對于用同質焊接材料焊接馬氏體不(bu)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(bu)論采用(yong)(yong)焊(han)條電弧焊(han)、熔化極氣體(ti)保護焊(han)還(huan)是(shi)埋弧焊(han)等(deng)焊(han)接方法,焊(han)前(qian)均需預熱(re),預熱(re)溫(wen)度(du)(du)與鋼(gang)中碳含量有關,詳見表6-1。馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)焊(han)后(hou)(hou)需要熱(re)處(chu)理(li),焊(han)后(hou)(hou)熱(re)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)是(shi)消(xiao)除或降低殘余應力(li),降低焊(han)縫金屬(shu)與熱(re)影響區的(de)(de)(de)硬度(du)(du),改善(shan)焊(han)接接頭的(de)(de)(de)韌(ren)性,同(tong)時減少焊(han)接殘余應力(li)。對(dui)(dui)于(yu)剛度(du)(du)小的(de)(de)(de)焊(han)接構件,焊(han)后(hou)(hou)可以(yi)在冷(leng)至室溫(wen)后(hou)(hou)再熱(re)處(chu)理(li)。對(dui)(dui)于(yu)大厚度(du)(du)的(de)(de)(de)焊(han)接件,特別是(shi)鋼(gang)材中含碳量較高時,需要采用(yong)(yong)復雜(za)的(de)(de)(de)熱(re)處(chu)理(li)工藝。
一、預熱溫度的選擇(ze)
焊(han)(han)接馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)時,若(ruo)選用(yong)與母材金屬成分相同的焊(han)(han)接材料時,為了防(fang)止焊(han)(han)接接頭形(xing)成冷裂紋,焊(han)(han)前必須預(yu)熱(re)。預(yu)熱(re)溫(wen)度一般在200~320℃,且最好不要高(gao)于該鋼(gang)號的馬氏(shi)體開(kai)始轉變溫(wen)度。
預(yu)熱(re)(re)(re)(re)溫度的(de)(de)選(xuan)擇與材(cai)料厚(hou)度、填充金屬種類、焊接方法和構件的(de)(de)拘束程度有關(guan)。其中與鋼的(de)(de)碳含(han)量關(guan)系最大(da);當(dang)(dang)(dang)碳的(de)(de)質(zhi)量分數(shu)小(xiao)于0.1%時,預(yu)熱(re)(re)(re)(re)溫度可(ke)小(xiao)于200℃;當(dang)(dang)(dang)碳的(de)(de)質(zhi)量分數(shu)為(wei)0.1%~0.2%時,預(yu)熱(re)(re)(re)(re)溫度為(wei)200~250℃;當(dang)(dang)(dang)碳的(de)(de)質(zhi)量分數(shu)大(da)于0.2%時,除預(yu)熱(re)(re)(re)(re)溫度要(yao)適當(dang)(dang)(dang)提高外,還(huan)必須考慮保證多層焊時的(de)(de)道間溫度。
馬(ma)氏(shi)體型不銹鋼(gang)的預(yu)熱溫度不宜過高,否則將使奧(ao)氏(shi)體晶粒粗大(da),并且隨冷卻(que)速度降低,還會(hui)形成粗大(da)鐵素體加晶界碳化物(wu)組織,使焊接接頭塑性和強度均有所下降。
二、焊(han)后回火(huo)熱處(chu)理(li)和(he)后熱處(chu)理(li)
在(zai)淬火(huo)(huo)(huo)+回火(huo)(huo)(huo)即(ji)(ji)調(diao)質狀態下進行(xing)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)件焊(han)(han)(han)(han)后熱(re)(re)處(chu)理(li)采(cai)用(yong)回火(huo)(huo)(huo)處(chu)理(li)。焊(han)(han)(han)(han)后熱(re)(re)處(chu)理(li)(回火(huo)(huo)(huo)處(chu)理(li))前(qian)對(dui)焊(han)(han)(han)(han)件溫度(du)有嚴格的(de)(de)(de)要求,焊(han)(han)(han)(han)件焊(han)(han)(han)(han)后不可(ke)(ke)隨意(yi)從焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)溫度(du)直接(jie)(jie)(jie)(jie)升溫進行(xing)回火(huo)(huo)(huo)熱(re)(re)處(chu)理(li)。