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(ti)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(yi)、鐵素體不銹鋼焊接方(fang)法


 雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素體不銹(xiu)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。


 如此看來,焊(han)(han)接(jie)(jie)方法應選(xuan)擇高能量的等(deng)離子弧(hu)焊(han)(han)和真空電子束焊(han)(han)最(zui)為合適。同時(shi)要(yao)(yao)求焊(han)(han)接(jie)(jie)材料不得(de)污染(ran);焊(han)(han)接(jie)(jie)熔池、焊(han)(han)縫背(bei)面(mian)都要(yao)(yao)進行有效保(bao)護,防止(zhi)空氣(qi)的侵入。除(chu)采用小的熱輸入進行焊(han)(han)接(jie)(jie)外,焊(han)(han)縫背(bei)面(mian)可用惰性氣(qi)體(ti)保(bao)護,并最(zui)好采用水冷銅墊(dian)板,以減少過熱,增(zeng)加冷卻速度(du),多層焊(han)(han)時(shi)層間溫(wen)度(du)要(yao)(yao)控制在(zai)100℃左右。



二、鐵素(su)體不銹(xiu)鋼焊接材料


  鐵(tie)素(su)(su)體不(bu)銹(xiu)鋼焊接材(cai)(cai)料(liao)的選擇,對(dui)鐵(tie)素(su)(su)體不(bu)銹(xiu)鋼的焊接無疑(yi)是非常重要(yao)的。其焊接材(cai)(cai)料(liao)既要(yao)保(bao)證(zheng)焊接接頭(tou)的塑(su)性、韌性,即不(bu)發生脆化的問題,又要(yao)保(bao)證(zheng)鐵(tie)素(su)(su)體型不(bu)銹(xiu)鋼焊接接頭(tou)具有相(xiang)同于母材(cai)(cai)的耐腐蝕性。


 在(zai)焊(han)接(jie)鐵素(su)體不銹鋼時,通常(chang)可以采用(yong)兩種焊(han)接(jie)材料:


  1. 與母材相同類型的焊接材料


      如(ru)0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用(yong)00Cr13Nb焊(han)(han)絲,0Cr17、0Cr17Ti使(shi)(shi)用(yong)1Cr17(Ti)焊(han)(han)絲。在(zai)要求(qiu)焊(han)(han)縫金(jin)屬與母(mu)材有相同的導電、導磁(ci)及(ji)力學性(xing)能(neng)和表(biao)面色(se)澤(ze)時應使(shi)(shi)用(yong)同材質(zhi)的焊(han)(han)接材料。


  2. 采用奧氏(shi)體焊接材料或鎳基合金


   采(cai)用奧氏體(ti)(ti)焊(han)接(jie)材料或鎳基合金,實質上(shang)(shang)是異種鋼焊(han)接(jie),可以提高焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)韌(ren)性,免除(chu)焊(han)前(qian)預(yu)熱和焊(han)后熱處理。由于鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)焊(han)接(jie)材料的(de)熔敷金屬韌(ren)性太低,加上(shang)(shang)添(tian)加的(de)鋁與鈦(tai)等(deng)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)形成元素(su)難(nan)以有(you)效地(di)過渡到(dao)熔池中去,因(yin)此鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)焊(han)接(jie)材料的(de)應用受到(dao)一定的(de)限制。


  盡管在一些例子(zi)中采(cai)用同(tong)種(zhong)金屬做焊絲是(shi)成功的(de)(de),但是(shi),最(zui)好還是(shi)采(cai)用低(di)碳的(de)(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)作為鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊縫的(de)(de)充填金屬。鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊接材(cai)料的(de)(de)選(xuan)擇,見表2-7。


表 7.jpg

表 7.1.jpg



三、鐵素體不(bu)銹鋼的焊接工藝


  為了克服普通高(gao)鉻鐵(tie)素(su)體不銹在(zai)焊(han)接過程中出現的晶(jing)間腐蝕和焊(han)接接頭(tou)脆化而(er)引起(qi)的冷裂紋,在(zai)焊(han)接工藝上應(ying)采(cai)取以下措施:


