對于用同質焊接材料焊接馬氏體不銹鋼管(guan)時,預熱是防止冷裂紋的重要措施,鋼的淬硬性愈大,焊接接頭的拘束度也愈大,則預熱溫度應選高些,一般為160~320℃。多層焊時仍需保持道間溫度,焊后還要進行熱處理。
不論(lun)采用焊(han)(han)(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)、熔化極氣體(ti)保護焊(han)(han)(han)(han)還是埋弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)等(deng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法,焊(han)(han)(han)(han)前均需預熱(re)(re)(re),預熱(re)(re)(re)溫(wen)度與(yu)(yu)鋼中(zhong)碳(tan)含量(liang)有關(guan),詳見表6-1。馬氏體(ti)不銹鋼管焊(han)(han)(han)(han)后(hou)需要(yao)熱(re)(re)(re)處理,焊(han)(han)(han)(han)后(hou)熱(re)(re)(re)處理的作用是消除或降(jiang)(jiang)低殘余應(ying)力(li),降(jiang)(jiang)低焊(han)(han)(han)(han)縫金(jin)屬(shu)與(yu)(yu)熱(re)(re)(re)影響區的硬(ying)度,改善焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的韌性,同時(shi)減少焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)殘余應(ying)力(li)。對于剛度小的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)構件,焊(han)(han)(han)(han)后(hou)可以在冷(leng)至室溫(wen)后(hou)再熱(re)(re)(re)處理。對于大厚度的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)件,特別是鋼材(cai)中(zhong)含碳(tan)量(liang)較高時(shi),需要(yao)采用復雜的熱(re)(re)(re)處理工藝。
一、預熱溫度的(de)選擇
焊(han)(han)接(jie)馬(ma)氏體不銹鋼管時,若選(xuan)用與母(mu)材金屬(shu)成(cheng)分相同的焊(han)(han)接(jie)材料時,為了防止焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)形成(cheng)冷裂紋,焊(han)(han)前(qian)必(bi)須(xu)預(yu)熱。預(yu)熱溫度(du)一般在200~320℃,且最好不要高于該鋼號的馬(ma)氏體開(kai)始轉(zhuan)變溫度(du)。
預(yu)熱(re)溫度(du)的(de)(de)(de)選擇與(yu)材料厚度(du)、填充金屬種(zhong)類、焊接方法和(he)構件的(de)(de)(de)拘束程度(du)有關(guan)。其(qi)中與(yu)鋼的(de)(de)(de)碳含量關(guan)系最(zui)大;當碳的(de)(de)(de)質(zhi)量分(fen)數(shu)小于0.1%時,預(yu)熱(re)溫度(du)可小于200℃;當碳的(de)(de)(de)質(zhi)量分(fen)數(shu)為(wei)0.1%~0.2%時,預(yu)熱(re)溫度(du)為(wei)200~250℃;當碳的(de)(de)(de)質(zhi)量分(fen)數(shu)大于0.2%時,除預(yu)熱(re)溫度(du)要(yao)適(shi)當提高外(wai),還必(bi)須考慮保證多層(ceng)焊時的(de)(de)(de)道(dao)間溫度(du)。
馬氏體(ti)型不銹鋼(gang)的預(yu)熱溫度(du)(du)不宜過(guo)高,否則將使奧氏體(ti)晶(jing)粒粗大,并且隨冷卻速度(du)(du)降低,還會形(xing)成粗大鐵素體(ti)加(jia)晶(jing)界碳化物組織,使焊接(jie)接(jie)頭塑性和強度(du)(du)均有所下降。
二、焊后回火熱(re)處理和后熱(re)處理
在(zai)淬(cui)(cui)火(huo)+回火(huo)即調質狀態(tai)下進行(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)件(jian)(jian)焊(han)(han)(han)后熱處(chu)理(li)(li)采用(yong)回火(huo)處(chu)理(li)(li)。焊(han)(han)(han)后熱處(chu)理(li)(li)(回火(huo)處(chu)理(li)(li))前(qian)對(dui)焊(han)(han)(han)件(jian)(jian)溫(wen)度有嚴(yan)(yan)格(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求,焊(han)(han)(han)件(jian)(jian)焊(han)(han)(han)后不可(ke)隨(sui)意從焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)溫(wen)度直接(jie)(jie)(jie)(jie)升溫(wen)進行(xing)回火(huo)熱處(chu)理(li)(li)。