奧氏體型不銹鋼都具有非常好的塑性和韌性,這決定了它具有良好的彎折、卷曲和沖壓成型性,因而常常被用來制成各種形狀的構件、容器或管道。這樣一來,奧氏體不銹鋼被焊接的機會也因此比其他不銹鋼大得多。這類鋼的韌性、塑性本來就好,又不會發生任何的淬火硬化,所以,盡管其線膨脹系數比碳鋼大得多,焊接過程中的彈、塑性應力和應變量很大,卻極少出現冷裂紋。奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)接接頭不存在淬火硬化區,又由于它有很強的加工硬化能力,所以,即使受焊接熱影響而軟化的區域,其抗拉強度仍然不低。可以這樣認為,只要是不誤用焊接填充材料,焊接接頭強度不是焊接性的重點。該類鋼的熱脹冷縮特別大,所帶來的焊接性問題,主要有兩個:一個是熱裂紋問題,這與該類鋼的晶界特性和對某些微量雜質如硫、磷等敏感有關;另一個則是焊接變形較大的問題。
奧氏體(ti)型(xing)不銹鋼的(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕性能特別優(you)良,這是其(qi)獲(huo)得最(zui)(zui)為廣泛應(ying)用(yong)調焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)各種耐(nai)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)能力。人(ren)們針(zhen)對各種腐(fu)(fu)蝕環境(jing)(jing)(jing)和腐(fu)(fu)蝕機理,選用(yong)各種耐(nai)不同腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)奧氏體(ti)型(xing)不銹鋼。因此,對于(yu)相應(ying)于(yu)每一種用(yong)于(yu)某種特定環境(jing)(jing)(jing)中的(de)(de)不同鋼種,焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)都應(ying)滿足其(qi)在特定環境(jing)(jing)(jing)中的(de)(de)特殊耐(nai)腐(fu)(fu)蝕性要求。于(yu)是,焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕問(wen)題(ti)自然也是焊(han)接(jie)工作者(zhe)不可回避的(de)(de),必須面對的(de)(de)最(zui)(zui)主要問(wen)題(ti),也應(ying)是不銹鋼焊(han)管生產廠關(guan)注(zhu)的(de)(de)主題(ti)。
奧(ao)氏體不銹鋼(gang)是使用(yong)最為(wei)廣泛的(de)(de)不銹鋼(gang),這和它具有(you)良好的(de)(de)機械(xie)性(xing)能、耐腐蝕性(xing)能,其焊接(jie)性(xing)在(zai)高合金鋼(gang)中(zhong)被認為(wei)是最好的(de)(de)有(you)關。鉻-鎳奧(ao)氏體鋼(gang)具有(you)良好的(de)(de)焊接(jie)性(xing),無(wu)(wu)淬(cui)硬性(xing),因而在(zai)熱影(ying)響區內(nei)無(wu)(wu)淬(cui)硬現(xian)象(xiang),同時也無(wu)(wu)晶(jing)粒粗大化。但在(zai)焊接(jie)中(zhong)存在(zai)以下問題:
一(yi)、碳化(hua)鉻的形成,降低了焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)抗晶間腐蝕(shi)的能力
奧氏體不銹鋼焊接接頭可有三種晶間(jian)腐蝕的情況:焊縫晶間腐蝕、母材上敏化區腐蝕及刀(dao)狀腐蝕。關于奧氏體鋼晶間腐蝕的機理,一般用“貧鉻”理論來解釋。在固溶狀態下,奧氏體鋼中的碳過飽和固溶于奧氏體中。加熱過程中,過飽和的碳將以Cr23C6。的形式沿晶界析出。Cr23C6中含鉻量大大超過奧氏體基體中的含鉻量,因而使晶界附近含鉻量顯著下降,晶內的鉻原子又來不及擴散及時補充,故形成貧鉻層(Cr<11.7%).貧鉻層的電極電位比晶體內低得很多,在腐蝕質的作用下,電極電位低的晶界將成為陽極,被腐蝕溶解。
1. 焊縫(feng)晶間腐(fu)蝕(shi)和母材(cai)上敏化溫(wen)度區腐(fu)蝕(shi)
18-8型不銹(xiu)鋼在(zai)450℃~850℃加熱(re)時,具有(you)晶間(jian)腐蝕(shi)傾向,這一溫度范圍稱為敏化(hua)溫度區間(jian)。
