奧氏體型不銹鋼都具有非常好的塑性和韌性,這決定了它具有良好的彎折、卷曲和沖壓成型性,因而常常被用來制成各種形狀的構件、容器或管道。這樣一來,奧氏體不銹鋼被焊接的機會也因此比其他不銹鋼大得多。這類鋼的韌性、塑性本來就好,又不會發生任何的淬火硬化,所以,盡管其線膨脹系數比碳鋼大得多,焊接過程中的彈、塑性應力和應變量很大,卻極少出現冷裂紋。奧氏體不銹鋼焊接接頭不存在淬火硬化區,又由于它有很強的加工硬化能力,所以,即使受焊接熱影響而軟化的區域,其抗拉強度仍然不低。可以這樣認為,只要是不誤用焊接填充材料,焊接接頭強度不是焊接性的重點。該類鋼的熱脹冷縮特別大,所帶來的焊接性問題,主要有兩個:一個是熱裂紋問題,這與該類鋼的晶界特性和對某些微量雜質如硫、磷等敏感有關;另一個則是焊接變形較大的問題。
奧(ao)氏(shi)體型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能特別優(you)良,這(zhe)是(shi)其獲(huo)得最為廣泛應(ying)用(yong)(yong)調焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)能力(li)。人(ren)們針對(dui)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)環境和腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)機理,選用(yong)(yong)各(ge)(ge)種(zhong)(zhong)耐不(bu)同腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。因此(ci),對(dui)于相應(ying)于每一種(zhong)(zhong)用(yong)(yong)于某種(zhong)(zhong)特定(ding)環境中(zhong)的(de)(de)(de)不(bu)同鋼(gang)種(zhong)(zhong),焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)都應(ying)滿足其在特定(ding)環境中(zhong)的(de)(de)(de)特殊耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性要求。于是(shi),焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)問題(ti)自然也是(shi)焊接(jie)(jie)工作者不(bu)可回避的(de)(de)(de),必須(xu)面對(dui)的(de)(de)(de)最主要問題(ti),也應(ying)是(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊管生產廠關注的(de)(de)(de)主題(ti)。
奧(ao)氏體不銹鋼是使用最為(wei)廣(guang)泛(fan)的(de)(de)不銹鋼,這和它具有(you)良(liang)好的(de)(de)機械性(xing)能(neng)、耐腐蝕性(xing)能(neng),其(qi)焊(han)接性(xing)在(zai)高合金鋼中(zhong)被認為(wei)是最好的(de)(de)有(you)關。鉻(ge)-鎳奧(ao)氏體鋼具有(you)良(liang)好的(de)(de)焊(han)接性(xing),無(wu)(wu)(wu)淬(cui)硬(ying)性(xing),因而(er)在(zai)熱影響區(qu)內無(wu)(wu)(wu)淬(cui)硬(ying)現象,同時(shi)也(ye)無(wu)(wu)(wu)晶粒粗大化。但(dan)在(zai)焊(han)接中(zhong)存在(zai)以下問題:
一、碳(tan)化(hua)鉻的形成(cheng),降低(di)了焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭抗晶間腐蝕的能力
奧氏體不銹鋼焊接接頭可有三種晶間腐蝕的情況:焊縫晶間腐蝕、母材上敏化區腐蝕及刀狀腐(fu)蝕。關于奧氏體鋼晶間腐蝕的機理,一般用“貧鉻”理論來解釋。在固溶狀態下,奧氏體鋼中的碳過飽和固溶于奧氏體中。加熱過程中,過飽和的碳將以Cr23C6。的形式沿晶界析出。Cr23C6中含鉻量大大超過奧氏體基體中的含鉻量,因而使晶界附近含鉻量顯著下降,晶內的鉻原子又來不及擴散及時補充,故形成貧鉻層(Cr<11.7%).貧鉻層的電極電位比晶體內低得很多,在腐蝕質的作用下,電極電位低的晶界將成為陽極,被腐蝕溶解。
