對于用同質焊接材料焊接馬氏體不銹鋼管時,預熱是防止冷裂紋的重要措施,鋼的淬硬性愈大,焊接接頭的拘束度也愈大,則預熱溫度應選高些,一般為160~320℃。多層焊時仍需保持道間溫度,焊后還要進行熱處理。
不(bu)論采用焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)、熔(rong)化極氣(qi)體保護焊(han)(han)還是埋(mai)弧焊(han)(han)等焊(han)(han)接(jie)(jie)方法,焊(han)(han)前(qian)均(jun)需預(yu)熱(re),預(yu)熱(re)溫度與鋼(gang)中(zhong)碳含量有關,詳見(jian)表6-1。馬氏體不(bu)銹鋼(gang)管(guan)焊(han)(han)后(hou)(hou)需要熱(re)處(chu)理,焊(han)(han)后(hou)(hou)熱(re)處(chu)理的(de)(de)作(zuo)用是消除或降低殘余應力,降低焊(han)(han)縫(feng)金屬與熱(re)影響區的(de)(de)硬度,改善焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)韌性,同(tong)時減少焊(han)(han)接(jie)(jie)殘余應力。對(dui)(dui)于剛度小的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)構件,焊(han)(han)后(hou)(hou)可以在冷至(zhi)室溫后(hou)(hou)再熱(re)處(chu)理。對(dui)(dui)于大厚度的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)件,特(te)別是鋼(gang)材中(zhong)含碳量較高(gao)時,需要采用復雜的(de)(de)熱(re)處(chu)理工藝。
一、預(yu)熱溫度的選(xuan)擇
焊接(jie)馬氏體(ti)不銹鋼管(guan)時,若選(xuan)用與(yu)母材金屬成分相(xiang)同(tong)的焊接(jie)材料時,為了防(fang)止焊接(jie)接(jie)頭形成冷裂紋,焊前必須預熱(re)。預熱(re)溫度一般(ban)在(zai)200~320℃,且最好不要高于該鋼號的馬氏體(ti)開始轉(zhuan)變溫度。
預(yu)(yu)熱溫度(du)(du)(du)(du)(du)的選擇與(yu)材料(liao)厚度(du)(du)(du)(du)(du)、填充(chong)金屬種類、焊接方法和(he)構件的拘束程度(du)(du)(du)(du)(du)有關。其中與(yu)鋼的碳含(han)量關系最(zui)大;當碳的質量分數(shu)小(xiao)于(yu)0.1%時(shi),預(yu)(yu)熱溫度(du)(du)(du)(du)(du)可小(xiao)于(yu)200℃;當碳的質量分數(shu)為0.1%~0.2%時(shi),預(yu)(yu)熱溫度(du)(du)(du)(du)(du)為200~250℃;當碳的質量分數(shu)大于(yu)0.2%時(shi),除預(yu)(yu)熱溫度(du)(du)(du)(du)(du)要適當提高外,還必須考慮保(bao)證(zheng)多(duo)層焊時(shi)的道(dao)間溫度(du)(du)(du)(du)(du)。
馬(ma)氏體型不銹鋼(gang)的預熱溫度(du)不宜過高,否則將(jiang)使(shi)奧(ao)氏體晶粒粗大,并且(qie)隨冷(leng)卻(que)速度(du)降低,還(huan)會形(xing)成粗大鐵素體加晶界(jie)碳化物組織(zhi),使(shi)焊接接頭塑性(xing)和強(qiang)度(du)均有所下降。
二、焊(han)后回火熱(re)處理和(he)后熱(re)處理
在淬(cui)火+回(hui)火即(ji)調(diao)質狀態下(xia)進行(xing)(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)件(jian)焊(han)(han)(han)后熱處(chu)理(li)(li)采用回(hui)火處(chu)理(li)(li)。焊(han)(han)(han)后熱處(chu)理(li)(li)(回(hui)火處(chu)理(li)(li))前對焊(han)(han)(han)件(jian)溫(wen)度(du)有嚴格的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求,焊(han)(han)(han)件(jian)焊(han)(han)(han)后不可(ke)隨意從(cong)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)溫(wen)度(du)直(zhi)接(jie)(jie)升溫(wen)進行(xing)(xing)回(hui)火熱處(chu)理(li)(li)。