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,鐵素體不銹鋼不如奧氏體不銹鋼好焊,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(gang)焊接,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(ru)此看來(lai),焊(han)接(jie)方法(fa)應選(xuan)擇高(gao)能量的等離(li)子(zi)弧(hu)焊(han)和真空電子(zi)束(shu)焊(han)最(zui)為(wei)合適。同時要(yao)求焊(han)接(jie)材料(liao)不得(de)污染;焊(han)接(jie)熔池、焊(han)縫背面(mian)都要(yao)進(jin)行有效(xiao)保護,防止(zhi)空氣的侵入。除采用(yong)(yong)小的熱輸入進(jin)行焊(han)接(jie)外,焊(han)縫背面(mian)可用(yong)(yong)惰性氣體保護,并最(zui)好采用(yong)(yong)水冷銅墊板,以減少過(guo)熱,增加冷卻速度,多層焊(han)時層間溫度要(yao)控制在100℃左右(you)。



二、鐵素體不銹(xiu)鋼焊接材(cai)料


  鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料(liao)(liao)的(de)選擇,對鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)無疑是非(fei)常重要的(de)。其焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料(liao)(liao)既要保證(zheng)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)塑性(xing)、韌性(xing),即不發生脆化的(de)問題,又要保證(zheng)鐵素體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭具有相同(tong)于(yu)母材的(de)耐(nai)腐蝕性(xing)。


 在焊接鐵素(su)體不銹(xiu)鋼時(shi),通(tong)常(chang)可以采用兩種(zhong)焊接材(cai)料:


  1. 與母材相同類型的(de)焊接材料


      如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用(yong)(yong)00Cr13Nb焊絲,0Cr17、0Cr17Ti使(shi)用(yong)(yong)1Cr17(Ti)焊絲。在要求焊縫金(jin)屬與(yu)母(mu)材有相同的(de)導電、導磁及力學性能和表面(mian)色澤時應使(shi)用(yong)(yong)同材質的(de)焊接(jie)材料。


  2. 采(cai)用(yong)奧氏體焊(han)接材料或鎳基合金(jin)


   采用奧(ao)氏體(ti)焊(han)(han)(han)接材(cai)料或鎳基合金(jin),實(shi)質上是異(yi)種鋼焊(han)(han)(han)接,可以提高焊(han)(han)(han)接接頭的(de)(de)(de)韌性,免除焊(han)(han)(han)前(qian)預熱(re)(re)和焊(han)(han)(han)后熱(re)(re)處理。由于鐵(tie)素體(ti)焊(han)(han)(han)接材(cai)料的(de)(de)(de)熔敷(fu)金(jin)屬(shu)韌性太低,加上添加的(de)(de)(de)鋁與鈦(tai)等鐵(tie)素體(ti)形成元素難以有(you)效地過渡到熔池中去,因(yin)此鐵(tie)素體(ti)焊(han)(han)(han)接材(cai)料的(de)(de)(de)應用受到一定的(de)(de)(de)限制。


  盡管在一(yi)些(xie)例子中(zhong)采用(yong)同種金(jin)屬做焊(han)(han)絲是成功的(de),但(dan)是,最好還是采用(yong)低碳的(de)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)作為鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)縫的(de)充填金(jin)屬。鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接材料的(de)選擇,見表2-7。


表 7.jpg

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三、鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼的焊接工(gong)藝


  為了克服普通(tong)高鉻(ge)鐵素(su)體不銹在焊接(jie)(jie)過程中出現的(de)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)和(he)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭脆化而引起的(de)冷(leng)裂紋,在焊接(jie)(jie)工藝上(shang)應采取以下措(cuo)施:


   1. 焊(han)前預熱


     預熱溫度為(wei)100℃~200℃,目的在于使被(bei)焊材(cai)料處于韌性(xing)較好的狀態和降低焊接接頭的應力(li)。隨著鋼中鉻(ge)的含量提(ti)高,預熱溫度也應相應提(ti)高。