焊(han)(han)縫晶間腐蝕(shi)可有兩種情況,一種情況為焊(han)(han)接線能量過大或多層(ceng)焊(han)(han)時焊(han)(han)縫金屬在敏(min)(min)化(hua)溫度區間停留時間過長所引起,即焊(han)(han)接狀態下已(yi)有碳化(hua)鉻(ge)析出而形成貧鉻(ge)層(ceng);另一種情況是(shi)焊(han)(han)接狀態下耐(nai)蝕(shi)性(xing)良好,焊(han)(han)后(hou)經(jing)受了敏(min)(min)化(hua)加熱的條(tiao)件(jian),因而具(ju)有晶間腐蝕(shi)傾(qing)向。
熱(re)影響區、敏化(hua)區的(de)晶間腐蝕(shi)傾向也是由于(yu)(yu)形成貧鉻(ge)層所致。但因為(wei)焊接(jie)熱(re)循環具(ju)有快(kuai)速連續加熱(re)的(de)特點,碳化(hua)鉻(ge)的(de)析出需要(yao)在更高的(de)溫(wen)度下才(cai)能較(jiao)快(kuai)進行,因此,焊接(jie)接(jie)頭的(de)敏化(hua)區溫(wen)度范圍為(wei)600℃~1000℃,高于(yu)(yu)平衡(heng)加熱(re)條件下的(de)敏化(hua)區溫(wen)度450℃~850℃。
焊(han)縫和熱影響區晶間(jian)(jian)腐蝕傾向與含碳量、加熱溫度和保(bao)溫時間(jian)(jian)等因素(su)有關。因此,為提高焊(han)接(jie)接(jie)頭抗晶腐蝕能力,一般宜采取以下(xia)措施:
①. 減小母材及焊縫中的含碳量,使加熱時減少或避免Cr32C6析出,消除產生貧鉻層的機會。例如,超低碳(C≤0.03%)不銹鋼由于含碳量較低,具有優良的抗蝕性能,但是超低碳不銹鋼的冶煉成本高。
②. 在鋼中添加穩定化元素鈦(tai)、鈮等(deng),使之優先形成MC,而避(bi)免形成貧鉻層。
③. 使(shi)焊縫(feng)形成奧氏(shi)體(ti)加少(shao)量(liang)(liang)鐵(tie)素(su)體(ti)的雙相(xiang)組織。當焊縫(feng)中存在(zai)一定數量(liang)(liang)的鐵(tie)素(su)體(ti)時,可以細化(hua)晶粒,增加晶界(jie)面(mian)積,使(shi)晶界(jie)單位面(mian)積上的碳(tan)化(hua)鉻(ge)析(xi)出(chu)量(liang)(liang)減少(shao),減輕貧鉻(ge)程(cheng)度(du)(du)。鉻(ge)在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)中溶解度(du)(du)較(jiao)大,Cr2C6優先在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)中形成,而不致使(shi)奧氏(shi)體(ti)晶界(jie)貧鉻(ge);此外,散布在(zai)奧氏(shi)體(ti)之間的鐵(tie)素(su)體(ti),還可能防止腐(fu)蝕(shi)沿晶界(jie)向內部擴展。
④. 控制(zhi)在(zai)敏化溫(wen)度(du)區(qu)間的停(ting)留時(shi)間。調整焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱循環,盡可(ke)能縮短600℃以(yi)上的高溫(wen)停(ting)留時(shi)間,以(yi)防止焊(han)(han)(han)(han)縫及熱影響(xiang)區(qu)大量析(xi)出碳化鉻。如(ru)選(xuan)(xuan)擇能量密度(du)高的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法(如(ru)等(deng)離子(zi)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)),選(xuan)(xuan)用(yong)較(jiao)小的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)線能量,焊(han)(han)(han)(han)縫背面通氬氣或采用(yong)銅墊增加(jia)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的冷卻速度(du),減少起(qi)弧(hu)(hu)、收弧(hu)(hu)次(ci)數以(yi)避(bi)免重(zhong)復加(jia)熱,多層焊(han)(han)(han)(han)時(shi)與腐蝕介質的接(jie)(jie)觸面盡可(ke)能最后(hou)施(shi)焊(han)(han)(han)(han)等(deng),均可(ke)以(yi)減少接(jie)(jie)頭的晶間腐蝕傾(qing)向(xiang)。
