雙相不銹鋼焊接的一般準則主要有以下幾(ji)點(dian):
1. 焊材(cai)的要求
焊材包(bao)括:①. 填充金屬(shu);②. 保護氣體(ti)和背面保護氣體(ti)。分述如下(xia)。
在焊態下使用的(de)焊接(jie)結(jie)構,其焊縫(feng)金(jin)屬(shu)與母(mu)材相比應是合金(jin)元素(su)鎳含量(liang)較高的(de)。這(zhe)是為了(le)保證合適的(de)鐵素(su)體(ti)和奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)相比例(li)。這(zhe)一純焊縫(feng)金(jin)屬(shu)在焊態下,必須有這(zhe)樣(yang)的(de)成分(fen),即能在結(jie)晶后(hou)直接(jie)均勻地形(xing)成以奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)為主(zhu)(30%~70%)的(de)并含有鐵素(su)體(ti)的(de)雙相組織(zhi)。當焊件可(ke)在1050~1100℃溫度下退(tui)火(huo)時,應該選擇與母(mu)材成分(fen)(Ni=5.5%~7.0%)相當的(de)焊縫(feng)金(jin)屬(shu)。在這(zhe)種焊接(jie)工藝中,焊后(hou)占(zhan)主(zhu)要的(de)鐵素(su)體(ti)基體(ti)轉變形(xing)成了(le)平衡的(de)鐵素(su)體(ti)/奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)組織(zhi)。
焊接雙相不(bu)銹(xiu)鋼和超(chao)級(ji)雙相不銹鋼的焊材均是配套設計的(詳見表2-13和表2-14)。手工焊用的涂藥焊條既可以用鈦型藥皮焊條,也可以用堿性藥皮焊條。堿性藥皮的焊條對全位置的焊接更適宜一些,而鈦型焊條工藝性優良,在幾乎所有的實際應用中都可獲得滿意的效果。
采用填充焊(han)絲和其他焊(han)接方法(GTAW、GMAW、SAW)熔(rong)敷的焊(han)縫金(jin)屬(shu)與焊(han)絲有類似的化學成分(fen)。
保護氣(qi)體(ti)適用于各種氣(qi)體(ti)保護焊方法(見表2-17)
背面保護氣體用于單面焊的焊管內部氣體保護,既可以用工業純氬氣,也可以用高純度氬氣(99.99%).在所有情況下,氣體都應該干燥(PrEN439: 除CO2外,所有氣體中水分最大不超過40 ppm,露點最高-50℃,CO2中的水分最大不超過200 ppm,露點最高為-35℃),應該采取各種措施避免水分浸入保護氣體中。
保護氣體和背面保護氣體對焊縫金屬的含氮量有影響。由于保護氣體中氮氣分壓低,可能從焊縫熔池中擴散出氮氣,從而使焊縫金屬含氮量降低,最大可減少0.05%氮氣。存在這種危險時,在保護氣體和背面保護氣體中必須加人5%氮氣(qi),以防止焊縫金屬氮氣(qi)損失。
2. 焊接方法(fa)選擇
焊接(jie)方法根(gen)據(ju)焊件結構厚度(du)及相關條件的經濟性,可以采用下述(shu)焊接(jie)方法:①. 手工焊(SMAW); ②. 氣體保(bao)護鎢極電弧(hu)焊(GTAW); ③. 氣體保(bao)護金屬(熔(rong)化)極電弧(hu)焊(GMAW);④. 藥芯焊絲(si)電弧(hu)焊(FCAW); ⑤. 埋弧(hu)焊(SAW); ⑥. 等(deng)離(li)子電弧(hu)焊(PAW)。
對于不(bu)銹鋼管焊接,常用方法是采用GTAW作根部焊接,然后用其他不同的焊接方法完成接頭焊接,如SMAW、GTAW或GMAW.中厚板的對接焊采用SMAW(MMA)、SAW或FCAW來完成。
對(dui)于鑄件(jian)和(he)其他(ta)結(jie)構件(jian)的(de)修復(fu)焊接,通常(chang)選用SMAW(MMA),PAW 應用于薄斷(duan)面構件(jian)的(de)焊接和(he)直管(guan)焊縫(feng)根部(bu)的(de)焊接。
在焊(han)件上均應(ying)該填加焊(han)絲(條),包括焊(han)根。如果不填加焊(han)材(cai)進行焊(han)接,則必須在焊(han)后進行固溶(rong)處理(li)。
3. 焊接熱輸入的確(que)定
在母材和焊材確定之后,無論采取何種焊接方法,都必須嚴格控制焊接熱輸入。雙相及超級雙相不銹鋼焊接接頭的性能,很大程度上取決于采用的熱輸入。與奧氏體不銹鋼相比,雙相鋼焊接時可承受較大的熱輸入,使焊后冷卻過程、熱影響區形成足夠的奧氏體相,滿足接頭力學和耐蝕性的要求。但是熱輸過大,促進熱影響區形成Cr2N、σ相等脆性相,降低塑韌性和耐蝕性,因此對于具體焊件上采用多大的熱輸入,應在焊件焊前參考表2-16推薦的熱輸入范圍,根據結構的斷面尺寸和焊接方法進行工藝試驗或工藝評定,最終確定應使用的工藝參數,保證焊接接頭的性能。