1. 焊縫晶間(jian)腐蝕和(he)母材上敏化溫度區腐蝕
18-8型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在450℃~850℃加熱(re)時,具有晶(jing)間腐蝕(shi)傾向,這一溫度范(fan)圍稱為敏化溫度區間。
焊(han)縫(feng)晶間(jian)腐蝕(shi)可有(you)兩種情(qing)(qing)況,一種情(qing)(qing)況為焊(han)接(jie)線(xian)能量過大或多層焊(han)時(shi)焊(han)縫(feng)金屬在敏(min)化溫度區間(jian)停留時(shi)間(jian)過長所(suo)引(yin)起,即焊(han)接(jie)狀(zhuang)態下(xia)已有(you)碳化鉻析(xi)出而形成貧(pin)鉻層;另一種情(qing)(qing)況是焊(han)接(jie)狀(zhuang)態下(xia)耐蝕(shi)性良好,焊(han)后經受了敏(min)化加熱的(de)條件,因而具有(you)晶間(jian)腐蝕(shi)傾向(xiang)。
熱影響區、敏(min)化(hua)區的晶(jing)間腐蝕傾向也是由于(yu)形(xing)成貧鉻層(ceng)所(suo)致。但(dan)因為(wei)焊(han)接(jie)熱循環(huan)具(ju)有快(kuai)速連續加熱的特點,碳化(hua)鉻的析出需(xu)要在(zai)更高的溫(wen)度(du)下才能較(jiao)快(kuai)進行,因此,焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的敏(min)化(hua)區溫(wen)度(du)范圍為(wei)600℃~1000℃,高于(yu)平衡加熱條(tiao)件下的敏(min)化(hua)區溫(wen)度(du)450℃~850℃。
焊縫和(he)(he)熱影響區晶(jing)間腐蝕傾向與(yu)含碳量(liang)、加(jia)熱溫度(du)和(he)(he)保溫時間等因素有關。因此,為提(ti)高焊接接頭抗晶(jing)腐蝕能力,一般宜采取以下措(cuo)施:
①. 減小母材及焊縫中的含碳量,使加熱時減少或避免Cr32C6析出,消除產生貧鉻層的機會。例如,超低碳(C≤0.03%)不銹鋼由于含碳量較低,具有優良的抗蝕性能,但是超低碳不銹鋼的冶煉成本高。
②. 在鋼中添加穩定化元素鈦、鈮(ni)等,使之優先形成MC,而避(bi)免形成貧(pin)鉻(ge)層。
③. 使焊縫形(xing)成奧氏(shi)體(ti)(ti)加少量(liang)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)的雙相(xiang)組織。當焊縫中存在一定數量(liang)的鐵素(su)(su)體(ti)(ti)時,可(ke)以細化晶(jing)粒,增加晶(jing)界(jie)面(mian)(mian)積(ji),使晶(jing)界(jie)單(dan)位面(mian)(mian)積(ji)上的碳化鉻(ge)(ge)析出量(liang)減少,減輕貧鉻(ge)(ge)程度(du)。鉻(ge)(ge)在鐵素(su)(su)體(ti)(ti)中溶解度(du)較(jiao)大,Cr2C6優先在鐵素(su)(su)體(ti)(ti)中形(xing)成,而不致使奧氏(shi)體(ti)(ti)晶(jing)界(jie)貧鉻(ge)(ge);此外(wai),散布在奧氏(shi)體(ti)(ti)之間的鐵素(su)(su)體(ti)(ti),還可(ke)能防(fang)止腐(fu)蝕沿(yan)晶(jing)界(jie)向內部擴展(zhan)。
④. 控制在(zai)敏(min)化溫度(du)區間(jian)的(de)(de)停留時間(jian)。調整焊(han)接(jie)熱循環,盡可(ke)能(neng)縮短600℃以(yi)上的(de)(de)高溫停留時間(jian),以(yi)防止焊(han)縫及熱影響(xiang)區大量(liang)析出碳(tan)化鉻。如選(xuan)擇能(neng)量(liang)密度(du)高的(de)(de)焊(han)接(jie)方法(如等離子弧(hu)焊(han)),選(xuan)用(yong)較(jiao)小的(de)(de)焊(han)接(jie)線能(neng)量(liang),焊(han)縫背(bei)面(mian)通(tong)氬氣或采(cai)用(yong)銅墊增加焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)冷卻速(su)度(du),減(jian)少起弧(hu)、收弧(hu)次數以(yi)避免(mian)重復加熱,多(duo)層(ceng)焊(han)時與腐蝕介質的(de)(de)接(jie)觸面(mian)盡可(ke)能(neng)最后(hou)施(shi)焊(han)等,均可(ke)以(yi)減(jian)少接(jie)頭的(de)(de)晶間(jian)腐蝕傾向。