⑤. 焊后進行固溶處理或穩定化退火。固溶處理可使已析出的Cr23C6重新溶入奧氏體中,但一般只適用于較小的工件。穩定化退火是將工件加熱到850℃~900℃保溫后空冷。其作用為使碳化物充分析出,并促使鉻加速擴散而消除貧鉻區。
2. 焊(han)接接頭的刀狀(zhuang)腐蝕
刀狀腐蝕簡稱刀蝕,它是焊接接頭中特有的一種晶間腐蝕,只發生在含有穩定劑的奧氏體鋼(如321不銹鋼、316Ti不銹鋼等)的焊接接頭中。刀狀腐蝕的腐蝕部位在熱影響區的過熱區,沿熔合線發展,開始寬度僅3~5個晶粒,逐步擴大至1.0mm~1.5mm。因形狀如刀刃,故稱刀狀腐蝕。
高溫(wen)過(guo)(guo)(guo)(guo)熱和(he)(he)中(zhong)溫(wen)敏化(hua)(hua)是導致焊接接頭產生刀(dao)蝕(shi)的(de)(de)重要條件。含有穩定劑(ji)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)鋼,一般以固溶(rong)狀(zhuang)(zhuang)態供貨,此時鋼中(zhong)少部分(fen)的(de)(de)碳(tan)固溶(rong)于奧(ao)氏(shi)體(ti),其余大部分(fen)碳(tan)則(ze)形成(cheng)TiC或NbC.焊接時,在(zai)溫(wen)度(du)超過(guo)(guo)(guo)(guo)1200℃的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)熱區(qu)中(zhong),這些(xie)碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)將(jiang)溶(rong)入固溶(rong)體(ti)。由于碳(tan)的(de)(de)擴(kuo)散能(neng)力(li)較強,在(zai)冷卻過(guo)(guo)(guo)(guo)程中(zhong)將(jiang)偏(pian)聚在(zai)晶(jing)界(jie)形成(cheng)過(guo)(guo)(guo)(guo)飽和(he)(he)狀(zhuang)(zhuang)態,而鈦則(ze)因擴(kuo)散能(neng)力(li)低而留(liu)于晶(jing)內。當焊接接頭在(zai)敏化(hua)(hua)溫(wen)度(du)區(qu)間(jian)再次加熱時,過(guo)(guo)(guo)(guo)飽和(he)(he)的(de)(de)碳(tan)將(jiang)在(zai)晶(jing)間(jian)以CraC.形式析出,在(zai)晶(jing)界(jie)形成(cheng)貧鉻層,使焊接接頭抗蝕(shi)性(xing)能(neng)降低。從以上分(fen)析可知,刀(dao)狀(zhuang)(zhuang)腐蝕(shi)的(de)(de)形成(cheng)根源也在(zai)于在(zai)晶(jing)間(jian)形成(cheng)貧鉻層。
防止刀(dao)蝕的措(cuo)施如下:
①. 降低含碳量 這是(shi)防止(zhi)刀(dao)狀腐蝕的很有效的措(cuo)施。對于含有穩定化元(yuan)素的不銹(xiu)鋼(gang),含碳量最好不超過(guo)0.06%。
②. 采(cai)用合理的焊(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝 盡(jin)量選(xuan)擇較小的線能量,以減少過熱區(qu)在高溫停(ting)留時間,注意(yi)避(bi)免(mian)在焊(han)(han)接(jie)(jie)過程(cheng)產(chan)生“中溫敏化”的效果(guo)。因此雙面(mian)焊(han)(han)時,與腐(fu)(fu)蝕介質(zhi)(zhi)接(jie)(jie)觸的焊(han)(han)縫應最后(hou)施焊(han)(han)(這(zhe)是大直徑厚壁(bi)焊(han)(han)管內焊(han)(han)在外(wai)焊(han)(han)之后(hou)再(zai)進行的原因所(suo)在),如不(bu)能實施則應調整(zheng)焊(han)(han)接(jie)(jie)規范及焊(han)(han)縫形(xing)狀,盡(jin)量避(bi)免(mian)與腐(fu)(fu)蝕介質(zhi)(zhi)接(jie)(jie)觸的過熱區(qu)再(zai)次受到敏化加熱。
