鐵素體型不銹鋼在室溫下,一般都是具有純鐵素體組織,強度不算很高,塑性、韌性良好;若將其加熱到高溫,也有可能會出現少量的奧氏體組織(對含鉻量較低的鋼)或者根本不出現奧氏體組織。所以,在焊接過程的熱循環作用下,有可能出現少量或者根本不出現馬氏體組織。因此,這類鋼經焊接后不會出現強度顯著下降或淬火硬化的問題,即使出現了少許馬氏體組織也可以通過焊后熱處理來解決。可以說,這類鋼焊接接頭的室溫強度不是焊接的主要矛盾;再者,由于其焊接熱膨脹問題遠比奧氏體型鋼輕微,因而其焊接熱裂紋和冷裂紋的問題也不很突出。
通常說,鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼(gang)不如奧氏(shi)體不銹鋼好焊,主要是指在焊接過程中,可能導致焊接接頭的塑性、韌性降低,即發生脆化的問題。同其他品種不銹鋼的焊接一樣,如何保證鐵素體型不銹鋼焊接接頭具有相同于母材的耐腐蝕性,這是焊接的另一個關鍵問題;再者,對于鐵素體型不銹耐熱鋼而言,焊接接頭在高溫下長期服役可能出現的脆化問題也是必須重視的。
一、鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼焊接方法
雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素體(ti)不銹鋼焊接(jie),但焊接能量集中、焊接速度較快的焊接方法應是鐵素體不銹鋼焊接方法的首選。采用合適的焊接方法,來實現控制焊接線能量,達到抑制焊接區的鐵素體晶粒過分長大的目的。
如此看來,焊接(jie)方(fang)法應選(xuan)擇高能量的(de)(de)等(deng)離子弧焊和真空電子束(shu)焊最(zui)為合適(shi)。同時要求焊接(jie)材料不得污染;焊接(jie)熔池、焊縫背(bei)面都(dou)要進(jin)行(xing)有效保(bao)護(hu),防止空氣的(de)(de)侵(qin)入。除采用(yong)小的(de)(de)熱(re)輸入進(jin)行(xing)焊接(jie)外,焊縫背(bei)面可用(yong)惰(duo)性氣體保(bao)護(hu),并最(zui)好(hao)采用(yong)水冷銅(tong)墊(dian)板(ban),以減少過熱(re),增(zeng)加冷卻速(su)度(du),多層焊時層間溫度(du)要控制(zhi)在100℃左右。
二、鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼焊接材(cai)料
鐵(tie)素體(ti)不銹鋼焊(han)(han)(han)(han)接材(cai)料(liao)的(de)選擇,對鐵(tie)素體(ti)不銹鋼的(de)焊(han)(han)(han)(han)接無疑是非常(chang)重要(yao)的(de)。其(qi)焊(han)(han)(han)(han)接材(cai)料(liao)既(ji)要(yao)保證焊(han)(han)(han)(han)接接頭的(de)塑性、韌性,即不發生脆化的(de)問題,又要(yao)保證鐵(tie)素體(ti)型不銹鋼焊(han)(han)(han)(han)接接頭具有相同于母材(cai)的(de)耐腐(fu)蝕性。
在焊接鐵素體不銹鋼時(shi),通(tong)常可(ke)以采用兩種(zhong)焊接材料(liao):
1. 與母材相同類型的焊接材料(liao)
如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用(yong)(yong)00Cr13Nb焊絲,0Cr17、0Cr17Ti使用(yong)(yong)1Cr17(Ti)焊絲。在要求焊縫金屬(shu)與母材有相(xiang)同的導(dao)電、導(dao)磁及力學(xue)性(xing)能和表面色澤時(shi)應使用(yong)(yong)同材質的焊接材料。
2. 采用奧氏體焊接材(cai)料或鎳基合金
采用奧(ao)氏體焊(han)(han)接(jie)材料(liao)或(huo)鎳基合(he)金(jin),實質上(shang)是異種鋼焊(han)(han)接(jie),可以(yi)提(ti)高焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的韌(ren)性,免除焊(han)(han)前預熱(re)和焊(han)(han)后(hou)熱(re)處理(li)。由于鐵素(su)體焊(han)(han)接(jie)材料(liao)的熔敷金(jin)屬韌(ren)性太低,加上(shang)添加的鋁與鈦等鐵素(su)體形成元(yuan)素(su)難以(yi)有效地過渡到熔池中去,因此鐵素(su)體焊(han)(han)接(jie)材料(liao)的應用受到一定(ding)的限制(zhi)。
盡管在一些例子中采(cai)用同種金屬做焊(han)絲(si)是(shi)成功的,但是(shi),最好還是(shi)采(cai)用低碳的奧氏體(ti)不(bu)銹鋼作為鐵素體(ti)不(bu)銹鋼焊(han)縫的充填金屬。鐵素體(ti)不(bu)銹鋼焊(han)接材料(liao)的選擇(ze),見(jian)表2-7。


三、鐵素體不銹(xiu)鋼的焊(han)接工藝
為(wei)了(le)克服普通高鉻鐵素(su)體不(bu)銹在焊接(jie)(jie)過程(cheng)中出現的晶間(jian)腐蝕和(he)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭脆化而引起的冷(leng)裂紋(wen),在焊接(jie)(jie)工藝上應采取以下措(cuo)施:
1. 焊前預熱
