻鐵素體不銹鋼管焊接時的主要問題之一。焊接時采取小的熱輸入,窄道焊接并控制道間溫度,縮短鐵素體不銹鋼焊接接頭在這個溫度區間的停留時間,以防止475℃脆性的產生。
一旦(dan)出現475℃脆性(xing),可以(yi)在600℃以(yi)上溫度短時間加熱(re),再以(yi)較快的速度冷卻(que),給(gei)予(yu)消(xiao)除(chu)。
4. 焊后熱處理
對于同質材料焊成的鐵素體不銹鋼管焊接接頭,熱處理的目的是使焊接接頭組織均勻化,使過飽和碳和氮完全析出,鉻來得及補充到貧鉻區,以恢復其耐蝕性;同時也可改善焊接接頭的塑性,從而提高其塑性及耐蝕性。焊后熱處理溫度為750~800℃,是一般的回火溫度,實際上是空冷的退火處理。值得注意的是,退火后應快冷,以防止475℃脆性產生。
5. 熱輸(shu)入(ru)
在(zai)焊接過程中(zhong),應采用小的(de)熱輸人進行(xing)施焊,以(yi)減少高溫脆化和(he)475℃脆性的(de)影響(xiang)。
當選用的焊接材料與母材金屬的化學成分相當時,必須按上述工藝措施進行。如選用奧氏體不銹(xiu)鋼焊接材料,則可免除焊前預熱和焊后熱處理,但對于不含穩定化元素的鐵素體型不銹鋼管(guan)焊接接頭來說,熱影響區的粗晶脆化和晶間腐蝕問題不會因填充材料改變而變化。奧氏體或奧氏體-鐵素體焊縫金屬基本上與鐵素體型不銹鋼母材等強度;但在某些腐蝕介質中,這種異質焊接接頭的耐蝕性可能低于同質的接頭。