這是因為在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)過程中形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)尚未完全轉(zhuan)變(bian)成(cheng)(cheng)馬氏體(ti),其未分解的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)在立(li)即(ji)升溫(wen)到回(hui)火熱處(chu)理(li)(li)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)過程中,會發生(sheng)(sheng)(sheng)珠(zhu)光(guang)體(ti)轉(zhuan)變(bian),或者(zhe)碳(tan)化物沿奧氏體(ti)晶(jing)界沉淀,產生(sheng)(sheng)(sheng)粗(cu)大鐵素體(ti)加碳(tan)化物組織,從(cong)而嚴重地降低(di)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)(de)(de)韌性,也影響強度(du),可(ke)能(neng)(neng)造成(cheng)(cheng)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)(de)(de)脆(cui)斷,且降低(di)耐(nai)蝕能(neng)(neng)力。如果焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭焊(han)(han)(han)后空冷到室溫(wen)后再(zai)進行(xing)(xing)熱處(chu)理(li)(li),則馬氏體(ti)不銹耐(nai)熱鋼會出(chu)現空氣淬(cui)硬傾(qing)向,造成(cheng)(cheng)常溫(wen)塑性降低(di),并且在常溫(wen)下(xia)殘(can)留的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)將繼續轉(zhuan)變(bian)為馬氏體(ti)組織,使焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭變(bian)得又(you)硬又(you)脆(cui),組織應(ying)力也隨之增大;若(ruo)再(zai)加上擴散(san)氫的(de)(de)(de)(de)(de)聚集,焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭就有可(ke)能(neng)(neng)產生(sheng)(sheng)(sheng)冷裂紋。正確的(de)(de)(de)(de)(de)方法是:回(hui)火前使焊(han)(han)(han)件(jian)適當冷卻,讓焊(han)(han)(han)縫和熱影響區的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)基本(ben)分解為馬氏體(ti)組織。
對于(yu)剛度大的(de)(de)焊接構件,特(te)別是(shi)碳含量較高時,需要(yao)進(jin)行準(zhun)確的(de)(de)后熱處理:焊接區空冷至100~150℃,立即在此溫(wen)(wen)度保(bao)溫(wen)(wen)1~2h。其目的(de)(de)有兩個:一是(shi)讓奧氏(shi)體充分(fen)(fen)分(fen)(fen)解為馬(ma)氏(shi)體,又(you)不至于(yu)立即過分(fen)(fen)脆(cui)化(hua);二是(shi)使焊縫中氫(qing)向外擴散,起到消氫(qing)作用(yong)。然后加(jia)熱至回火溫(wen)(wen)度,適當(dang)保(bao)溫(wen)(wen),使馬(ma)氏(shi)體充分(fen)(fen)回火,得到理想(xiang)的(de)(de)回火組(zu)織。
回火溫度一般選在650~750℃,至少保溫1h后空冷。或者按每30mm厚的焊縫保溫1h,隨后空冷。有關焊后熱處理回火溫度對12Cr13(1Cr13)和20Cr13(2Cr13)鋼焊接熱影響區脆性的影響見表6-2。對于剛度小的焊接構件,焊后可冷至室溫后再進行回火熱處理。
對于焊后(hou)需(xu)要機(ji)械加(jia)工的構件,為了得到最低硬度,必(bi)須采用(yong)高溫退(tui)火,退(tui)火溫度為830~880℃,保溫2h后(hou)隨(sui)爐冷至650℃,然后(hou)空(kong)冷。
三、調質(zhi)熱處理
高鉻馬(ma)氏體不(bu)銹鋼管一(yi)般在淬(cui)火+回火的調(diao)質狀態(tai)下進行焊(han)接(jie)(jie),焊(han)后經高溫回火處理(li),使焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭具有良好的力學(xue)性能。如果鋼材在退火狀態(tai)下焊(han)接(jie)(jie),會出現(xian)不(bu)均勻(yun)的馬(ma)氏體組織,因(yin)此(ci),整個(ge)焊(han)接(jie)(jie)構件焊(han)后還需進行調(diao)質處理(li),使焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭具有均勻(yun)的性能。