預(yu)熱(re)溫度為(wei)100℃~200℃,目的(de)(de)(de)在于使被(bei)焊材料處(chu)于韌性較(jiao)好的(de)(de)(de)狀態和降(jiang)低焊接接頭的(de)(de)(de)應(ying)力。隨著(zhu)鋼(gang)中鉻的(de)(de)(de)含量提(ti)高,預(yu)熱(re)溫度也應(ying)相應(ying)提(ti)高。
2. 焊后熱處(chu)理
焊后對焊接(jie)接(jie)頭區域要進行750℃~800℃退火(huo)處理,使過(guo)飽(bao)和碳和氨氮完全析(xi)出,使鉻充(chong)分(fen)地補充(chong)到貧鉻區,以恢復其(qi)耐蝕性(xing),同時也可改善焊接(jie)接(jie)頭的塑(su)性(xing)。值(zhi)得注(zhu)意的是,退火(huo)后應快冷(leng),以防止475℃脆性(xing)產生。
3. 采用小的熱輸人
在焊接過程中,應采用小的熱輸入進行施焊,以減少高溫脆化和475℃脆(cui)性的影響。
當選用的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材料(liao)與(yu)母(mu)材金(jin)(jin)屬的(de)(de)化學成分相當時,必須按上(shang)述工(gong)藝措施進行(xing)。如(ru)選用奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材料(liao),則可免除焊(han)前預熱(re)和焊(han)后熱(re)處(chu)理;但(dan)對(dui)于不(bu)含穩定化元素(su)(su)的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭來說,熱(re)影響區(qu)的(de)(de)粗晶脆化和晶間腐(fu)蝕問題不(bu)會因填充材料(liao)的(de)(de)改變而變化。奧(ao)氏(shi)體或奧(ao)氏(shi)體-鐵(tie)素(su)(su)體焊(han)縫金(jin)(jin)屬基本(ben)上(shang)與(yu)鐵(tie)素(su)(su)體不(bu)銹鋼(gang)母(mu)材等強(qiang)度;但(dan)在某(mou)些(xie)腐(fu)蝕介質(zhi)中(zhong),這種異質(zhi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)耐蝕性(xing)可能低于同質(zhi)的(de)(de)接(jie)(jie)(jie)頭。
極低碳的(de)高鉻鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)板(ban)厚小于5mm時焊(han)(han)(han)前可不(bu)(bu)預熱(re),焊(han)(han)(han)后也(ye)不(bu)(bu)必(bi)進行(xing)熱(re)處理,可使焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭仍(reng)保(bao)持足夠的(de)韌性,耐腐蝕性也(ye)好(hao)。焊(han)(han)(han)接(jie)工藝的(de)重點是使焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬中(zhong)碳加氮的(de)含量不(bu)(bu)高于母(mu)材(cai)(cai)金屬的(de)含量,首(shou)先焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料必(bi)須滿足這(zhe)一要求。焊(han)(han)(han)接(jie)方法應選擇高能量的(de)等離子(zi)(zi)弧焊(han)(han)(han)和(he)真空電(dian)子(zi)(zi)束焊(han)(han)(han)。要求焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料不(bu)(bu)得污(wu)染;焊(han)(han)(han)接(jie)熔(rong)池、焊(han)(han)(han)縫(feng)背面都要有效(xiao)保(bao)護,防(fang)止空氣的(de)侵(qin)入。除(chu)采用小的(de)熱(re)輸(shu)人進行(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)外(wai),焊(han)(han)(han)縫(feng)背面可用惰性氣體(ti)(ti)保(bao)護,并(bing)最好(hao)采用通冷(leng)卻水的(de)銅墊板(ban),以減少過熱(re),增加冷(leng)卻速度。多層焊(han)(han)(han)時層間溫度要控制在100℃左右。
四、鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼的焊接技巧
(1). 采用窄焊道焊接,如(ru)小的(de)(de)焊接線能(neng)量、較(jiao)快的(de)(de)焊接速(su)度等;
(2). 使焊絲的受熱末端始終處在保護氣體(ti)中;
(3). 采(cai)用先進的焊接技(ji)術,如等離子電弧焊、熔化極電弧焊等;
(4). 熄弧后應(ying)繼續(xu)通保護氣(qi)體,直至冷卻充(chong)分;
(5). 用純凈度高的氬氣保(bao)護焊接熔池;
(6). 焊縫背面(mian)應采用惰(duo)性氣體保護;
(7). 對于多(duo)層焊(han)接,應(ying)用不銹鋼刷子(zi)清除層間氧化物(wu)。