③. 焊(han)后熱(re)處理 焊(han)后進行固溶或穩定化處理,均能提(ti)高(gao)接(jie)頭的抗(kang)刀狀(zhuang)腐蝕能力。
二、 應力腐蝕開裂
應(ying)力腐蝕(shi)開裂是金屬在特定的腐蝕介質和拉應力的共同作用下所產生的延遲破壞現象,也稱應力腐蝕裂紋(Stress Corrosion Cracking,簡稱SCC).
鉻-鎳(nie)奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong),產生應(ying)(ying)力腐蝕開裂常(chang)見的(de)鋼(gang)種(zhong),有(you)不(bu)含鈦、鈮的(de)18-8型和17-12-Mo型鋼(gang),其次是超(chao)低(di)碳(tan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。由(you)于介質不(bu)同,應(ying)(ying)力開裂既(ji)可(ke)呈(cheng)晶(jing)間開裂形式,也可(ke)呈(cheng)穿晶(jing)開裂形式,或為穿晶(jing)和沿晶(jing)混合(he)開裂形式。
不銹鋼(gang)產生應力腐(fu)蝕(shi)開裂的影(ying)響因素(su)很多,包括(kuo)鋼(gang)材(cai)成(cheng)分、組(zu)織(zhi)和(he)狀態(tai)、介質種(zhong)類、溫度及(ji)濃度、應力的性質、大小(xiao)以及(ji)結構(gou)特點等。
防止(zhi)應力腐蝕開裂的主要(yao)措施如下:
1. 正確(que)選擇材料及(ji)合理調整(zheng)焊(han)縫成(cheng)分
根(gen)據介(jie)質特性(xing)選用對應(ying)(ying)力(li)腐蝕開(kai)裂敏(min)感(gan)性(xing)低的(de)材料,應(ying)(ying)該是防止應(ying)(ying)力(li)腐蝕開(kai)裂的(de)最根(gen)本措施。此類(lei)鋼有(you)高(gao)(gao)純鉻(ge)-鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼、高(gao)(gao)硅鉻(ge)-鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)鋼、鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)-奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)鋼、高(gao)(gao)鉻(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)鋼等。合(he)理地調整焊縫成分是提高(gao)(gao)接頭(tou)抗(kang)應(ying)(ying)力(li)腐蝕能(neng)力(li)的(de)重(zhong)要措施之(zhi)一(yi)。一(yi)般(ban)認為(wei),當(dang)焊縫金屬為(wei)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)雙相組織時,具有(you)較好的(de)抗(kang)應(ying)(ying)力(li)腐蝕性(xing)能(neng)。
2. 消除或減小殘余(yu)應力(li)
拉(la)伸應力(li)的存(cun)在是產生應力(li)腐蝕(shi)開裂的先決條件之一。可以認為,不銹鋼部件中若不存(cun)在拉(la)應力(li),則可以完全避(bi)免應力(li)腐蝕(shi)開裂。因此,消除或減少結構中的殘余應力(li),是防止應力(li)腐蝕(shi)開裂的重要措施。
焊(han)后進(jin)行(xing)消除應(ying)力(li)(li)熱處理(li)(li)是常用的(de)工藝(yi)措施。例如,對奧氏體(ti)不銹鋼一般(ban)進(jin)行(xing)900℃的(de)消除應(ying)力(li)(li)退火熱處理(li)(li)。采用機械的(de)方法也可以降(jiang)低(di)表(biao)(biao)面殘余應(ying)力(li)(li)或造成壓應(ying)力(li)(li)。如表(biao)(biao)面拋光、噴丸(wan)和錘擊。
3. 合理(li)的結構設計(ji)
