對于用同質焊接材料焊接馬氏體不銹鋼管時,預熱是防止冷裂紋的重要措施,鋼的淬硬性愈大,焊接接頭的拘束度也愈大,則預熱溫度應選高些,一般為160~320℃。多層焊時仍需保持道間溫度,焊后還要進行熱處理。
不論采(cai)用(yong)(yong)焊(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)、熔化(hua)極氣體(ti)保護(hu)焊(han)(han)(han)還是埋弧焊(han)(han)(han)等焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)方法(fa),焊(han)(han)(han)前均需(xu)預(yu)熱(re),預(yu)熱(re)溫度(du)與(yu)鋼(gang)中碳(tan)含量有關,詳見(jian)表6-1。馬氏體(ti)不銹鋼(gang)管(guan)焊(han)(han)(han)后需(xu)要(yao)熱(re)處(chu)理(li)(li),焊(han)(han)(han)后熱(re)處(chu)理(li)(li)的作用(yong)(yong)是消除(chu)或降低殘余應力,降低焊(han)(han)(han)縫金(jin)屬與(yu)熱(re)影響(xiang)區的硬度(du),改善(shan)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的韌性,同時減(jian)少焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)殘余應力。對于(yu)剛度(du)小的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)構(gou)件(jian),焊(han)(han)(han)后可以在(zai)冷至室溫后再熱(re)處(chu)理(li)(li)。對于(yu)大厚度(du)的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)件(jian),特別是鋼(gang)材(cai)中含碳(tan)量較高時,需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)(yong)復雜的熱(re)處(chu)理(li)(li)工藝。
一(yi)、預熱溫度的(de)選擇
焊(han)(han)接馬氏體不銹鋼管時,若選用與母材(cai)(cai)金屬成(cheng)分(fen)相同(tong)的(de)焊(han)(han)接材(cai)(cai)料時,為了防止焊(han)(han)接接頭形成(cheng)冷裂紋(wen),焊(han)(han)前必須預熱。預熱溫(wen)度(du)一般(ban)在(zai)200~320℃,且最(zui)好不要高于該鋼號的(de)馬氏體開始轉變(bian)溫(wen)度(du)。
預熱溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)選擇與材料厚(hou)度(du)、填充金(jin)屬種類、焊接(jie)方法和(he)構件的(de)(de)(de)拘束(shu)程度(du)有關(guan)。其中與鋼(gang)的(de)(de)(de)碳含量(liang)(liang)關(guan)系最大(da);當(dang)碳的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)分(fen)數小于(yu)0.1%時(shi)(shi)(shi),預熱溫(wen)度(du)可小于(yu)200℃;當(dang)碳的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)分(fen)數為0.1%~0.2%時(shi)(shi)(shi),預熱溫(wen)度(du)為200~250℃;當(dang)碳的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)分(fen)數大(da)于(yu)0.2%時(shi)(shi)(shi),除預熱溫(wen)度(du)要適當(dang)提高外,還必(bi)須考慮保證多層焊時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)道間溫(wen)度(du)。
馬氏(shi)體型不銹鋼的預熱溫度(du)不宜過(guo)高,否則將使奧氏(shi)體晶(jing)(jing)粒粗大,并且隨冷卻速度(du)降低,還會形(xing)成(cheng)粗大鐵素(su)體加晶(jing)(jing)界碳化物組織,使焊接接頭塑性和強度(du)均有所下降。
二(er)、焊后回火熱(re)處(chu)理和后熱(re)處(chu)理
在(zai)淬火(huo)+回(hui)火(huo)即(ji)調質狀(zhuang)態下(xia)進(jin)(jin)行焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)后熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)采用回(hui)火(huo)處(chu)(chu)理(li)(li)。焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)后熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)(回(hui)火(huo)處(chu)(chu)理(li)(li))前(qian)對焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)有嚴格的(de)(de)(de)要求,焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)后不(bu)可隨意從焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)直(zhi)接(jie)升溫(wen)(wen)(wen)(wen)進(jin)(jin)行回(hui)火(huo)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)。