4. 接頭(tou)設(she)計
雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的接(jie)頭(tou)設(she)計必須有(you)助于完全焊透并避(bi)免在凝固(gu)的焊縫(feng)金屬中存(cun)在未熔(rong)合的母材。與奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼(gang)不(bu)同的是(shi)焊接(jie)雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)時(shi),坡口(kou)根部(bu)間(jian)隙(xi)、坡口(kou)角度均(jun)(jun)略(lve)大于奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)。并且坡口(kou)最好采用切削加工而不(bu)用砂輪打磨,以使焊接(jie)區(qu)厚(hou)度或間(jian)隙(xi)均(jun)(jun)勻。必須打磨時(shi),應(ying)特(te)別注(zhu)意(yi)坡口(kou)及其(qi)配合的均(jun)(jun)勻性。雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的一些接(jie)頭(tou)設(she)計如表2-18所示。
5. 預(yu)熱和層間(jian)溫度
除了(le)在大拘束度(du)下可(ke)能(neng)引起高鐵素體組織(焊縫(feng)、熱(re)影響(xiang)區(qu))開裂(lie)(氫(qing)致裂(lie)紋)之外(wai),雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼和(he)超(chao)級(ji)雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼不(bu)需(xu)要預(yu)熱(re)。對(dui)于大拘束度(du)焊件(jian)推薦(jian)(jian)預(yu)熱(re)到150℃.對(dui)于23%Cr無Mo雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼和(he)22%Cr雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼,層(ceng)間溫度(du)不(bu)應該超(chao)過200℃.對(dui)25%Cr雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼和(he)超(chao)級(ji)雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼,層(ceng)間溫度(du)不(bu)應超(chao)過150℃,為(wei)了(le)獲得最(zui)佳的焊縫(feng)金(jin)屬性能(neng),超(chao)級(ji)雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼推薦(jian)(jian)使用(yong)的最(zui)高預(yu)熱(re)溫度(du)為(wei)100℃.在采用(yong)焊后(hou)固溶處理的情況下,不(bu)要求限(xian)制(zhi)層(ceng)間溫度(du)。
6. 焊后處理
雙相不銹鋼不需要焊后消除應力處理,且進行這樣的熱處理可能是有害的。因為它可使雙相不銹鋼析出金屬間相,降低韌性和耐蝕性。但如果由于焊件高應變狀態或存在導致耐腐蝕性降低和塑性降低的有害相變,使焊件質量降低,這樣的焊件通常應該進行固溶處理。23%Cr無Mo雙相不銹鋼和22%Cr雙相不銹鋼應該在1050~1100℃的溫度下進行熱處理。而25%Cr雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼要求處理溫度為1070~1120℃。當匹配的焊縫金屬化學成分(Ni=8%~10%)高于焊件化學成分時,應該選擇給定的溫度上限。加熱應該盡可能地快,固溶退火之后立即進行水淬。最有效的加熱方法是感應加熱。保溫時間應該是5~30min,應該足以恢復相平衡,包括金屬間相(特別是σ和X相)的溶解。
7. 清理和(he)鈍化
焊前、焊后的(de)表面清(qing)理(li)及焊縫附近的(de)酸(suan)洗鈍(dun)化處理(li)可采用標準不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)清(qing)理(li)作業。