⑤. 焊后進行固溶處理或穩定化退火。固溶處理可使已析出的Cr23C6重新溶入奧氏體中,但一般只適用于較小的工件。穩定化退火是將工件加熱到850℃~900℃保溫后空冷。其作用為使碳化物充分析出,并促使鉻加速擴散而消除貧鉻區。
2. 焊(han)接接頭的刀狀腐蝕
刀狀腐蝕簡稱刀蝕,它是焊接接頭中特有的一種晶間腐蝕,只發生在含有穩定劑的奧氏體鋼(如321不(bu)銹鋼、316Ti不銹鋼等)的焊接接頭中。刀狀腐蝕的腐蝕部位在熱影響區的過熱區,沿熔合線發展,開始寬度僅3~5個晶粒,逐步擴大至1.0mm~1.5mm。因形狀如刀刃,故稱刀狀腐蝕。
高(gao)溫(wen)過(guo)(guo)熱(re)和中溫(wen)敏(min)化是導(dao)致焊接接頭(tou)產生(sheng)刀蝕的(de)(de)重要條件。含有穩定(ding)劑的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)鋼,一般以固(gu)溶狀態供貨,此時(shi)鋼中少部(bu)(bu)分的(de)(de)碳(tan)(tan)固(gu)溶于奧氏(shi)體(ti),其(qi)余(yu)大部(bu)(bu)分碳(tan)(tan)則形成TiC或NbC.焊接時(shi),在(zai)(zai)(zai)溫(wen)度超過(guo)(guo)1200℃的(de)(de)過(guo)(guo)熱(re)區中,這(zhe)些(xie)碳(tan)(tan)化物(wu)將溶入固(gu)溶體(ti)。由于碳(tan)(tan)的(de)(de)擴(kuo)散能力(li)較強,在(zai)(zai)(zai)冷卻過(guo)(guo)程(cheng)中將偏聚在(zai)(zai)(zai)晶(jing)(jing)界形成過(guo)(guo)飽(bao)和狀態,而鈦則因擴(kuo)散能力(li)低而留于晶(jing)(jing)內。當焊接接頭(tou)在(zai)(zai)(zai)敏(min)化溫(wen)度區間(jian)再(zai)次加熱(re)時(shi),過(guo)(guo)飽(bao)和的(de)(de)碳(tan)(tan)將在(zai)(zai)(zai)晶(jing)(jing)間(jian)以CraC.形式析出,在(zai)(zai)(zai)晶(jing)(jing)界形成貧鉻層(ceng),使(shi)焊接接頭(tou)抗蝕性(xing)能降低。從以上(shang)分析可知,刀狀腐蝕的(de)(de)形成根源也(ye)在(zai)(zai)(zai)于在(zai)(zai)(zai)晶(jing)(jing)間(jian)形成貧鉻層(ceng)。
防(fang)止刀蝕的措施如下:
①. 降(jiang)低含碳(tan)量 這是防止刀(dao)狀腐(fu)蝕的很有效的措(cuo)施。對于含有穩定化元素的不銹鋼,含碳(tan)量最好不超過0.06%。
②. 采用合理的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝 盡(jin)量選擇較小的(de)(de)線能量,以減少過(guo)(guo)熱(re)區在高溫停留時間,注意避免在焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過(guo)(guo)程產生“中溫敏化”的(de)(de)效果。因此雙面(mian)焊(han)(han)時,與腐蝕(shi)介質接(jie)(jie)(jie)觸的(de)(de)焊(han)(han)縫應最(zui)后(hou)施焊(han)(han)(這是大直徑厚壁焊(han)(han)管內(nei)焊(han)(han)在外焊(han)(han)之后(hou)再進行的(de)(de)原因所在),如不能實施則(ze)應調整焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)規范及焊(han)(han)縫形(xing)狀,盡(jin)量避免與腐蝕(shi)介質接(jie)(jie)(jie)觸的(de)(de)過(guo)(guo)熱(re)區再次受到敏化加(jia)熱(re)。