結(jie)(jie)構中(zhong)(zhong)應避(bi)免(mian)形(xing)成(cheng)較大的應力(li)集中(zhong)(zhong)或在制造中(zhong)(zhong)避(bi)免(mian)產(chan)生較大的殘(can)余應力(li)。在設備和容器中(zhong)(zhong)與腐蝕介質的接觸面不能(neng)有縫(feng)隙,盡(jin)可能(neng)采(cai)用對接接頭,結(jie)(jie)構設計中(zhong)(zhong)注意不產(chan)生熱流集中(zhong)(zhong)而(er)引起的局部過熱或腐蝕液滯(zhi)留而(er)局部濃縮等(deng)。
三、焊接熱裂(lie)紋
奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊接時(shi)(shi),焊縫(feng)(feng)及熱影響區(qu)均可(ke)能出(chu)現熱裂(lie)(lie)紋。最(zui)常(chang)見(jian)的是焊縫(feng)(feng)結晶裂(lie)(lie)紋,有時(shi)(shi)在熱影響區(qu)或多層(ceng)焊層(ceng)間金屬也可(ke)出(chu)現液(ye)化裂(lie)(lie)紋。
奧(ao)氏體(ti)鋼具有(you)較大的(de)熱裂紋敏感性,主(zhu)要取決(jue)于鋼的(de)化(hua)學成分、組織與性能的(de)特點。
奧氏體鋼中合(he)金元素(su)較多(duo),尤(you)其是含有一定數量的鎳,它不僅提(ti)高了奧氏體的穩定性(xing),而且還易和(he)硫、磷等雜質形成低熔點(dian)(dian)化合(he)物或(huo)共晶(jing)(jing),如Ni-S共晶(jing)(jing)熔點(dian)(dian)為645℃、Ni-P共晶(jing)(jing)為880℃,比Fe-S、Fe-P共晶(jing)(jing)的熔點(dian)(dian)更低,危害性(xing)也更大(da)。其他一些(xie)元素(su)如硼、硅等的偏(pian)析,也將促使產生熱裂紋。
奧氏體鋼焊(han)縫(feng)易形(xing)成(cheng)方向性強的(de)粗大柱狀晶組織,有利于有害(hai)雜質和(he)元素的(de)偏析(xi),從而(er)促使形(xing)成(cheng)連續的(de)晶間液膜,提(ti)高了(le)熱裂紋的(de)敏感性。
從奧氏(shi)體不銹鋼(gang)的物理(li)性能看,它具有(you)導(dao)熱系數小(xiao)、線膨脹系數大(da)的特點,因而(er)在焊接不均勻加熱的情況下(xia),極易形成(cheng)較大(da)的拉應(ying)力,促進了焊接熱裂紋的產生。
由以上分析可(ke)知,與結(jie)構鋼相比,奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的焊接(jie)熱(re)裂紋傾(qing)向較大,尤(you)其(qi)是高鎳奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。
防(fang)止奧氏體(ti)不銹鋼焊接熱裂紋的(de)主要(yao)措施如下(xia):
1. 嚴格(ge)控制(zhi)(zhi)有害雜質硫(liu)、磷的含量(liang),鋼中含鎳(nie)量(liang)越高(gao),越應該嚴格(ge)控制(zhi)(zhi)。
2. 調整焊縫金屬的組織
奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)可以是單相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體組織(zhi),也可以是奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體為主(zhu)的(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)組織(zhi)。大(da)量(liang)實(shi)踐證明,單相(xiang)(xiang)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體組織(zhi)的(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)(feng)(feng),對(dui)熱裂(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)敏(min)感性較(jiao)大(da),而雙相(xiang)(xiang)組織(zhi)的(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)(feng)(feng),則具有良好的(de)(de)(de)抗(kang)裂(lie)性能(neng)(neng),如(ru)表2-2中所(suo)列出(chu)的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體焊(han)縫(feng)(feng)(feng)中δ-鐵素體的(de)(de)(de)影響。