為了使焊接接頭熱(re)影響區各項(xiang)性能指標與其他部(bu)位相(xiang)同,可采取下列措施。
一、焊接(jie)方法的選擇
在選擇(ze)焊接方(fang)法時應遵循如(ru)下原則(ze)。
1. 避免使用(yong)過低或過高(gao)的焊(han)接(jie)熱(re)輸(shu)入(ru)
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(yi)使用(yong)多(duo)層焊
多(duo)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)的(de)后續(xu)焊(han)(han)(han)(han)縫的(de)熱輸(shu)入(ru)對前道焊(han)(han)(han)(han)縫再一(yi)次(ci)進行焊(han)(han)(han)(han)接(jie)熱循環(huan)、使焊(han)(han)(han)(han)接(jie)熱影響區的(de)奧氏體(ti)相進一(yi)步析(xi)(xi)出,增(zeng)加奧氏體(ti)相數量(liang)且能(neng)細化鐵素體(ti)晶粒,減(jian)少碳化物(wu)(wu)和(he)(he)氮化物(wu)(wu)從晶內和(he)(he)晶界析(xi)(xi)出。接(jie)頭的(de)性能(neng)得到改善(shan),所以選擇(ze)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)方法時,應考慮滿足多(duo)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)的(de)要(yao)求,多(duo)道次(ci)和(he)(he)低熔敷率。
3. 避免使用(yong)熱(re)處(chu)理
雙相不銹鋼(gang)管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(xiang)不銹鋼設備多為單件,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。
至于埋(mai)弧(hu)焊(han)(han),近年也(ye)有使用此方法(fa)焊(han)(han)接(jie)(jie)較厚(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)雙相不(bu)銹鋼(gang),埋(mai)弧(hu)焊(han)(han)的(de)(de)(de)(de)問題是稀(xi)釋(shi)(shi)率(lv)較大,采用合適的(de)(de)(de)(de)坡(po)口形式,正確的(de)(de)(de)(de)熱輸入(ru)以(yi)(yi)及嚴格(ge)控制道間溫度(du),可(ke)以(yi)(yi)對稀(xi)釋(shi)(shi)率(lv)加(jia)(jia)以(yi)(yi)控制。當焊(han)(han)接(jie)(jie)厚(hou)(hou)壁件時,最初熔敷的(de)(de)(de)(de)幾(ji)層焊(han)(han)道金屬因稀(xi)釋(shi)(shi)率(lv)較大,鐵(tie)素體(ti)量增加(jia)(jia),加(jia)(jia)之冷卻(que)速(su)度(du)過慢(man),有可(ke)能使焊(han)(han)縫金屬和焊(han)(han)接(jie)(jie)熱影響區脆化。與前兩(liang)種(zhong)焊(han)(han)接(jie)(jie)法(fa)相比,此法(fa)焊(han)(han)接(jie)(jie)雙相不(bu)銹鋼(gang)用得不(bu)多。
二、焊接(jie)順序
接觸腐蝕介質(zhi)的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)要最先施(shi)焊(han)(han)(han);對于單道(dao)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng),則(ze)在非(fei)接觸工(gong)作(zuo)介質(zhi)面的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)上,加(jia)(jia)焊(han)(han)(han)一層(ceng)工(gong)藝焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng),對于多層(ceng)焊(han)(han)(han)時(shi),除(chu)了用小(xiao)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接熱輸(shu)入的(de)(de)多層(ceng)多道(dao)焊(han)(han)(han)外,必要時(shi)也可增加(jia)(jia)工(gong)藝焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)來改善工(gong)作(zuo)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)(de)熱影(ying)響區性能。
三(san)、焊接材料(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(ya)弧焊;MIG-熔化極氬(ya)弧焊;SAW一(yi)埋弧焊;SMAW一(yi)焊條電(dian)弧焊:FCAW一(yi)藥芯焊絲電(dian)弧焊。
2. 填充金屬牌(pai)號后(hou)的符號:1焊(han)(han)(han)絲(si)(si);1R鈦型焊(han)(han)(han)條;1B堿性(xing)焊(han)(han)(han)條;1T藥芯焊(han)(han)(han)絲(si)(si)。
四、焊接裂紋敏感性(xing)
近(jin)年一些學者作出(chu)不銹鋼(gang)的熔(rong)合區(qu)凝固裂紋敏感性與(yu)Crea/Nicg比(bi)值(zhi)為1.5~2.0時,裂紋總長度最(zui)小(xiao)的結論,也就是說當焊縫金屬處于(yu)兩相凝固區(qu)時,對凝固裂紋最(zui)不敏感。