在壓力容器焊接生產中,通常會遇到不同鋼種相互焊接的問題,即異種鋼焊接。如復合鋼板壓力容器的焊接、容器不銹鋼襯里塞焊、換熱器的不銹鋼換熱管(guan)與管板不同鋼種的焊接等。
1. 稀釋問題(ti)
如果是珠光體鋼(gang)與(yu)奧(ao)氏體鋼(gang)形(xing)成(cheng)的異種鋼(gang)焊接接頭(tou),一般均應用Cr-Ni奧(ao)氏體鋼(gang)或(huo)N基合金作為焊接材料。
假設用(yong)(yong)18-8鋼(gang)(s)與低碳鋼(gang)(m)焊(han)接,如圖3-13所示,焊(han)接時(shi)兩種母(mu)材(cai)都要熔(rong)(rong)人熔(rong)(rong)池(chi)。若(ruo)不填充焊(han)接材(cai)料,兩種鋼(gang)以(yi)(yi)同比(bi)(bi)例熔(rong)(rong)入焊(han)縫,由(you)圖3-14(舍夫勒圖)求(qiu)得圖中(zhong)點'通常認為這就是待焊(han)母(mu)材(cai)。具有(you)(you)點d成(cheng)分的(de)母(mu)材(cai)再與成(cheng)分為點f或點f'的(de)焊(han)條金屬相(xiang)(xiang)熔(rong)(rong)合(he)后(hou),構成(cheng)焊(han)縫金屬,相(xiang)(xiang)應組成(cheng)應在(zai)a-f或a-f'的(de)連線(xian)上并由(you)熔(rong)(rong)合(he)比(bi)(bi)的(de)大小來決(jue)定。采用(yong)(yong)分為f'的(de)焊(han)條,熔(rong)(rong)合(he)比(bi)(bi)高達0.7仍可(ke)(ke)保(bao)證焊(han)縫不出現馬(ma)氏(shi)(shi)體組織(zhi),而是單獨(du)相(xiang)(xiang)奧氏(shi)(shi)體,組織(zhi)具有(you)(you)一定的(de)熱裂傾(qing)向。采用(yong)(yong)成(cheng)分為f的(de)焊(han)條,則(ze)由(you)a-f連線(xian)可(ke)(ke)得,如果熔(rong)(rong)合(he)比(bi)(bi)控制在(zai)0.3以(yi)(yi)下,可(ke)(ke)得到A+F(δ+γ)雙相(xiang)(xiang)組織(zhi)。同樣,應用(yong)(yong)焊(han)條18-8型,其組成(cheng)與母(mu)材(cai)相(xiang)(xiang)同,則(ze)焊(han)縫金屬的(de)組成(cheng)將在(zai)a-s線(xian)上,這時(shi),只(zhi)有(you)(you)控制熔(rong)(rong)合(he)比(bi)(bi)小于0.15才能避(bi)免焊(han)縫有(you)(you)馬(ma)氏(shi)(shi)體產(chan)生(sheng)。
因(yin)此,必須正確選擇高(gao)合金的焊接(jie)材料,控(kong)制熔合比(bi)或稀(xi)釋(shi)率。
2. 凝(ning)固過渡層的存在
前面敘(xu)述的(de)焊(han)縫(feng)金屬(shu)成分指(zhi)的(de)是平均(jun)成分。靠近熔合線的(de)焊(han)縫(feng)金屬(shu)的(de)成分有一定的(de)濃度(du)梯(ti)度(du)。這種成分上的(de)過(guo)渡變化區是由(you)于熔池凝(ning)固特性(xing)造(zao)成的(de),所以稱為凝(ning)固過(guo)渡層。一般增加(jia)焊(han)縫(feng)金屬(shu)的(de)鎳含量可以縮小過(guo)渡層。
3. 碳遷移過渡(du)層(ceng)的(de)形成
在(zai)(zai)異種(zhong)鋼焊接時(shi),一般可以(yi)出現(xian)低合金(jin)鋼一側的(de)碳通(tong)過焊縫邊界向高合金(jin)焊縫中遷移(yi)(yi)擴散(san)的(de)現(xian)象,分(fen)別在(zai)(zai)焊縫邊界兩(liang)側形(xing)成(cheng)(cheng)脫(tuo)(tuo)碳層和增(zeng)碳層。即在(zai)(zai)低合金(jin)鋼母材(cai)側形(xing)成(cheng)(cheng)脫(tuo)(tuo)碳層,另(ling)一側為增(zeng)碳層,它們總稱為碳遷移(yi)(yi)過渡(du)層。由硬度試(shi)驗可以(yi)測(ce)定(ding)碳遷移(yi)(yi)的(de)存(cun)在(zai)(zai),如圖(tu)3-15所(suo)示。增(zeng)碳層是由于碳擴散(san)遷移(yi)(yi)而(er)析出碳化物所(suo)造成(cheng)(cheng)的(de)。由此形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)硬度突變(bian)現(xian)象對焊接接頭性(xing)能有害。
4. 殘余(yu)應力的形(xing)成
異種(zhong)鋼焊接(jie)時,由于(yu)兩種(zhong)鋼的線(xian)脹系數相差很(hen)大,不僅(jin)在焊接(jie)時會產生較(jiao)大的殘余應(ying)力,而且(qie)在使用(yong)中若有循環(huan)溫度作用(yong),也會形成(cheng)熱應(ying)力。由于(yu)殘余應(ying)力的存在,常(chang)常(chang)影(ying)響工作性能。