這是因(yin)為(wei)(wei)在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)過程(cheng)中(zhong)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)尚未(wei)完全轉變(bian)成(cheng)(cheng)馬(ma)氏(shi)體(ti),其未(wei)分(fen)解的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)在(zai)立即(ji)(ji)升溫到回火(huo)(huo)(huo)熱(re)(re)處(chu)理(li)溫度(du)的(de)(de)(de)過程(cheng)中(zhong),會(hui)發生珠光體(ti)轉變(bian),或者碳化(hua)物沿(yan)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)晶界(jie)沉(chen)淀,產生粗大鐵素體(ti)加(jia)(jia)碳化(hua)物組織(zhi),從而嚴重地降(jiang)低焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)韌性(xing),也影(ying)響(xiang)強度(du),可(ke)(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)(cheng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)脆(cui)斷,且降(jiang)低耐(nai)蝕能(neng)力。如果(guo)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭焊(han)(han)(han)(han)后空冷(leng)到室溫后再進行(xing)熱(re)(re)處(chu)理(li),則馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)耐(nai)熱(re)(re)鋼會(hui)出(chu)現空氣淬硬傾向,造(zao)成(cheng)(cheng)常(chang)溫塑性(xing)降(jiang)低,并且在(zai)常(chang)溫下殘留的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)將繼續(xu)轉變(bian)為(wei)(wei)馬(ma)氏(shi)體(ti)組織(zhi),使焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭變(bian)得(de)又(you)硬又(you)脆(cui),組織(zhi)應力也隨之增(zeng)大;若再加(jia)(jia)上(shang)擴(kuo)散氫的(de)(de)(de)聚集,焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭就有可(ke)(ke)能(neng)產生冷(leng)裂紋。正確的(de)(de)(de)方法是:回火(huo)(huo)(huo)前(qian)使焊(han)(han)(han)(han)件適當(dang)冷(leng)卻,讓(rang)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)和熱(re)(re)影(ying)響(xiang)區(qu)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)基(ji)本分(fen)解為(wei)(wei)馬(ma)氏(shi)體(ti)組織(zhi)。
對于剛度大(da)的(de)焊接(jie)構件,特別是(shi)碳含量較高時,需要進行(xing)準確(que)的(de)后(hou)熱處理:焊接(jie)區空冷至100~150℃,立即在(zai)此溫(wen)度保溫(wen)1~2h。其目的(de)有兩(liang)個:一是(shi)讓奧氏(shi)(shi)體(ti)充分分解為馬氏(shi)(shi)體(ti),又不至于立即過分脆化;二是(shi)使(shi)焊縫(feng)中氫向外擴散(san),起到消氫作用。然后(hou)加熱至回火(huo)溫(wen)度,適當保溫(wen),使(shi)馬氏(shi)(shi)體(ti)充分回火(huo),得到理想的(de)回火(huo)組(zu)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(yu)焊后需要(yao)機械加工的構件,為(wei)(wei)了得到最低硬(ying)度(du),必(bi)須采用高溫(wen)退火,退火溫(wen)度(du)為(wei)(wei)830~880℃,保溫(wen)2h后隨爐冷(leng)至650℃,然后空冷(leng)。
三、調質熱處理
高(gao)鉻(ge)馬氏體不銹鋼(gang)管一(yi)般在淬(cui)火(huo)(huo)+回(hui)火(huo)(huo)的(de)調(diao)(diao)質(zhi)狀(zhuang)態(tai)下進(jin)行焊(han)(han)(han)接(jie),焊(han)(han)(han)后經高(gao)溫回(hui)火(huo)(huo)處(chu)(chu)理(li)(li),使(shi)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭具(ju)有良(liang)好的(de)力學性(xing)能。如果(guo)鋼(gang)材在退火(huo)(huo)狀(zhuang)態(tai)下焊(han)(han)(han)接(jie),會出現不均勻(yun)的(de)馬氏體組織,因此,整個焊(han)(han)(han)接(jie)構件焊(han)(han)(han)后還需進(jin)行調(diao)(diao)質(zhi)處(chu)(chu)理(li)(li),使(shi)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭具(ju)有均勻(yun)的(de)性(xing)能。