對于用同質焊接材料焊接馬氏體不銹鋼(gang)管(guan)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。
不論采用(yong)(yong)焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)、熔化(hua)極氣體保護焊(han)(han)還是(shi)埋弧焊(han)(han)等焊(han)(han)接(jie)(jie)方法,焊(han)(han)前均需(xu)(xu)預熱(re)(re)(re)(re),預熱(re)(re)(re)(re)溫度與鋼(gang)中(zhong)(zhong)碳(tan)含量有關,詳見(jian)表6-1。馬氏體不銹鋼(gang)管焊(han)(han)后(hou)需(xu)(xu)要(yao)熱(re)(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li),焊(han)(han)后(hou)熱(re)(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)作用(yong)(yong)是(shi)消除或降低殘(can)余應(ying)力(li)(li),降低焊(han)(han)縫金屬與熱(re)(re)(re)(re)影響區的(de)(de)硬(ying)度,改(gai)善(shan)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)韌性,同時減少(shao)焊(han)(han)接(jie)(jie)殘(can)余應(ying)力(li)(li)。對于剛度小的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)構件(jian),焊(han)(han)后(hou)可以在冷至室溫后(hou)再(zai)熱(re)(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)。對于大厚(hou)度的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)件(jian),特別是(shi)鋼(gang)材中(zhong)(zhong)含碳(tan)量較高時,需(xu)(xu)要(yao)采用(yong)(yong)復雜的(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)處(chu)理(li)(li)工藝(yi)。
一、預熱溫度的選擇
焊(han)接(jie)馬氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管時(shi)(shi),若選(xuan)用與母(mu)材(cai)金屬成分(fen)相同的(de)焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)時(shi)(shi),為了防止焊(han)接(jie)接(jie)頭形成冷裂紋,焊(han)前必須預熱(re)。預熱(re)溫(wen)度一般在200~320℃,且最(zui)好不(bu)(bu)要高于該(gai)鋼(gang)號的(de)馬氏體開始轉變溫(wen)度。
預(yu)(yu)熱(re)溫(wen)度(du)(du)的(de)選擇(ze)與材料厚度(du)(du)、填充(chong)金屬種類、焊接方法和(he)構件的(de)拘束程度(du)(du)有關。其中與鋼的(de)碳(tan)含(han)量關系最(zui)大(da);當碳(tan)的(de)質(zhi)量分數小于0.1%時,預(yu)(yu)熱(re)溫(wen)度(du)(du)可小于200℃;當碳(tan)的(de)質(zhi)量分數為(wei)0.1%~0.2%時,預(yu)(yu)熱(re)溫(wen)度(du)(du)為(wei)200~250℃;當碳(tan)的(de)質(zhi)量分數大(da)于0.2%時,除預(yu)(yu)熱(re)溫(wen)度(du)(du)要(yao)適當提高外,還必須考慮(lv)保(bao)證多層焊時的(de)道(dao)間溫(wen)度(du)(du)。
馬氏(shi)體(ti)型不銹鋼(gang)的預熱溫度(du)不宜過高,否則將使(shi)奧氏(shi)體(ti)晶粒粗大,并且隨冷卻速度(du)降低(di),還會形成粗大鐵素體(ti)加晶界(jie)碳(tan)化物組織,使(shi)焊接接頭塑性(xing)和(he)強度(du)均有(you)所下降。
二、焊(han)后(hou)回火(huo)熱處理(li)和后(hou)熱處理(li)
在(zai)淬(cui)火(huo)+回火(huo)即(ji)調質(zhi)狀態下進行(xing)焊(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)焊(han)件(jian)焊(han)后熱(re)(re)處(chu)理(li)采用(yong)回火(huo)處(chu)理(li)。