③. 焊(han)后熱處理(li) 焊(han)后進行固(gu)溶(rong)或穩定化處理(li),均能提(ti)高接頭的抗(kang)刀狀(zhuang)腐蝕能力。
二(er)、 應力腐蝕(shi)開裂
應力(li)腐(fu)蝕開裂是金屬在特定的腐蝕介質和拉應力的共同作用下所產生的延遲破壞現象,也稱應力腐蝕裂紋(Stress Corrosion Cracking,簡稱SCC).
鉻-鎳(nie)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中,產(chan)生應(ying)力腐蝕開裂(lie)常見的鋼(gang)種(zhong),有不含鈦、鈮(ni)的18-8型(xing)和17-12-Mo型(xing)鋼(gang),其(qi)次(ci)是超(chao)低碳不銹(xiu)鋼(gang)。由于介質不同,應(ying)力開裂(lie)既可(ke)呈晶(jing)(jing)間開裂(lie)形(xing)(xing)式,也可(ke)呈穿晶(jing)(jing)開裂(lie)形(xing)(xing)式,或為(wei)穿晶(jing)(jing)和沿晶(jing)(jing)混合開裂(lie)形(xing)(xing)式。
不銹(xiu)鋼產生應力(li)腐蝕開(kai)裂(lie)的(de)影響(xiang)因素很多,包括鋼材成分、組織和狀(zhuang)態、介質種類(lei)、溫度及濃度、應力(li)的(de)性(xing)質、大小(xiao)以及結構特(te)點等。
防止應力腐蝕(shi)開裂(lie)的主要措施如下(xia):
1. 正(zheng)確選擇材料及合理調整焊縫成分
根(gen)據介質(zhi)特性(xing)選(xuan)用對(dui)應力(li)(li)腐蝕(shi)開(kai)裂敏感性(xing)低的(de)材(cai)料,應該是防(fang)止應力(li)(li)腐蝕(shi)開(kai)裂的(de)最(zui)根(gen)本措(cuo)施。此類鋼(gang)(gang)(gang)(gang)有高(gao)純鉻(ge)-鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、高(gao)硅鉻(ge)-鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)-奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)等。合理地調整焊縫成分是提高(gao)接(jie)頭抗應力(li)(li)腐蝕(shi)能力(li)(li)的(de)重要措(cuo)施之一。一般認為(wei),當焊縫金屬為(wei)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)雙相組織時(shi),具(ju)有較(jiao)好的(de)抗應力(li)(li)腐蝕(shi)性(xing)能。
2. 消除(chu)或減小殘余應(ying)力
拉(la)伸應力(li)的(de)存(cun)在(zai)是產生應力(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)(kai)裂的(de)先決條件之一(yi)。可以(yi)認(ren)為,不銹鋼(gang)部(bu)件中若不存(cun)在(zai)拉(la)應力(li),則可以(yi)完全避免應力(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)(kai)裂。因此(ci),消除或減少結(jie)構中的(de)殘余應力(li),是防止應力(li)腐(fu)蝕(shi)開(kai)(kai)裂的(de)重(zhong)要措施。
焊(han)后進行(xing)(xing)消除應(ying)力熱(re)處理是常用的工藝措施。例如(ru),對奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼一般進行(xing)(xing)900℃的消除應(ying)力退火熱(re)處理。采用機械(xie)的方法也可以降低表(biao)面(mian)殘余應(ying)力或(huo)造成壓(ya)應(ying)力。如(ru)表(biao)面(mian)拋光、噴丸和錘擊。
