奧氏體不銹鋼在物理性能、化學成分等方面與結構鋼有較大差異,因而奧氏不銹鋼的焊接工藝有其特點。
一、焊接方法(fa)及規范選擇
奧氏體不銹鋼可用鎢極氬弧焊(TIG)、熔化極氬弧焊(MIG)、等離子弧焊(PAW)及埋弧焊(SAW)等方法進行焊接。
奧氏體不銹(xiu)鋼焊接,因為其熔點低、導熱系數小、電阻系數大,焊接時母材和焊接材料都容易被加熱、熔化,所以使用的焊接電流比較小,只是普通碳鋼的80%左右。同時應采用窄焊縫、窄焊道,減少高溫停留時間,防止碳化物析出影響耐腐蝕性,減少焊縫收縮應力,降低熱裂紋敏感性。
二、奧氏體不銹(xiu)鋼焊接材料的選擇
奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)品種多,使(shi)用環境復雜多變,焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)的選(xuan)擇是(shi)一項謹慎而又重要的工作。奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)選(xuan)擇焊(han)接(jie)材(cai)料(liao)的主要依據(ju)是(shi):
(1). 根據母材的主要化學成分(fen)選擇焊材。
(2). 焊材(cai)的(de)成分,特別是焊接材(cai)料(liao)中(zhong)的(de)鉻、鎳合金元素要高于母材(cai),例如18-8焊接采用(yong)19-9焊接材(cai)料(liao)等(deng)。
(3). 在可(ke)能的(de)條(tiao)件下,應采用含有(you)少量(liang)(4%~12%)鐵素體的(de)焊(han)接材料,保證焊(han)縫(feng)良好的(de)抗裂性能。
(4). 焊(han)縫中不允許或不可能存在(zai)鐵(tie)素(su)體相時,焊(han)材(cai)應選(xuan)用含鉬、錳(meng)等合金元素(su)的焊(han)接(jie)材(cai)料。
(5) .焊(han)材的碳(tan)、硫、磷(lin)、硅(gui)、鈮(ni)應盡可能低(di),特別是(shi)碳(tan)、硫、磷(lin)等元素。鈮(ni)在純奧氏體(ti)焊(han)縫(feng)中會(hui)引起凝固裂(lie)紋,但焊(han)縫(feng)中有少量鐵素體(ti),可以有效地避免。
(6). 焊后需要進(jin)行穩定化或消除(chu)應力處理(li)的焊接結構,通常選用含鈮的焊接材(cai)料(liao)。如:0Crl8Ni10Nb、0Cr18Ni12Mo2Nb等。
填充金(jin)屬(shu)如(ru)焊(han)(han)(han)條、焊(han)(han)(han)絲(si)(si)等,應根據被焊(han)(han)(han)材料的品種、規格及(ji)配合的不(bu)(bu)同(tong)焊(han)(han)(han)接工藝來選用(yong)。表2-3列(lie)出了(le)在(zai)采用(yong)鎢極氬(ya)弧(hu)焊(han)(han)(han)、熔化極氬(ya)弧(hu)焊(han)(han)(han)、等離子(zi)弧(hu)焊(han)(han)(han)及(ji)埋弧(hu)焊(han)(han)(han)時,常用(yong)的奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)絲(si)(si)型號(hao)。常用(yong)藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)(han)絲(si)(si)型號(hao)及(ji)化學成分見表2-4,而表2-5則是(shi)藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)(han)絲(si)(si)所用(yong)的保(bao)護氣體及(ji)分級標準。藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)(han)絲(si)(si)與實心(xin)焊(han)(han)(han)絲(si)(si)相比,最(zui)大的優點之一是(shi)能嚴格地滿足(zu)不(bu)(bu)同(tong)的鐵素體含量要求;其二是(shi)可(ke)以無外保(bao)護氣體,即自保(bao)護的藥(yao)芯(xin)焊(han)(han)(han)絲(si)(si)。
埋弧(hu)焊(han)(han)常用于(yu)奧氏體(ti)不銹鋼的中厚(hou)板的焊(han)(han)接(jie)(jie),有時也可用于(yu)薄板焊(han)(han)接(jie)(jie)。在埋弧(hu)焊(han)(han)焊(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)程中,鉻、鎳元(yuan)素的燒損可通過(guo)焊(han)(han)劑(ji)和焊(han)(han)絲中合金元(yuan)素的過(guo)渡得到補充。由于(yu)埋弧(hu)焊(han)(han)的熔深大(da),應注意(yi)防止焊(han)(han)縫中心區熱裂紋的產生和執響區耐腐蝕(shi)性的降低。
奧氏體不(bu)銹鋼熱(re)裂(lie)敏感性(xing)大(da),這就要求焊(han)(han)(han)縫金屬成分(fen)大(da)致與母材成分(fen)匹配,同(tong)時應(ying)控(kong)制(zhi)焊(han)(han)(han)縫中鐵(tie)(tie)素體的含量。對長期在高溫下(xia)工作的焊(han)(han)(han)件,焊(han)(han)(han)縫中鐵(tie)(tie)素體含量應(ying)不(bu)大(da)于5%。大(da)多(duo)數奧氏體不(bu)銹鋼可(ke)采用埋弧(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接,焊(han)(han)(han)絲(si)應(ying)選用低(di)(di)硅、低(di)(di)硫(liu)、低(di)(di)磷(lin),成分(fen)與母材相(xiang)近的焊(han)(han)(han)絲(si)。