   1. 焊前預熱


     預熱(re)溫度(du)(du)為(wei)100℃~200℃,目的(de)(de)在于(yu)使被焊材料處于(yu)韌性較好的(de)(de)狀態(tai)和降低(di)焊接接頭的(de)(de)應力(li)。隨著鋼(gang)中鉻(ge)的(de)(de)含量提(ti)高,預熱(re)溫度(du)(du)也應相應提(ti)高。


   2. 焊后熱(re)處(chu)理(li)


    焊后對(dui)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭區域要進行750℃~800℃退火處理,使過飽(bao)和(he)(he)碳和(he)(he)氨(an)氮完全析出,使鉻充分地補充到貧鉻區,以(yi)恢復其耐蝕性(xing),同(tong)時也可改善焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的塑性(xing)。值得(de)注意的是,退火后應(ying)快(kuai)冷,以(yi)防(fang)止475℃脆性(xing)產生。


  3. 采用(yong)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)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)與(yu)母材(cai)(cai)金屬的(de)(de)(de)化(hua)學成分相當時,必須按上述(shu)工藝(yi)措施進行。如選(xuan)用奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao),則可免除焊(han)前預(yu)熱(re)和(he)焊(han)后熱(re)處理;但對于不含穩定化(hua)元素(su)的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)來說,熱(re)影響區的(de)(de)(de)粗晶脆(cui)化(hua)和(he)晶間腐蝕(shi)問題(ti)不會因填充材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)改變而變化(hua)。奧氏(shi)體(ti)(ti)或(huo)奧氏(shi)體(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)焊(han)縫金屬基本上與(yu)鐵素(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)母材(cai)(cai)等強(qiang)度;但在某些腐蝕(shi)介質中,這種異質焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性可能(neng)低于同質的(de)(de)(de)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)。


  極低碳的(de)(de)(de)高鉻鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼板厚(hou)小于5mm時焊(han)前可(ke)不(bu)(bu)預熱(re),焊(han)后也(ye)不(bu)(bu)必進行熱(re)處理(li),可(ke)使焊(han)接接頭仍保(bao)持足(zu)夠的(de)(de)(de)韌性(xing)(xing),耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)也(ye)好(hao)。焊(han)接工藝的(de)(de)(de)重點是使焊(han)縫金屬中碳加氮的(de)(de)(de)含量不(bu)(bu)高于母材(cai)金屬的(de)(de)(de)含量,首先焊(han)接材(cai)料(liao)必須滿足(zu)這(zhe)一(yi)要求。焊(han)接方(fang)法應選擇高能量的(de)(de)(de)等離(li)子弧(hu)焊(han)和真空(kong)電子束焊(han)。要求焊(han)接材(cai)料(liao)不(bu)(bu)得污染;焊(han)接熔(rong)池、焊(han)縫背(bei)面(mian)都要有(you)效(xiao)保(bao)護,防止空(kong)氣的(de)(de)(de)侵入。除采用(yong)小的(de)(de)(de)熱(re)輸人進行焊(han)接外,焊(han)縫背(bei)面(mian)可(ke)用(yong)惰性(xing)(xing)氣體(ti)保(bao)護,并(bing)最好(hao)采用(yong)通冷卻水的(de)(de)(de)銅墊板,以減少過熱(re),增(zeng)加冷卻速度(du)。多層焊(han)時層間(jian)溫度(du)要控制在100℃左右。



四、鐵素體不銹鋼的焊接技(ji)巧


(1). 采用窄焊道焊接(jie),如小(xiao)的焊接(jie)線(xian)能量、較快的焊接(jie)速度等(deng);


(2). 使(shi)焊絲的(de)受熱末(mo)端(duan)始終(zhong)處在保護氣體中(zhong);


(3). 采用先進的焊(han)(han)接技術,如(ru)等離子電(dian)弧焊(han)(han)、熔化極電(dian)弧焊(han)(han)等;


(4). 熄(xi)弧后應繼續通保(bao)護氣(qi)體,直至冷卻(que)充分;


(5). 用(yong)純凈度高的氬氣(qi)保護焊接熔池;


(6). 焊縫(feng)背面應采用惰性氣體保護;


(7). 對于(yu)多層焊接,應用不銹鋼刷子(zi)清(qing)除層間氧(yang)化物(wu)。