焊(han)后熱(re)(re)處(chu)理(li)(回火(huo)處(chu)理(li))前(qian)對(dui)焊(han)件(jian)溫(wen)(wen)度有嚴格(ge)的(de)(de)(de)要求,焊(han)件(jian)焊(han)后不(bu)可(ke)(ke)隨(sui)意從焊(han)接(jie)(jie)(jie)溫(wen)(wen)度直接(jie)(jie)(jie)升(sheng)溫(wen)(wen)進行(xing)回火(huo)熱(re)(re)處(chu)理(li)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)在(zai)焊(han)接(jie)(jie)(jie)過(guo)程中形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)尚未(wei)完全轉變(bian)成(cheng)(cheng)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti),其(qi)未(wei)分解(jie)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)在(zai)立(li)即(ji)升(sheng)溫(wen)(wen)到回火(huo)熱(re)(re)處(chu)理(li)溫(wen)(wen)度的(de)(de)(de)過(guo)程中,會發生(sheng)珠光體(ti)(ti)(ti)轉變(bian),或者碳化物沿奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)晶界沉淀,產(chan)生(sheng)粗大(da)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)加碳化物組(zu)(zu)織,從而嚴重(zhong)地降低焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)韌性(xing),也(ye)(ye)影響強度,可(ke)(ke)能造成(cheng)(cheng)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)脆斷,且(qie)降低耐蝕能力(li)。如果(guo)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)焊(han)后空(kong)冷(leng)(leng)到室溫(wen)(wen)后再進行(xing)熱(re)(re)處(chu)理(li),則馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹耐熱(re)(re)鋼會出(chu)現空(kong)氣淬(cui)硬(ying)傾向,造成(cheng)(cheng)常溫(wen)(wen)塑性(xing)降低,并(bing)且(qie)在(zai)常溫(wen)(wen)下殘留的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)將繼續轉變(bian)為(wei)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)(zu)織,使(shi)(shi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)變(bian)得又硬(ying)又脆,組(zu)(zu)織應力(li)也(ye)(ye)隨(sui)之增大(da);若再加上擴散(san)氫的(de)(de)(de)聚集(ji),焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)就(jiu)有可(ke)(ke)能產(chan)生(sheng)冷(leng)(leng)裂紋(wen)。正確的(de)(de)(de)方法是(shi):回火(huo)前(qian)使(shi)(shi)焊(han)件(jian)適當(dang)冷(leng)(leng)卻,讓焊(han)縫(feng)和熱(re)(re)影響區(qu)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)基本分解(jie)為(wei)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)(zu)織。
對于(yu)(yu)剛(gang)度大的(de)焊接構(gou)件,特別是(shi)碳含量較(jiao)高時(shi),需(xu)要進(jin)行(xing)準確的(de)后(hou)熱處理:焊接區空冷至(zhi)(zhi)100~150℃,立即(ji)在此(ci)溫(wen)度保溫(wen)1~2h。其目的(de)有(you)兩個:一是(shi)讓奧氏體充(chong)分分解(jie)為馬氏體,又不至(zhi)(zhi)于(yu)(yu)立即(ji)過分脆(cui)化;二是(shi)使焊縫中氫向外擴散,起到(dao)消氫作用。然后(hou)加(jia)熱至(zhi)(zhi)回火(huo)溫(wen)度,適(shi)當保溫(wen),使馬氏體充(chong)分回火(huo),得到(dao)理想的(de)回火(huo)組織。
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)需要機械(xie)加工的構件(jian),為了得到最低硬度,必須采用高溫退火(huo),退火(huo)溫度為830~880℃,保溫2h后(hou)隨爐冷(leng)至650℃,然后(hou)空冷(leng)。
三(san)、調質熱處理
高鉻(ge)馬氏(shi)體不(bu)銹鋼管一般在淬火(huo)+回(hui)火(huo)的(de)調質狀(zhuang)(zhuang)態(tai)下進行(xing)焊(han)(han)接,焊(han)(han)后經高溫回(hui)火(huo)處理,使焊(han)(han)接接頭(tou)具有良(liang)好(hao)的(de)力學(xue)性(xing)能(neng)。如果鋼材(cai)在退火(huo)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)下焊(han)(han)接,會(hui)出現不(bu)均勻(yun)的(de)馬氏(shi)體組織,因此(ci),整(zheng)個焊(han)(han)接構(gou)件焊(han)(han)后還(huan)需(xu)進行(xing)調質處理,使焊(han)(han)接接頭(tou)具有均勻(yun)的(de)性(xing)能(neng)。