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,鐵素(su)體不銹(xiu)鋼不如奧氏(shi)體不銹鋼(gang)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(yi)、鐵素體不銹鋼焊接(jie)方(fang)法
雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素體不銹鋼(gang)焊接,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(kan)來(lai),焊接(jie)(jie)方(fang)法應選擇(ze)高能(neng)量的等離子弧焊和真空(kong)電子束(shu)焊最(zui)為合(he)適。同時(shi)要求焊接(jie)(jie)材料(liao)不得污染;焊接(jie)(jie)熔池、焊縫背面都(dou)要進(jin)行有效(xiao)保(bao)護(hu),防止空(kong)氣的侵入。除采(cai)用小的熱(re)輸入進(jin)行焊接(jie)(jie)外,焊縫背面可用惰性氣體保(bao)護(hu),并最(zui)好采(cai)用水冷(leng)銅墊板,以減少過熱(re),增加冷(leng)卻(que)速度,多層(ceng)焊時(shi)層(ceng)間溫度要控(kong)制(zhi)在100℃左右。
二、鐵(tie)素體不銹鋼焊(han)接材料
鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼焊接(jie)材料(liao)的選擇,對鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼的焊接(jie)無疑是(shi)非常重要的。其焊接(jie)材料(liao)既要保證焊接(jie)接(jie)頭的塑性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing),即不(bu)發生脆化的問題,又要保證鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼焊接(jie)接(jie)頭具有相(xiang)同于母材的耐腐蝕性(xing)(xing)。
在焊接(jie)鐵素(su)體不銹鋼時,通常可以采用兩種焊接(jie)材(cai)料:
1. 與母材相同(tong)類(lei)型的焊接(jie)材料
如(ru)0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等(deng)用(yong)00Cr13Nb焊(han)絲,0Cr17、0Cr17Ti使(shi)用(yong)1Cr17(Ti)焊(han)絲。在(zai)要求焊(han)縫金屬(shu)與(yu)母材(cai)有(you)相同的導電(dian)、導磁及力(li)學性能和表面色(se)澤時應(ying)使(shi)用(yong)同材(cai)質(zhi)的焊(han)接(jie)材(cai)料。
2. 采用奧氏體焊接材料或鎳基合金
采用奧(ao)氏體(ti)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料或鎳基合金,實質上(shang)(shang)是異種鋼焊(han)(han)接(jie)(jie),可(ke)以提高焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)韌性(xing),免除焊(han)(han)前預熱(re)和焊(han)(han)后熱(re)處理。由于鐵素(su)(su)體(ti)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料的(de)(de)熔(rong)敷金屬韌性(xing)太(tai)低,加(jia)上(shang)(shang)添加(jia)的(de)(de)鋁(lv)與鈦等鐵素(su)(su)體(ti)形成元素(su)(su)難(nan)以有效地過渡到(dao)熔(rong)池(chi)中去,因此鐵素(su)(su)體(ti)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料的(de)(de)應用受到(dao)一定的(de)(de)限制(zhi)。
盡管(guan)在(zai)一些例子中采(cai)用同種金(jin)(jin)屬做焊(han)(han)絲(si)是成(cheng)功的(de),但(dan)是,最好(hao)還是采(cai)用低碳的(de)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)作為鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼(gang)焊(han)(han)縫的(de)充填金(jin)(jin)屬。鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼(gang)焊(han)(han)接材料的(de)選擇,見表2-7。


三(san)、鐵素體不銹鋼(gang)的焊接(jie)工(gong)藝
為了克服普通高鉻鐵(tie)素體(ti)不銹在(zai)焊接過程(cheng)中出現的晶間腐(fu)蝕和(he)焊接接頭脆化而引起的冷裂紋(wen),在(zai)焊接工藝上應采取以下措(cuo)施:
1. 焊(han)前預熱(re)
預(yu)熱溫(wen)度為(wei)100℃~200℃,目的在于使被焊材料處于韌性較好的狀態和降低焊接接頭(tou)的應(ying)力。隨著鋼中鉻的含量提高,預(yu)熱溫(wen)度也(ye)應(ying)相應(ying)提高。
2. 焊(han)后熱處理(li)
焊后對焊接接頭(tou)區(qu)域要進行750℃~800℃退火(huo)處理,使過飽和碳和氨氮完(wan)全析(xi)出(chu),使鉻充(chong)分地補充(chong)到貧鉻區(qu),以(yi)恢復其耐蝕性(xing),同(tong)時(shi)也可改善焊接接頭(tou)的塑性(xing)。值得注意的是,退火(huo)后應快冷,以(yi)防止(zhi)475℃脆性(xing)產生。
