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,鐵素體不銹(xiu)鋼不如奧氏(shi)體不銹(xiu)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、鐵素體不銹鋼焊(han)接方法


 雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵(tie)素(su)體不銹鋼焊(han)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。


 如此看來,焊(han)(han)(han)接(jie)方法應選(xuan)擇(ze)高能量(liang)的等離(li)子弧焊(han)(han)(han)和真空電子束焊(han)(han)(han)最為合適。同時(shi)要(yao)求焊(han)(han)(han)接(jie)材料不得污染(ran);焊(han)(han)(han)接(jie)熔(rong)池、焊(han)(han)(han)縫背面都要(yao)進行有效保護,防止空氣的侵入。除采用(yong)小的熱輸(shu)入進行焊(han)(han)(han)接(jie)外,焊(han)(han)(han)縫背面可用(yong)惰性氣體保護,并最好采用(yong)水(shui)冷(leng)銅墊板,以減少過熱,增加(jia)冷(leng)卻速度(du),多(duo)層焊(han)(han)(han)時(shi)層間(jian)溫(wen)度(du)要(yao)控(kong)制(zhi)在100℃左(zuo)右。



二、鐵素體不銹鋼焊接材料


  鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)材(cai)料的(de)(de)選擇,對鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)無疑(yi)是(shi)非常重要(yao)(yao)的(de)(de)。其焊(han)(han)接(jie)材(cai)料既要(yao)(yao)保證焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)、韌(ren)性(xing)(xing),即(ji)不發(fa)生脆化的(de)(de)問題,又(you)要(yao)(yao)保證鐵(tie)素體型(xing)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭具有相同于母(mu)材(cai)的(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)。


 在(zai)焊接鐵素體(ti)不銹鋼時,通常(chang)可以(yi)采用兩種焊接材料:


  1. 與母材相同類型的焊接材料


      如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用(yong)00Cr13Nb焊(han)絲,0Cr17、0Cr17Ti使(shi)用(yong)1Cr17(Ti)焊(han)絲。在要求焊(han)縫金屬與母材有相同的導電、導磁及力學性能和表面色澤時應使(shi)用(yong)同材質的焊(han)接材料(liao)。


  2. 采用奧氏(shi)體焊接材(cai)料或(huo)鎳基(ji)合金


   采(cai)用(yong)奧氏(shi)體(ti)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)或鎳基合金(jin)(jin),實(shi)質上是(shi)異種鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie),可以提高(gao)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)(jie)頭(tou)的韌性,免除焊(han)(han)前預熱和焊(han)(han)后熱處理。由于鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)的熔敷金(jin)(jin)屬韌性太低,加上添(tian)加的鋁與鈦(tai)等鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)形成元素(su)難以有效地過渡到熔池中去,因此鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)的應用(yong)受(shou)到一定(ding)的限制(zhi)。


  盡管在一些例子中采用同種金屬做焊絲是成(cheng)功的(de),但(dan)是,最好還是采用低碳的(de)奧氏體不(bu)銹鋼作為鐵素體不(bu)銹鋼焊縫的(de)充填金屬。鐵素體不(bu)銹鋼焊接材料(liao)的(de)選擇,見(jian)表2-7。


表 7.jpg

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三、鐵素體不(bu)銹鋼(gang)的焊接(jie)工藝


  為了克服普(pu)通高鉻鐵素體不(bu)銹(xiu)在(zai)焊(han)接過程中出現的晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕和焊(han)接接頭(tou)脆(cui)化而引起的冷裂(lie)紋,在(zai)焊(han)接工藝(yi)上應采取以下措施:


   1. 焊前預(yu)熱


     預熱溫(wen)度為100℃~200℃,目的在(zai)于(yu)使被焊材料處于(yu)韌性較好的狀態和降低焊接接頭的應(ying)(ying)力。隨著鋼中鉻(ge)的含(han)量(liang)提高(gao),預熱溫(wen)度也應(ying)(ying)相應(ying)(ying)提高(gao)。


