對于用同質焊接材料焊接馬氏體不銹(xiu)鋼管時,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(bu)(bu)論采(cai)用(yong)焊(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)、熔化極(ji)氣體(ti)保護焊(han)(han)(han)還(huan)是(shi)埋弧焊(han)(han)(han)等焊(han)(han)(han)接(jie)方法,焊(han)(han)(han)前均(jun)需(xu)預(yu)熱(re),預(yu)熱(re)溫(wen)度(du)(du)與鋼(gang)中碳含(han)量有關,詳見表6-1。馬氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管焊(han)(han)(han)后(hou)需(xu)要熱(re)處(chu)理(li),焊(han)(han)(han)后(hou)熱(re)處(chu)理(li)的(de)作用(yong)是(shi)消(xiao)除或降低殘余(yu)應力,降低焊(han)(han)(han)縫金屬與熱(re)影響區的(de)硬度(du)(du),改(gai)善焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)韌性,同時減(jian)少焊(han)(han)(han)接(jie)殘余(yu)應力。對(dui)于剛(gang)度(du)(du)小(xiao)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)構件,焊(han)(han)(han)后(hou)可以在(zai)冷至室溫(wen)后(hou)再熱(re)處(chu)理(li)。對(dui)于大厚(hou)度(du)(du)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)件,特別是(shi)鋼(gang)材(cai)中含(han)碳量較(jiao)高時,需(xu)要采(cai)用(yong)復雜的(de)熱(re)處(chu)理(li)工(gong)藝。


一、預熱溫度的選擇
焊接馬氏體不銹鋼管時,若選用(yong)與母(mu)材(cai)金屬成分相同的焊接材(cai)料時,為了防(fang)止焊接接頭(tou)形(xing)成冷裂(lie)紋,焊前(qian)必(bi)須預熱。預熱溫度(du)一般(ban)在(zai)200~320℃,且(qie)最好不要高于(yu)該鋼號的馬氏體開(kai)始轉變溫度(du)。
預(yu)熱溫度的(de)(de)選擇與材料厚度、填充金屬種類、焊(han)(han)接方(fang)法和構件的(de)(de)拘束程度有關。其中與鋼的(de)(de)碳(tan)含(han)量關系最大;當(dang)(dang)(dang)碳(tan)的(de)(de)質量分(fen)數小于0.1%時,預(yu)熱溫度可小于200℃;當(dang)(dang)(dang)碳(tan)的(de)(de)質量分(fen)數為(wei)0.1%~0.2%時,預(yu)熱溫度為(wei)200~250℃;當(dang)(dang)(dang)碳(tan)的(de)(de)質量分(fen)數大于0.2%時,除預(yu)熱溫度要適(shi)當(dang)(dang)(dang)提(ti)高(gao)外,還必須(xu)考慮保證(zheng)多層焊(han)(han)時的(de)(de)道間溫度。
馬氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不銹鋼的預熱溫度(du)不宜過(guo)高,否則將使奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)晶粒粗大,并且隨冷卻速度(du)降低,還會(hui)形成粗大鐵素體(ti)(ti)加晶界碳化物組織,使焊(han)接(jie)接(jie)頭塑性和強度(du)均有所(suo)下降。
二、焊后(hou)回火熱處理和后(hou)熱處理
在淬火(huo)(huo)+回火(huo)(huo)即(ji)(ji)調質狀態下進行(xing)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)(jian)焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)(hou)熱處(chu)理(li)(li)采(cai)用(yong)回火(huo)(huo)處(chu)理(li)(li)。焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)(hou)熱處(chu)理(li)(li)(回火(huo)(huo)處(chu)理(li)(li))前對焊(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)(jian)溫(wen)度(du)有(you)嚴格(ge)的(de)要求,焊(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)(jian)焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)(hou)不(bu)(bu)可隨意從焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)溫(wen)度(du)直接(jie)(jie)(jie)(jie)升(sheng)溫(wen)進行(xing)回火(huo)(huo)熱處(chu)理(li)(li)。這是因為在焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)過(guo)程中形成的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)尚未(wei)完全轉變(bian)(bian)成馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti),其未(wei)分(fen)解的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)在立即(ji)(ji)升(sheng)溫(wen)到回火(huo)(huo)熱處(chu)理(li)(li)溫(wen)度(du)的(de)過(guo)程中,會發生(sheng)珠光體(ti)(ti)轉變(bian)(bian),或者碳(tan)化物(wu)沿奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)晶界沉淀,產生(sheng)粗大鐵素體(ti)(ti)加碳(tan)化物(wu)組(zu)(zu)織(zhi),從而嚴重地降低焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)韌性,也影響(xiang)強(qiang)度(du),可能(neng)造(zao)(zao)成焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)脆(cui)斷,且降低耐蝕能(neng)力(li)。如果焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)(hou)空冷到室溫(wen)后(hou)(hou)再進行(xing)熱處(chu)理(li)(li),則馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)耐熱鋼(gang)會出現空氣淬硬傾向,造(zao)(zao)成常(chang)溫(wen)塑(su)性降低,并且在常(chang)溫(wen)下殘留(liu)的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)將繼續轉變(bian)(bian)為馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi),使(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭變(bian)(bian)得又硬又脆(cui),組(zu)(zu)織(zhi)應力(li)也隨之增大;若再加上擴散(san)氫(qing)的(de)聚(ju)集,焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭就有(you)可能(neng)產生(sheng)冷裂紋。正確(que)的(de)方法是:回火(huo)(huo)前使(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)(jian)適當冷卻(que),讓焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)和熱影響(xiang)區的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)基本(ben)分(fen)解為馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)。
對于剛度(du)大的(de)焊(han)接構件,特別是(shi)碳含量較(jiao)高時,需要進行準確的(de)后(hou)熱處理:焊(han)接區(qu)空(kong)冷至100~150℃,立即在此溫度(du)保溫1~2h。其目的(de)有兩(liang)個:一是(shi)讓奧氏(shi)(shi)體(ti)充分(fen)分(fen)解為馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti),又不(bu)至于立即過分(fen)脆化;二是(shi)使焊(han)縫(feng)中(zhong)氫(qing)向外擴散,起到(dao)消氫(qing)作用。然后(hou)加(jia)熱至回火(huo)(huo)溫度(du),適當保溫,使馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)充分(fen)回火(huo)(huo),得到(dao)理想的(de)回火(huo)(huo)組織(zhi)。
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(xu)要機械加(jia)工的(de)構件(jian),為了得到最低硬度,必須采(cai)用(yong)高溫(wen)退火,退火溫(wen)度為830~880℃,保溫(wen)2h后(hou)隨爐冷(leng)至650℃,然后(hou)空冷(leng)。


三(san)、調質(zhi)熱(re)處(chu)理
高(gao)鉻馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)管一般在淬火+回火的(de)(de)調質狀態(tai)下進行焊(han)接(jie)(jie)(jie),焊(han)后經(jing)高(gao)溫回火處理,使(shi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)具有良好的(de)(de)力學性(xing)能(neng)。如果鋼(gang)材(cai)在退火狀態(tai)下焊(han)接(jie)(jie)(jie),會出(chu)現不(bu)均勻的(de)(de)馬氏體(ti)組(zu)織,因此,整(zheng)個焊(han)接(jie)(jie)(jie)構件焊(han)后還需進行調質處理,使(shi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)具有均勻的(de)(de)性(xing)能(neng)。