3. 采用(yong)小的(de)熱輸(shu)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(dang)選用(yong)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料與母材(cai)(cai)金屬的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)成分相當(dang)時,必(bi)須按上(shang)(shang)述工藝措(cuo)施進行。如選用(yong)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料,則可(ke)免除焊(han)(han)(han)前(qian)預熱和(he)焊(han)(han)(han)后熱處理(li);但對于(yu)不(bu)含穩定化(hua)元素(su)(su)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)來(lai)說(shuo),熱影(ying)響區的(de)(de)(de)粗晶脆化(hua)和(he)晶間(jian)腐(fu)蝕問題不(bu)會因(yin)填(tian)充(chong)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)改變而(er)變化(hua)。奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)或(huo)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)焊(han)(han)(han)縫金屬基本上(shang)(shang)與鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)母材(cai)(cai)等強(qiang)度;但在某(mou)些(xie)腐(fu)蝕介質中,這種異質焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性可(ke)能低于(yu)同(tong)質的(de)(de)(de)接(jie)頭(tou)。
極低(di)碳的(de)高(gao)鉻鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)板(ban)(ban)厚小于(yu)5mm時(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)前可不(bu)(bu)預熱(re)(re),焊(han)(han)(han)(han)后也(ye)不(bu)(bu)必進(jin)行熱(re)(re)處理,可使焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭仍保(bao)(bao)持足夠的(de)韌(ren)性(xing),耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)也(ye)好。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝的(de)重點是使焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)中碳加(jia)氮的(de)含(han)量不(bu)(bu)高(gao)于(yu)母材(cai)金屬(shu)的(de)含(han)量,首(shou)先焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料必須(xu)滿足這一要求。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法應選擇高(gao)能量的(de)等離子(zi)(zi)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)和(he)真空電子(zi)(zi)束(shu)焊(han)(han)(han)(han)。要求焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料不(bu)(bu)得(de)污染;焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)熔(rong)池、焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)背面都要有效保(bao)(bao)護,防止(zhi)空氣的(de)侵入。除采用(yong)小的(de)熱(re)(re)輸人進(jin)行焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)外,焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)背面可用(yong)惰性(xing)氣體(ti)保(bao)(bao)護,并最好采用(yong)通冷(leng)卻水(shui)的(de)銅(tong)墊(dian)板(ban)(ban),以減少(shao)過熱(re)(re),增(zeng)加(jia)冷(leng)卻速度。多(duo)層焊(han)(han)(han)(han)時(shi)(shi)層間(jian)溫度要控(kong)制在100℃左(zuo)右。
四、鐵素體不(bu)銹鋼的焊接技巧(qiao)
(1). 采用窄(zhai)焊道焊接(jie),如小的(de)焊接(jie)線能(neng)量、較快的(de)焊接(jie)速度等;
(2). 使焊絲的受(shou)熱末(mo)端始終處在(zai)保護氣體(ti)中;
(3). 采用先進的焊(han)接(jie)技術,如等(deng)離子電弧(hu)(hu)焊(han)、熔化極電弧(hu)(hu)焊(han)等(deng);
(4). 熄(xi)弧后應繼續(xu)通保(bao)護氣體,直至冷卻充(chong)分;
(5). 用純凈度高的氬氣保(bao)護(hu)焊接(jie)熔池;
(6). 焊縫(feng)背面(mian)應采用惰性氣體保護;
(7). 對于(yu)多層焊(han)接,應用(yong)不銹鋼刷子清除層間氧化(hua)物。
