為了使(shi)焊(han)接(jie)接(jie)頭熱影響區各項性能(neng)指標與其他部位相(xiang)同,可(ke)采取下列措(cuo)施。
一、焊(han)接方法的選擇
在選擇(ze)焊接方法(fa)時應遵循(xun)如下原則。
1. 避免(mian)使用過(guo)低或過(guo)高的焊接熱輸(shu)入
過低的熱輸入會使奧氏體相析出大量減少,甚至形成純鐵素體組織,工藝和使用性能大幅度降低。因此,電子束焊和等離子弧焊應避免采用。過高的熱輸人會使焊縫金屬和熱影響高溫區(HTHAZ)晶粒粗大,韌性下降。一旦由于過熱導致大晶粒鐵素體,就很難保持或恢復雙相不銹鋼的優良性能。除電渣焊不能采用外,熔化極氬弧焊(GMAW、MIG)、埋弧焊(SAW)在使用上也將受到限制。
2. 適宜使用多(duo)層(ceng)焊(han)
多層焊(han)(han)的(de)(de)(de)后續焊(han)(han)縫的(de)(de)(de)熱輸入對(dui)前道(dao)焊(han)(han)縫再一次進(jin)行(xing)焊(han)(han)接熱循環、使焊(han)(han)接熱影響區(qu)的(de)(de)(de)奧氏體(ti)相(xiang)進(jin)一步析出,增加奧氏體(ti)相(xiang)數量且能細化(hua)鐵(tie)素體(ti)晶粒(li),減少碳化(hua)物(wu)和(he)(he)氮(dan)化(hua)物(wu)從晶內和(he)(he)晶界析出。接頭的(de)(de)(de)性能得到改善(shan),所以(yi)選擇焊(han)(han)接方(fang)法時,應考慮(lv)滿足多層焊(han)(han)的(de)(de)(de)要(yao)求,多道(dao)次和(he)(he)低熔(rong)敷(fu)率。
3. 避(bi)免使用(yong)熱處理
雙相不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)焊接接頭若需要通過熱處理改善性能時,不僅困難而且受限制。固溶處理的溫度很高,達1000~1050℃,這是其困難的一面。雙相不銹鋼的中溫敏化問題在焊接時一般不會出現。若要采用中溫消除應力處理時,由于保溫時間長(約2h),使用會受到鋼種本身的限制。
4. 經濟性
雙相不(bu)銹鋼設備多為單件,小批量生產,在選用焊接方法時,應考慮其經濟合理,維修方便。
雙相不銹鋼管常用的方法有焊條電弧焊和鎢極氬弧焊兩種。焊條電弧焊適用于全方位的焊接,通用性和靈活性較好,是簡便易行、大量使用的方法。就雙相不銹鋼而言,鈦型(金紅石型)藥皮焊條比堿性焊條的焊接性要好,前者有良好的脫渣性,尤其對于管子根部焊道的脫渣有利,但是對焊件的低溫力學性能尤其是韌性有要求時,仍需要考慮采用堿性焊條。為防止產生氣孔,焊前焊條需經250~350℃/2h的烘烤,或者是采用超耐潮焊條。鎢極氬弧焊通常用于管接頭的根部焊道,或用于管道的自動焊接,也常用于薄板或管和管板接頭的焊接。此方法能保證焊件有很好的力學性能,尤其是低溫韌性。保護氣體通常采用純Ar或Ar+2%N2作為保護氣體,在單面焊雙面成形焊接時,不論采用何種接頭形式,背面保護氣體是必要的,通常采用純Ar或Ar+5%N2。
至(zhi)于埋(mai)弧焊,近年也有(you)使(shi)用此(ci)(ci)方法焊接較(jiao)(jiao)厚的(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang),埋(mai)弧焊的(de)問題是稀(xi)釋(shi)率較(jiao)(jiao)大,采用合適的(de)坡口形式,正確的(de)熱(re)(re)輸入以及嚴格控制道間(jian)溫度(du)(du),可以對稀(xi)釋(shi)率加以控制。當(dang)焊接厚壁件時,最(zui)初(chu)熔敷的(de)幾層焊道金(jin)屬(shu)(shu)因(yin)稀(xi)釋(shi)率較(jiao)(jiao)大,鐵(tie)素體量(liang)增加,加之冷(leng)卻速度(du)(du)過慢,有(you)可能使(shi)焊縫金(jin)屬(shu)(shu)和焊接熱(re)(re)影響區脆化。與前兩種焊接法相比,此(ci)(ci)法焊接雙(shuang)(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)用得不(bu)多。
二、焊接順序
接觸(chu)腐蝕介質的(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)要最先施焊(han)(han)(han)(han);對于單(dan)道焊(han)(han)(han)(han)縫(feng),則在非接觸(chu)工作介質面的(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)上(shang),加(jia)焊(han)(han)(han)(han)一層(ceng)工藝(yi)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng),對于多層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)時,除了用小的(de)焊(han)(han)(han)(han)接熱(re)輸(shu)入的(de)多層(ceng)多道焊(han)(han)(han)(han)外,必要時也可增加(jia)工藝(yi)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)來改(gai)善工作焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)的(de)熱(re)影響區(qu)性能。
三、焊接材(cai)料(liao)
對于含氮的雙相不銹鋼和超級雙相不銹鋼的填充材料,通常采用比母材高的鎳和母材相同的含氮量,以保證焊縫金屬有足夠的奧氏體量。目前采用的填充材料一般都是在提高鎳的基礎上,再加人與母材含量相當的氮,控制焊縫金屬的奧氏體量為60%~70%。為防止焊縫表面區域因擴散而損失氮,通常在氬氣保護氣體中加入2%N2(GTAW)。瑞典Sandvik廠的焊接材料見表7-14。為防止氣孔和焊接氫致裂紋,需要嚴格控制焊接材料中氫的含量;當要求焊縫金屬具有較高的韌性并進行全位置焊接時,應選用堿性焊條(焊條電弧焊時);當對焊縫金屬有特殊耐蝕要求時,還需使用超級雙相不銹鋼成分堿性焊條(焊條電弧焊時)。
注:1. TIG-鎢極氬弧(hu)焊(han)(han);MIG-熔化(hua)極氬弧(hu)焊(han)(han);SAW一(yi)埋(mai)弧(hu)焊(han)(han);SMAW一(yi)焊(han)(han)條(tiao)電弧(hu)焊(han)(han):FCAW一(yi)藥芯焊(han)(han)絲電弧(hu)焊(han)(han)。
2. 填充金屬牌號后的符號:1焊(han)(han)絲;1R鈦型焊(han)(han)條;1B堿性(xing)焊(han)(han)條;1T藥芯焊(han)(han)絲。
四、焊接裂紋敏(min)感性
近(jin)年一(yi)些學者(zhe)作出不(bu)銹鋼的熔(rong)合區凝(ning)固裂(lie)紋敏(min)(min)感性與(yu)Crea/Nicg比值為1.5~2.0時,裂(lie)紋總長(chang)度最小的結論,也(ye)就是說當焊(han)縫金屬處于(yu)兩(liang)相凝(ning)固區時,對凝(ning)固裂(lie)紋最不(bu)敏(min)(min)感。