為了克服普通純度高鉻鐵素體型不銹鋼管在焊接過程中出現的晶間腐蝕和焊接接頭脆化而引起的冷裂紋,在焊接工藝上應采取以下措施:
1. 預(yu)熱
鐵素體不銹鋼管(guan)在(zai)室溫(wen)(wen)時(shi)(shi)韌(ren)性(xing)較低,焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)時(shi)(shi)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)易形(xing)成高(gao)溫(wen)(wen)脆化,在(zai)一(yi)定條件(jian)下(xia)可(ke)能(neng)產生裂紋。通過預熱(re)(re),使焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)處于富有韌(ren)性(xing)的(de)(de)狀態下(xia)施焊(han)(han),能(neng)有效地防止(zhi)裂紋的(de)(de)產生;但是(shi),焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)時(shi)(shi)的(de)(de)熱(re)(re)循環又會(hui)使焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)近縫區的(de)(de)晶粒急劇長(chang)大粗(cu)化,從而引(yin)起脆化。為此,預熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)選擇要慎重,一(yi)般控制在(zai)100~150℃,目的(de)(de)在(zai)于使被焊(han)(han)材(cai)(cai)料處于韌(ren)性(xing)較好的(de)(de)狀態和降低焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)應力(li)。隨著母材(cai)(cai)金(jin)屬(shu)中含鉻量的(de)(de)提高(gao),預熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)可(ke)相應提高(gao)。預熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)過高(gao),又會(hui)使焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)過熱(re)(re)而脆硬。
2. 焊接材料(liao)的選擇(ze)
最好選用含有Ti、Nb穩定化元素的高純鐵素體不銹鋼管焊接材料,以防止多層多道焊接時產生敏化,以及焊縫金屬吸收焊接氣氛中的C和N后造成晶間腐蝕。控制焊縫中 Ni、Cu和Mo的含量,防止Ni、Cu和Mo含量超過臨界值,接頭在氯離子介質中產生應力腐蝕。
可以(yi)(yi)焊前預熱(re)或焊后(hou)進行熱(re)處理(li)的焊接構件,可選(xuan)(xuan)用與(yu)母(mu)材(cai)金屬化學成分相同的焊接材(cai)料;對于不允(yun)許預熱(re)或焊后(hou)不能進行熱(re)處理(li)的焊接構件,應選(xuan)(xuan)用奧氏體(ti)不銹鋼焊接材(cai)料,以(yi)(yi)保證(zheng)焊縫具有良好的塑(su)性(xing)和(he)韌性(xing)。
當采(cai)用同質的(de)焊接(jie)材(cai)料(liao)時(shi),接(jie)頭的(de)耐腐蝕性(xing)能與鐵素體母材(cai)接(jie)近,但(dan)焊縫金屬晶(jing)粒為粗大的(de)鐵素體組織,韌(ren)性(xing)很差。須(xu)通過焊后熱處理,使焊接(jie)接(jie)頭的(de)塑(su)性(xing)得到改善,韌(ren)性(xing)略有提(ti)高。
3. 475℃脆性的防止
475℃脆性是高鉻鐵素體不銹鋼管(guan)焊接時的主要問題之一。焊接時采取小的熱輸入,窄道焊接并控制道間溫度,縮短鐵素體不銹鋼焊接接頭在這個溫度區間的停留時間,以防止475℃脆性的產生。
一旦出現475℃脆性,可以(yi)(yi)在600℃以(yi)(yi)上溫度短(duan)時間加熱,再以(yi)(yi)較快(kuai)的速度冷卻(que),給(gei)予消除。
4. 焊后熱處(chu)理(li)
對于同質材料焊成的鐵素體不銹鋼管焊接接頭,熱處理的目的是使焊接接頭組織均勻化,使過飽和碳和氮完全析出,鉻來得及補充到貧鉻區,以恢復其耐蝕性;同時也可改善焊接接頭的塑性,從而提高其塑性及耐蝕性。焊后熱處理溫度為750~800℃,是一般的回火溫度,實際上是空冷的退火處理。值得注意的是,退火后應快冷,以防止475℃脆性產生。
5. 熱(re)輸入
在焊接過程中,應(ying)采(cai)用小的熱(re)輸人進行施焊,以減少(shao)高溫脆(cui)化和(he)475℃脆(cui)性(xing)的影響。
當選用的焊接材料與母材金屬的化學成分相當時,必須按上述工藝措施進行。如選用奧氏體不銹鋼焊(han)接材料,則可免除焊前預熱和焊后熱處理,但對于不含穩定化元素的鐵素體型不銹鋼管(guan)焊接接頭來說,熱影響區的粗晶脆化和晶間腐蝕問題不會因填充材料改變而變化。奧氏體或奧氏體-鐵素體焊縫金屬基本上與鐵素體型不銹鋼母材等強度;但在某些腐蝕介質中,這種異質焊接接頭的耐蝕性可能低于同質的接頭。