3. 合理的結(jie)構(gou)設計
結構(gou)中應(ying)避(bi)免形成較(jiao)大的(de)應(ying)力集(ji)(ji)中或在制造(zao)中避(bi)免產(chan)生較(jiao)大的(de)殘余應(ying)力。在設(she)備(bei)和容(rong)器中與腐(fu)蝕介質的(de)接觸面不能有(you)縫隙(xi),盡可能采用(yong)對(dui)接接頭,結構(gou)設(she)計中注意不產(chan)生熱流集(ji)(ji)中而引起(qi)的(de)局(ju)部過熱或腐(fu)蝕液滯留而局(ju)部濃縮(suo)等。
三(san)、焊接熱裂紋
奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接時,焊(han)縫(feng)及熱影響(xiang)區(qu)均可(ke)能出(chu)現熱裂(lie)紋(wen)。最常見的是焊(han)縫(feng)結晶裂(lie)紋(wen),有(you)時在熱影響(xiang)區(qu)或(huo)多層(ceng)焊(han)層(ceng)間金屬也可(ke)出(chu)現液(ye)化裂(lie)紋(wen)。
奧氏體鋼(gang)具(ju)有較大的熱裂紋(wen)敏感(gan)性(xing),主(zhu)要取決于鋼(gang)的化學成分、組織與性(xing)能的特點。
奧氏體(ti)鋼中合(he)金元素較多,尤(you)其是含有(you)一定數量的(de)鎳,它不僅提高了奧氏體(ti)的(de)穩定性(xing),而且還易和硫、磷(lin)等雜質形成(cheng)低(di)熔(rong)點化合(he)物或共晶(jing),如Ni-S共晶(jing)熔(rong)點為645℃、Ni-P共晶(jing)為880℃,比Fe-S、Fe-P共晶(jing)的(de)熔(rong)點更(geng)低(di),危害(hai)性(xing)也(ye)更(geng)大。其他一些(xie)元素如硼、硅等的(de)偏析,也(ye)將促使產生熱裂紋。
奧氏體鋼(gang)焊縫(feng)易形(xing)成(cheng)方向性強的粗大柱狀晶(jing)組織(zhi),有(you)利于有(you)害雜質和元素(su)的偏析(xi),從而促使形(xing)成(cheng)連續的晶(jing)間液膜(mo),提高(gao)了熱裂紋(wen)的敏感(gan)性。
從奧氏體不銹鋼的(de)(de)物理性能看,它(ta)具有導熱(re)(re)系數小、線膨(peng)脹系數大(da)的(de)(de)特點,因而在焊接(jie)不均(jun)勻加熱(re)(re)的(de)(de)情況下,極易(yi)形成較大(da)的(de)(de)拉應力,促進了(le)焊接(jie)熱(re)(re)裂紋(wen)的(de)(de)產生。
由以上分析可(ke)知,與結構鋼(gang)相比,奧(ao)氏體不銹鋼(gang)的焊接熱裂紋傾向較大,尤其是(shi)高(gao)鎳(nie)奧(ao)氏體不銹鋼(gang)。
防(fang)止奧氏體(ti)不銹鋼焊接熱裂紋的主要措(cuo)施如下:
1. 嚴格(ge)控制(zhi)有害雜質硫、磷的含(han)量,鋼(gang)中含(han)鎳量越高,越應(ying)該(gai)嚴格(ge)控制(zhi)。
2. 調整焊(han)縫金(jin)屬的組織(zhi)
奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊縫可(ke)以是(shi)(shi)單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)的(de)奧氏體(ti)組(zu)織(zhi),也可(ke)以是(shi)(shi)奧氏體(ti)為主的(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)。大量實踐(jian)證明,單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)奧氏體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)焊縫,對(dui)熱裂(lie)(lie)紋的(de)敏感性較(jiao)大,而雙(shuang)相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)的(de)焊縫,則具有(you)良好的(de)抗裂(lie)(lie)性能(neng),如表2-2中所列出的(de)奧氏體(ti)焊縫中δ-鐵素(su)體(ti)的(de)影響。