   2. 焊后(hou)熱處理(li)


    焊后對焊接(jie)接(jie)頭(tou)區(qu)(qu)域要進(jin)行750℃~800℃退(tui)火處理,使過飽和(he)碳(tan)和(he)氨氮完全(quan)析出,使鉻(ge)充分地補(bu)充到貧鉻(ge)區(qu)(qu),以恢復其(qi)耐蝕性,同(tong)時也可改善焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)塑(su)性。值得注意的(de)是,退(tui)火后應快冷,以防止475℃脆性產(chan)生。


  3. 采用小的熱輸人


    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(xuan)用的(de)焊(han)接(jie)材料(liao)(liao)與母材金(jin)(jin)屬(shu)的(de)化(hua)(hua)學成分相當時,必須按上述工(gong)藝措(cuo)施(shi)進行。如選(xuan)用奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)材料(liao)(liao),則可免除焊(han)前預(yu)熱和焊(han)后熱處理;但(dan)對于不(bu)含穩定化(hua)(hua)元(yuan)素(su)的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)來說,熱影響區的(de)粗晶脆化(hua)(hua)和晶間(jian)腐蝕(shi)問題不(bu)會因填(tian)充材料(liao)(liao)的(de)改變(bian)而變(bian)化(hua)(hua)。奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)或奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)基本上與鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼母材等強度;但(dan)在某(mou)些腐蝕(shi)介質中,這種異質焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)耐蝕(shi)性(xing)可能低于同質的(de)接(jie)頭(tou)。


  極(ji)低碳(tan)的高鉻鐵素體不銹鋼板(ban)厚小于5mm時焊(han)前可(ke)不預熱,焊(han)后也(ye)不必(bi)進行(xing)熱處理,可(ke)使焊(han)接接頭仍保(bao)持足夠的韌(ren)性(xing),耐(nai)腐蝕性(xing)也(ye)好。焊(han)接工藝(yi)的重點是使焊(han)縫金(jin)屬中碳(tan)加氮的含(han)量不高于母材(cai)金(jin)屬的含(han)量,首(shou)先焊(han)接材(cai)料必(bi)須滿足這(zhe)一要(yao)(yao)求。焊(han)接方法應(ying)選擇(ze)高能量的等離子弧焊(han)和真空(kong)(kong)電子束焊(han)。要(yao)(yao)求焊(han)接材(cai)料不得污染;焊(han)接熔池、焊(han)縫背面(mian)都(dou)要(yao)(yao)有效保(bao)護,防止空(kong)(kong)氣的侵入。除采用小的熱輸(shu)人進行(xing)焊(han)接外,焊(han)縫背面(mian)可(ke)用惰性(xing)氣體保(bao)護,并最(zui)好采用通冷卻(que)水的銅墊板(ban),以(yi)減少過熱,增加冷卻(que)速度。多層(ceng)焊(han)時層(ceng)間溫度要(yao)(yao)控制(zhi)在100℃左右。



四、鐵(tie)素(su)體不銹鋼的焊接技巧


(1). 采用窄焊(han)道焊(han)接,如(ru)小的(de)焊(han)接線能(neng)量、較快的(de)焊(han)接速(su)度(du)等;


(2). 使焊絲的受熱末(mo)端(duan)始(shi)終處在(zai)保護氣體中(zhong);


(3). 采用先進的焊接技術(shu),如等(deng)離子電弧焊、熔化(hua)極電弧焊等(deng);


(4). 熄弧(hu)后應繼續(xu)通保護氣體,直至冷卻充分(fen);


(5). 用(yong)純凈度高(gao)的氬(ya)氣保護焊(han)接熔池;


(6). 焊縫背面應采用惰性(xing)氣體保(bao)護;


(7). 對(dui)于(yu)多(duo)層(ceng)(ceng)焊接,應用不(bu)銹鋼刷子清除(chu)層(ceng)(ceng)間氧(yang)化物。