對(dui)鉻、鎳含量大于20%的(de)(de)奧氏(shi)體不銹鋼,為提高(gao)其(qi)抗裂性能,可(ke)選用(yong)高(gao)錳(6%~8%)焊(han)(han)絲,焊(han)(han)劑應選用(yong)堿(jian)性或中性焊(han)(han)劑,以(yi)防止向焊(han)(han)縫中增硅。奧氏(shi)體不銹鋼專(zhuan)用(yong)焊(han)(han)劑增硅極(ji)少,還可(ke)以(yi)向焊(han)(han)縫過渡(du)合金(jin),補(bu)償合金(jin)元素(su)的(de)(de)燒損,可(ke)以(yi)滿(man)足焊(han)(han)縫性能和化學成(cheng)分的(de)(de)要(yao)求(qiu)。奧氏(shi)體不銹鋼埋弧焊(han)(han)焊(han)(han)接(jie)時應注意選擇(ze)較細(xi)的(de)(de)焊(han)(han)絲和較小的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)線能量。
三、焊接奧氏(shi)體不(bu)銹鋼時應特(te)別注意的要點
(1). 打磨(mo)所使用(yong)的砂輪片只(zhi)能專用(yong)于打磨(mo)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang);所用(yong)的鋼(gang)(gang)(gang)絲刷及(ji)清(qing)除焊渣(zha)的工(gong)具一律皆由不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)制(zhi)成;不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)件表面不(bu)允許暴露在(zai)火焰加(jia)工(gong)處(chu),否(fou)則將損(sun)壞不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的耐腐(fu)蝕性。
(2). 焊接(jie)操作(zuo)時,應(ying)用短弧。在(zai)用氣體(ti)保(bao)護焊時,惰性氣體(ti)保(bao)護必須(xu)良好。當用實芯(xin)焊絲(si)作(zuo)為熔化極(ji)焊接(jie)不銹(xiu)鋼(gang)時,保(bao)護氣體(ti)不宜(yi)用含二(er)氧(yang)化碳(tan)的(de)混合氣;而藥(yao)芯(xin)焊絲(si)由于有(you)渣保(bao)護,不會因二(er)氧(yang)化碳(tan)氣而增加焊縫的(de)含碳(tan)量(liang)。
(3). 一般(ban)不預熱(re),只有特別(bie)厚的構件在焊接前才預熱(re)100℃~150℃。
(4). 在焊接(jie)中,層間溫度應嚴格控(kong)制(zhi),要≤150℃。
(5). 應盡可能用較小的線能量進行焊接(jie)。
(6). 反面成型的氣體(ti)保護(hu)焊(han),焊(han)根側必須(xu)用還原氣或純氬保護(hu)。
(7). 考(kao)慮到確保焊(han)縫(feng)中(zhong)經計算后預先確定(ding)(ding)的(de)(de)(de)鐵(tie)素體含量,應當用鐵(tie)素體測(ce)定(ding)(ding)儀(yi)復測(ce)焊(han)縫(feng)中(zhong)的(de)(de)(de)實際鐵(tie)素體含量。一般母材的(de)(de)(de)熔化量應控制(zhi)在整個焊(han)縫(feng)斷面面積的(de)(de)(de)35%以下。
(8). 對于加入穩定劑以穩定碳的奧氏體不銹鋼,建議用超低碳不含穩定劑的填充材料,反之亦然,以防止晶間腐蝕(shi)。
(9). 由于(yu)奧氏體不銹鋼(gang)的收縮變形(xing)大,故在(zai)夾緊裝置與定位焊(han)上皆(jie)應加強。
(10). 不允許在工件坡口處(chu)有電弧擦傷母(mu)材的痕跡(ji)。
(11). 為確保焊接接頭的(de)(de)耐(nai)腐蝕性,其(qi)(qi)表面(mian)應呈(cheng)光(guang)亮(liang)狀,殘渣(zha)、焊縫(feng)的(de)(de)顏色等皆應去除,去除的(de)(de)辦法是砂輪打磨(mo)、酸(suan)洗、噴(pen)丸、刷(shua)洗或(huo)拋光(guang)。表面(mian)粗糙度愈小,其(qi)(qi)耐(nai)蝕性就愈高。表面(mian)酸(suan)洗可用(yong)各種酸(suan)洗液或(huo)酸(suan)洗膏,根據(ju)其(qi)(qi)規定的(de)(de)酸(suan)洗時間,再用(yong)清潔水加以沖洗干凈。去除焊后的(de)(de)顏色時,最好的(de)(de)辦法是用(yong)石(shi)英砂進(jin)行磨(mo)刷(shua)。
(12). 修復焊接前,也應酸洗坡口表(biao)面。但由于舊構件表(biao)面粗糙,故最好酸洗之后(hou)現對表(biao)面進行鈍化(hua)處理,然后(hou)用(yong)清水沖(chong)洗干凈。
(13). 噴丸處(chu)理時(shi)只允許用石(shi)英砂或不銹鋼顆粒。經噴丸處(chu)理后的表(biao)面有金屬光澤,但(dan)表(biao)面過于粗(cu)糙者,應再做鈍(dun)化(hua)處(chu)理。
(14). 在焊(han)接中,為加(jia)快焊(han)縫冷(leng)卻(que)速度,推薦(jian)采用(yong)起淬冷(leng)作用(yong)的(de)銅墊(dian)塊。