焊接18-8型不(bu)銹(xiu)鋼時,如果形成γ+5%δ的(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi),不(bu)僅(jin)可(ke)以提高抗晶(jing)間腐蝕能(neng)力,而且又減小了熱裂(lie)(lie)敏感性。焊縫中的(de)δ相(xiang)(xiang),可(ke)以細(xi)化(hua)晶(jing)粒,消除(chu)單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)奧氏體(ti)的(de)方向性,減少有(you)害雜(za)質在晶(jing)界(jie)的(de)偏析(xi),而且δ相(xiang)(xiang)能(neng)解較(jiao)多的(de)硫、磷,并能(neng)降低界(jie)面能(neng),阻(zu)止晶(jing)間液膜的(de)形成,從而有(you)利(li)于提高焊縫的(de)抗熱裂(lie)(lie)紋能(neng)力。

3. 調整(zheng)焊縫金屬合金成分
當在(zai)焊縫(feng)中不允許有(you)雙相組織時,如(ru)表2-2中“不希望(wang)有(you)δ-鐵素(su)體的(de)理由”所(suo)列出的(de)各項(xiang),就必須(xu)對焊縫(feng)金(jin)屬進行合理的(de)合金(jin)化(hua)。如(ru)在(zai)單相穩定奧氏體鋼中適當增加(jia)錳、碳、氮的(de)含(han)量(liang)(liang)可(ke)以(yi)提高焊縫(feng)的(de)抗裂(lie)性能。此外,加(jia)入少(shao)(shao)量(liang)(liang)的(de)鈰、鋯、鉭(tan)等微量(liang)(liang)元(yuan)素(su),可(ke)以(yi)細化(hua)焊縫(feng)組織、凈化(hua)晶界,也可(ke)減少(shao)(shao)焊縫(feng)的(de)熱裂(lie)紋(wen)敏感性。
4. 工(gong)藝(yi)措施
在焊接奧氏體不銹鋼時,應盡量減小熔池過熱,以防止形成粗大的柱狀晶。奧氏體不銹鋼焊接宜采用小線能量及小截面的焊道。至于液化裂紋,它主要出現于310S不銹鋼的焊接接頭中。為了防止產生液化裂紋,除了嚴格限制母材中的雜質含量以及控制母材的晶粒度以外,在工藝上應采用高能量密度的焊接方法、小線能量和提高接頭的冷卻速度等措施,以減小母材的過熱和避免近縫區晶粒的粗化。
四、奧氏體(ti)鋼焊接接頭的脆化
奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)用(yong)(yong)途(tu)頗(po)廣,可在耐(nai)熱、耐(nai)蝕、低(di)溫(wen)等各種(zhong)條件下使(shi)用(yong)(yong)。不同的(de)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)條件,對(dui)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)性(xing)能要(yao)求(qiu)也不同。耐(nai)蝕鋼(gang)(gang)通常(chang)是(shi)在室(shi)溫(wen)或350℃以下工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo),主要(yao)要(yao)求(qiu)耐(nai)蝕性(xing),對(dui)機械性(xing)能無特殊要(yao)求(qiu)。用(yong)(yong)于高溫(wen)條件的(de)熱強鋼(gang)(gang),如是(shi)短時(shi)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo),則(ze)要(yao)求(qiu)保證(zheng)接(jie)(jie)頭與母(mu)材等強度;而長期工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(10年(nian)以上(shang))時(shi),則(ze)保證(zheng)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)塑(su)性(xing),防止高溫(wen)脆(cui)化(hua)是(shi)關鍵。