焊(han)接18-8型不(bu)(bu)銹鋼(gang)時(shi),如(ru)果形成γ+5%δ的(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)組織(zhi),不(bu)(bu)僅可以提高(gao)抗(kang)晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)能(neng)(neng)力(li),而且又減(jian)小了熱裂(lie)敏(min)感性。焊(han)縫(feng)(feng)(feng)中的(de)(de)(de)δ相(xiang)(xiang),可以細化晶(jing)(jing)粒,消(xiao)除單相(xiang)(xiang)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體的(de)(de)(de)方向性,減(jian)少(shao)有害雜質在(zai)晶(jing)(jing)界的(de)(de)(de)偏析,而且δ相(xiang)(xiang)能(neng)(neng)解較(jiao)多的(de)(de)(de)硫、磷,并能(neng)(neng)降低界面能(neng)(neng),阻止(zhi)晶(jing)(jing)間(jian)液(ye)膜的(de)(de)(de)形成,從而有利于提高(gao)焊(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)抗(kang)熱裂(lie)紋(wen)能(neng)(neng)力(li)。

3. 調(diao)整焊縫(feng)金屬合金成分
當在焊(han)(han)(han)縫(feng)中(zhong)不允(yun)許有雙(shuang)相組織(zhi)時,如(ru)表2-2中(zhong)“不希(xi)望有δ-鐵素體的(de)(de)理由”所列出的(de)(de)各(ge)項(xiang),就必須對焊(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬進(jin)行(xing)合理的(de)(de)合金(jin)化。如(ru)在單相穩(wen)定(ding)奧氏體鋼中(zhong)適當增加錳、碳、氮的(de)(de)含量可(ke)(ke)以提高焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)抗裂性能(neng)。此外,加入少(shao)量的(de)(de)鈰、鋯、鉭等微量元素,可(ke)(ke)以細化焊(han)(han)(han)縫(feng)組織(zhi)、凈化晶界,也可(ke)(ke)減少(shao)焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)熱裂紋(wen)敏(min)感性。
4. 工藝措施
在焊接奧氏體不銹鋼時,應盡量減小熔池過熱,以防止形成粗大的柱狀晶。奧氏體不銹鋼焊接宜采用小線能量及小截面的焊道。至于液化裂紋,它主要出現于310S不銹鋼的焊接接頭中。為了防止產生液化裂紋,除了嚴格限制母材中的雜質含量以及控制母材的晶粒度以外,在工藝上應采用高能量密度的焊接方法、小線能量和提高接頭的冷卻速度等措施,以減小母材的過熱和避免近縫區晶粒的粗化。
四、奧氏體鋼焊接(jie)接(jie)頭的脆(cui)化(hua)
奧氏(shi)(shi)體(ti)鋼(gang)用(yong)(yong)途頗廣,可在耐(nai)熱、耐(nai)蝕、低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)等各(ge)種(zhong)條件下使用(yong)(yong)。不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)工作(zuo)條件,對焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能要(yao)求也(ye)不(bu)同。