這是因為在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)過程中形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)尚(shang)未(wei)(wei)完全(quan)轉(zhuan)變成(cheng)(cheng)馬氏(shi)體(ti),其未(wei)(wei)分(fen)解的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)在(zai)立(li)即(ji)升溫(wen)(wen)(wen)(wen)到回(hui)火(huo)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)過程中,會(hui)發(fa)生(sheng)(sheng)珠光體(ti)轉(zhuan)變,或者碳化物(wu)沿奧(ao)氏(shi)體(ti)晶(jing)界沉淀(dian),產生(sheng)(sheng)粗(cu)大鐵(tie)素體(ti)加碳化物(wu)組織,從而嚴重地降低(di)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)韌性,也(ye)影響強(qiang)度(du),可能造(zao)成(cheng)(cheng)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)(de)脆斷,且降低(di)耐蝕能力。如(ru)果焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)后空冷到室溫(wen)(wen)(wen)(wen)后再(zai)進(jin)(jin)行熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li),則馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹耐熱(re)(re)鋼會(hui)出現(xian)空氣(qi)淬硬(ying)傾向,造(zao)成(cheng)(cheng)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)塑性降低(di),并且在(zai)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)殘留的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)將(jiang)繼續轉(zhuan)變為馬氏(shi)體(ti)組織,使焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)變得又(you)硬(ying)又(you)脆,組織應力也(ye)隨之(zhi)增大;若再(zai)加上(shang)擴散(san)氫的(de)(de)(de)聚集(ji),焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)(tou)就有可能產生(sheng)(sheng)冷裂紋。正確的(de)(de)(de)方法是:回(hui)火(huo)前(qian)使焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)適(shi)當冷卻,讓焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫和熱(re)(re)影響區的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)基本分(fen)解為馬氏(shi)體(ti)組織。
對于剛度大的(de)焊(han)接構(gou)件,特(te)別是(shi)碳含量較高時,需要進行準確的(de)后熱(re)(re)處理:焊(han)接區空冷至(zhi)(zhi)100~150℃,立(li)即(ji)在此溫度保(bao)溫1~2h。其目的(de)有(you)兩個:一是(shi)讓奧氏(shi)體充分分解為馬(ma)氏(shi)體,又不至(zhi)(zhi)于立(li)即(ji)過分脆化;二(er)是(shi)使焊(han)縫(feng)中氫向外擴散,起到(dao)消氫作用。然(ran)后加(jia)熱(re)(re)至(zhi)(zhi)回火(huo)溫度,適當保(bao)溫,使馬(ma)氏(shi)體充分回火(huo),得到(dao)理想的(de)回火(huo)組織。
回火溫度一般選在650~750℃,至少保溫1h后空冷。或者按每30mm厚的焊縫保溫1h,隨后空冷。有關焊后熱處理回火溫度對12Cr13(1Cr13)和20Cr13(2Cr13)鋼焊接熱影響區脆性的影響見表6-2。對于剛度小的焊接構件,焊后可冷至室溫后再進行回火熱處理。
對于焊后(hou)(hou)需要機械加工的構件,為(wei)(wei)了(le)得到(dao)最低硬度,必須采用高溫退火,退火溫度為(wei)(wei)830~880℃,保(bao)溫2h后(hou)(hou)隨爐(lu)冷至650℃,然后(hou)(hou)空冷。
三、調質熱處理
高鉻馬氏體不銹鋼管(guan)一般在(zai)淬火(huo)(huo)+回(hui)火(huo)(huo)的(de)(de)調(diao)質狀態下進行焊(han)接,焊(han)后經高溫(wen)回(hui)火(huo)(huo)處理,使焊(han)接接頭具有良(liang)好的(de)(de)力學性能(neng)。如果鋼材在(zai)退(tui)火(huo)(huo)狀態下焊(han)接,會出現不均勻的(de)(de)馬氏體組織,因此,整個焊(han)接構(gou)件(jian)焊(han)后還需進行調(diao)質處理,使焊(han)接接頭具有均勻的(de)(de)性能(neng)。