對(dui)于低(di)溫(wen)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang),則(ze)主要(yao)要(yao)求(qiu)良好的(de)低(di)溫(wen)韌性(xing),防止焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭發生低(di)溫(wen)脆(cui)斷。從不同的(de)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)條件下對(dui)接(jie)(jie)頭性(xing)能的(de)要(yao)求(qiu)來(lai)看,奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)低(di)溫(wen)脆(cui)化(hua)和高溫(wen)脆(cui)化(hua)是(shi)值得注意的(de)問題。
當(dang)18-8型鋼(gang)焊縫(feng)(feng)為(wei)雙相組織時,其拉伸強度、屈服(fu)強度與塑性(xing)略(lve)低于母材,但韌性(xing)比母材低得多,因(yin)而難以保證(zheng)(zheng)低溫(wen)條(tiao)件(jian)下對焊接接頭韌性(xing)的(de)要求。為(wei)了保證(zheng)(zheng)18-8型鋼(gang)焊縫(feng)(feng)具有良好的(de)低溫(wen)韌性(xing),應使焊縫(feng)(feng)為(wei)單相奧(ao)氏體組織。
奧氏體(ti)焊縫中(zhong)含有較(jiao)多(duo)的鐵素體(ti)化元素或有較(jiao)多(duo)的δ相(xiang)時,高溫條(tiao)件下,由于δ→σ轉變,引起σ相(xiang)脆化,焊縫的塑(su)性和韌性均(jun)顯著下降。因此,為了(le)保證必要的塑(su)性和韌性,焊縫中(zhong)的δ相(xiang)應小于5%。
單相(xiang)的奧(ao)氏(shi)體焊(han)縫也可能出現(xian)σ相(xiang),這(zhe)(zhe)與合金系統有關。如310S不(bu)銹鋼焊(han)縫中鉻與硅含量(liang)偏上限,而碳、鎳含量(liang)偏下限時(shi),就容易沿晶界(jie)析(xi)出σ相(xiang),這(zhe)(zhe)比晶內析(xi)出σ相(xiang),對焊(han)接接頭(tou)脆(cui)化影響(xiang)更為嚴(yan)重。
為了避免出(chu)現 σ脆性相,應盡量(liang)限制(zhi)焊(han)縫(feng)(feng)中的(de)(de)δ相數(shu)量(liang),考慮焊(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)合金化(hua)時(shi)(shi),適(shi)當減(jian)少鐵(tie)素體(ti)形(xing)成元素;多層(ceng)焊(han)時(shi)(shi)采用(yong)較小(xiao)的(de)(de)線能(neng)量(liang),以減(jian)小(xiao)熔池體(ti)積(ji),提高(gao)(gao)冷卻速度,縮短高(gao)(gao)溫停(ting)留時(shi)(shi)間。對于(yu)已經出(chu)現σ相的(de)(de)焊(han)縫(feng)(feng),可將(jiang)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)加熱至1050℃~1100℃,保溫1小(xiao)時(shi)(shi)后水冷,進行固溶處理,此時(shi)(shi)絕大部分 σ 相可重新(xin)溶入奧(ao)氏(shi)體(ti)中,性能(neng)即可恢復。
五(wu)、焊(han)接變(bian)形較大(da)
因(yin)(yin)為奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼導(dao)熱性能差,膨脹(zhang)系(xi)數(shu)大(da),焊接(jie)變形較大(da),特(te)別是薄板。因(yin)(yin)此,焊接(jie)時應(ying)適當采(cai)取防形的(de)措施,如(ru)夾(jia)具等。