   2. 焊后熱處理


    焊(han)后對焊(han)接接頭(tou)區域(yu)要進行(xing)750℃~800℃退火(huo)處理,使過飽和(he)(he)碳和(he)(he)氨(an)氮完(wan)全析出(chu),使鉻(ge)充分(fen)地補充到貧鉻(ge)區,以恢(hui)復其耐蝕性(xing)(xing),同(tong)時也可改善焊(han)接接頭(tou)的塑(su)性(xing)(xing)。值得注(zhu)意(yi)的是,退火(huo)后應快冷,以防(fang)止475℃脆(cui)性(xing)(xing)產生。


  3. 采用(yong)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(xing)的影響。


    當(dang)選用的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料與(yu)母材(cai)(cai)金屬的(de)(de)化學成分(fen)相當(dang)時,必須(xu)按(an)上述工(gong)藝措施進(jin)行。如選用奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)(cai)料,則可(ke)免除焊(han)前預熱和焊(han)后熱處理;但對于(yu)不(bu)含穩(wen)定化元素(su)(su)(su)的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭來說,熱影響(xiang)區(qu)的(de)(de)粗晶(jing)脆(cui)化和晶(jing)間腐(fu)蝕問題不(bu)會因(yin)填充材(cai)(cai)料的(de)(de)改變而變化。奧氏體(ti)或奧氏體(ti)-鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)焊(han)縫金屬基(ji)本(ben)上與(yu)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)母材(cai)(cai)等強(qiang)度;但在某些腐(fu)蝕介質中,這種異質焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)耐蝕性可(ke)能低于(yu)同質的(de)(de)接(jie)(jie)頭。


  極低碳(tan)的(de)(de)高(gao)(gao)鉻鐵素體不(bu)銹鋼板(ban)厚(hou)小(xiao)于5mm時(shi)焊(han)(han)前可不(bu)預熱,焊(han)(han)后也不(bu)必(bi)進(jin)行熱處理,可使焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)仍保持足夠的(de)(de)韌性(xing),耐腐(fu)蝕性(xing)也好。焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝的(de)(de)重點是使焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)碳(tan)加氮的(de)(de)含量不(bu)高(gao)(gao)于母材(cai)(cai)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)含量,首(shou)先焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料必(bi)須滿足這一要(yao)求(qiu)。焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)方(fang)法應選擇高(gao)(gao)能量的(de)(de)等離(li)子(zi)弧焊(han)(han)和真空(kong)電子(zi)束焊(han)(han)。要(yao)求(qiu)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料不(bu)得污染;焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熔池(chi)、焊(han)(han)縫(feng)背面都(dou)要(yao)有(you)效保護,防止空(kong)氣的(de)(de)侵入。除采用小(xiao)的(de)(de)熱輸人(ren)進(jin)行焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)外,焊(han)(han)縫(feng)背面可用惰性(xing)氣體保護,并最好采用通冷卻水的(de)(de)銅(tong)墊板(ban),以減少過熱,增加冷卻速度。多層焊(han)(han)時(shi)層間溫度要(yao)控制在100℃左右。



四、鐵素體不銹(xiu)鋼的焊接技巧


(1). 采用(yong)窄(zhai)焊(han)道(dao)焊(han)接,如小的焊(han)接線能量、較快的焊(han)接速度等;


(2). 使焊絲(si)的受熱(re)末(mo)端始終(zhong)處在保護氣體中(zhong);


(3). 采用先(xian)進的焊(han)接技術,如等離(li)子電(dian)弧(hu)焊(han)、熔化極電(dian)弧(hu)焊(han)等;


(4). 熄弧后應繼續通(tong)保(bao)護氣體,直至冷卻(que)充分;


(5). 用純凈度(du)高(gao)的(de)氬氣保護焊(han)接(jie)熔池;


(6). 焊縫背面應采用惰性氣體保護;


(7). 對(dui)于(yu)多層焊接,應(ying)用不(bu)銹鋼(gang)刷子清(qing)除(chu)層間氧(yang)化物。