耐(nai)蝕鋼(gang)通常(chang)是在室溫(wen)(wen)或350℃以下工作(zuo),主要(yao)要(yao)求耐(nai)蝕性(xing),對機械性(xing)能無特殊要(yao)求。用(yong)(yong)于高溫(wen)(wen)條件的(de)(de)(de)(de)(de)熱強鋼(gang),如(ru)是短(duan)時工作(zuo),則要(yao)求保證接(jie)(jie)(jie)頭(tou)與(yu)母(mu)材等強度;而長期工作(zuo)(10年以上)時,則保證焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)塑性(xing),防止高溫(wen)(wen)脆化(hua)是關鍵。對于低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)工作(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang),則主要(yao)要(yao)求良好的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)韌性(xing),防止焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)發生低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)脆斷。從不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)工作(zuo)條件下對接(jie)(jie)(jie)頭(tou)性(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求來看,奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)脆化(hua)和高溫(wen)(wen)脆化(hua)是值得注意(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)問題。
當18-8型鋼焊縫(feng)為雙相組織時,其拉(la)伸強(qiang)度(du)、屈服強(qiang)度(du)與塑性略低(di)于(yu)母(mu)材(cai),但韌性比(bi)母(mu)材(cai)低(di)得(de)多,因而難以保證低(di)溫(wen)條(tiao)件下(xia)對焊接接頭韌性的要求。為了(le)保證18-8型鋼焊縫(feng)具有良好的低(di)溫(wen)韌性,應使(shi)焊縫(feng)為單相奧氏體組織。
奧氏(shi)體焊縫中(zhong)(zhong)含有較(jiao)多的鐵素(su)體化(hua)元素(su)或(huo)有較(jiao)多的δ相時(shi),高(gao)溫(wen)條(tiao)件下(xia),由于δ→σ轉(zhuan)變,引(yin)起σ相脆化(hua),焊縫的塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)和韌性(xing)(xing)(xing)均顯著下(xia)降。因此,為了保證必要的塑(su)(su)性(xing)(xing)(xing)和韌性(xing)(xing)(xing),焊縫中(zhong)(zhong)的δ相應小于5%。
單相的(de)奧(ao)氏體焊(han)縫也可能出現σ相,這與合金系(xi)統有(you)關。如310S不銹鋼焊(han)縫中鉻與硅含量(liang)偏上限,而碳、鎳含量(liang)偏下限時,就容易(yi)沿(yan)晶界析出σ相,這比晶內析出σ相,對焊(han)接接頭脆化影響更為嚴(yan)重。
為了避免出現(xian) σ脆性相,應(ying)盡量限制焊(han)縫中的δ相數量,考(kao)慮焊(han)縫的合金化(hua)時,適當減少鐵素體(ti)形成(cheng)元素;多層焊(han)時采用較小的線能量,以減小熔池體(ti)積(ji),提高冷(leng)卻速度,縮短高溫停留時間(jian)。對于已經出現(xian)σ相的焊(han)縫,可將焊(han)接(jie)接(jie)頭加熱至1050℃~1100℃,保(bao)溫1小時后水冷(leng),進行固溶處理,此(ci)時絕(jue)大部分 σ 相可重新溶入奧氏(shi)體(ti)中,性能即(ji)可恢(hui)復。
五、焊接變形較大
因(yin)為(wei)奧氏體不銹鋼(gang)導熱性能差,膨脹系數大,焊(han)接變形較大,特別是薄(bo)板。因(yin)此,焊(han)接時(shi)應適當采取防形的措施,如(ru)夾具等(deng)。