這是(shi)因為在(zai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)尚(shang)未(wei)完全轉變成(cheng)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti),其未(wei)分(fen)解的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)在(zai)立即升溫(wen)到回火(huo)熱處(chu)理(li)(li)溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)中(zhong),會(hui)發生珠光體(ti)(ti)(ti)(ti)轉變,或者(zhe)碳化物(wu)沿奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶界沉淀,產生粗大鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)加(jia)碳化物(wu)組(zu)織(zhi),從而(er)嚴(yan)(yan)重(zhong)地降(jiang)低焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)韌(ren)性,也(ye)影響強度,可(ke)能(neng)(neng)造(zao)成(cheng)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)脆(cui)斷(duan),且降(jiang)低耐蝕能(neng)(neng)力(li)。如果(guo)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)焊(han)(han)(han)后空冷到室溫(wen)后再進行(xing)熱處(chu)理(li)(li),則馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹耐熱鋼會(hui)出現空氣淬(cui)(cui)硬傾向,造(zao)成(cheng)常(chang)溫(wen)塑性降(jiang)低,并且在(zai)常(chang)溫(wen)下殘留的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)將繼續轉變為馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi),使焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)變得又硬又脆(cui),組(zu)織(zhi)應(ying)力(li)也(ye)隨(sui)之增大;若再加(jia)上擴散氫的(de)(de)(de)(de)(de)聚集,焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)(tou)(tou)就有可(ke)能(neng)(neng)產生冷裂紋。正確的(de)(de)(de)(de)(de)方法是(shi):回火(huo)前(qian)使焊(han)(han)(han)件(jian)(jian)適當冷卻,讓(rang)焊(han)(han)(han)縫(feng)和(he)熱影響區的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)基本分(fen)解為馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)。
對于(yu)剛度(du)大的(de)焊接(jie)構件(jian),特別是碳含量(liang)較高時,需要(yao)進行準(zhun)確的(de)后熱處理:焊接(jie)區空冷至(zhi)100~150℃,立即(ji)在此溫(wen)度(du)保溫(wen)1~2h。其目的(de)有兩(liang)個:一是讓奧氏體充分(fen)分(fen)解為(wei)馬氏體,又不至(zhi)于(yu)立即(ji)過分(fen)脆化(hua);二(er)是使(shi)焊縫中(zhong)氫(qing)向外擴散,起到消氫(qing)作(zuo)用。然后加(jia)熱至(zhi)回火(huo)溫(wen)度(du),適當保溫(wen),使(shi)馬氏體充分(fen)回火(huo),得到理想的(de)回火(huo)組織。
回火溫度一般選在650~750℃,至少保溫1h后空冷。或者按每30mm厚的焊縫保溫1h,隨后空冷。有關焊后熱處理回火溫度對12Cr13(1Cr13)和20Cr13(2Cr13)鋼焊接熱影響區脆性的影響見表6-2。對于剛度小的焊接構件,焊后可冷至室溫后再進行回火熱處理。
對于焊后(hou)需要機械加工的構件,為(wei)了得到最低(di)硬度(du),必須(xu)采用高(gao)溫(wen)退火,退火溫(wen)度(du)為(wei)830~880℃,保溫(wen)2h后(hou)隨爐冷(leng)至650℃,然(ran)后(hou)空(kong)冷(leng)。
三、調(diao)質熱處理
高(gao)鉻馬(ma)氏體不(bu)銹鋼(gang)管一般(ban)在(zai)淬火(huo)+回火(huo)的(de)調質狀態(tai)下進行(xing)(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie),焊(han)(han)(han)后(hou)經高(gao)溫回火(huo)處理,使焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭具(ju)有良好(hao)的(de)力學性能(neng)。如(ru)果鋼(gang)材在(zai)退火(huo)狀態(tai)下焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie),會出現不(bu)均勻的(de)馬(ma)氏體組(zu)織,因此,整個焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)構件焊(han)(han)(han)后(hou)還需進行(xing)(xing)調質處理,使焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭具(ju)有均勻的(de)性能(neng)。