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(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼不如奧氏(shi)體不銹鋼(gang)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(tie)素體不(bu)銹鋼焊接方法


 雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素體不銹鋼焊接,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)接(jie)(jie)方法(fa)應(ying)選擇高能量的等離子弧焊(han)和真空(kong)電子束焊(han)最為合適。同時要(yao)求焊(han)接(jie)(jie)材料不得污(wu)染;焊(han)接(jie)(jie)熔池、焊(han)縫背(bei)面(mian)都要(yao)進(jin)行(xing)有效保護(hu)(hu),防止空(kong)氣(qi)的侵入(ru)。除采(cai)(cai)用(yong)小的熱(re)輸入(ru)進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)(jie)外,焊(han)縫背(bei)面(mian)可用(yong)惰性(xing)氣(qi)體(ti)保護(hu)(hu),并(bing)最好采(cai)(cai)用(yong)水冷銅墊板(ban),以減(jian)少過熱(re),增(zeng)加(jia)冷卻速度,多層焊(han)時層間溫度要(yao)控制在(zai)100℃左(zuo)右。



二、鐵素體不(bu)銹鋼焊接材料(liao)


  鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼焊接材料的(de)(de)(de)選擇,對鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)焊接無疑是非常重(zhong)要的(de)(de)(de)。其焊接材料既(ji)要保證(zheng)焊接接頭(tou)的(de)(de)(de)塑性(xing)、韌性(xing),即不(bu)發生(sheng)脆(cui)化(hua)的(de)(de)(de)問題,又要保證(zheng)鐵(tie)素(su)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼焊接接頭(tou)具有相(xiang)同于(yu)母材的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)。


 在焊接鐵素體不銹鋼時,通常可以采用兩種焊接材料:


  1. 與母材(cai)相同類型的(de)焊(han)接材(cai)料(liao)


      如0Cr12、0Cr13、0Cr13AL,等用00Cr13Nb焊(han)(han)絲,0Cr17、0Cr17Ti使用1Cr17(Ti)焊(han)(han)絲。在要求焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)與(yu)母材(cai)有相同的導電、導磁(ci)及力(li)學性能和(he)表面色(se)澤時(shi)應使用同材(cai)質的焊(han)(han)接材(cai)料(liao)。


  2. 采用(yong)奧氏體焊接(jie)材料或鎳基合金


   采用(yong)(yong)奧氏體(ti)焊接(jie)(jie)(jie)材(cai)料或鎳基合金,實(shi)質上是(shi)異種鋼焊接(jie)(jie)(jie),可(ke)以(yi)提高焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)(de)韌(ren)性,免除焊前預熱和(he)焊后熱處理。由于鐵(tie)素(su)體(ti)焊接(jie)(jie)(jie)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)熔敷(fu)金屬韌(ren)性太(tai)低,加(jia)上添(tian)加(jia)的(de)(de)(de)(de)鋁與鈦等鐵(tie)素(su)體(ti)形(xing)成元(yuan)素(su)難以(yi)有效地過渡到(dao)熔池中(zhong)去,因此(ci)鐵(tie)素(su)體(ti)焊接(jie)(jie)(jie)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)受到(dao)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)限制(zhi)。


  盡管在一(yi)些(xie)例子(zi)中采用同種(zhong)金(jin)屬做焊絲是(shi)成(cheng)功的(de)(de),但是(shi),最好還是(shi)采用低(di)碳的(de)(de)奧氏體不銹鋼(gang)作(zuo)為鐵(tie)素(su)體不銹鋼(gang)焊縫的(de)(de)充填(tian)金(jin)屬。鐵(tie)素(su)體不銹鋼(gang)焊接材(cai)料的(de)(de)選擇,見(jian)表(biao)2-7。


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三(san)、鐵素體不銹(xiu)鋼的焊接工藝


  為了克服(fu)普(pu)通高鉻鐵素體(ti)不銹在(zai)焊(han)接(jie)過程中出(chu)現的晶間腐蝕和(he)焊(han)接(jie)接(jie)頭脆化而引起的冷裂紋,在(zai)焊(han)接(jie)工藝(yi)上(shang)應采取以(yi)下措施:


   1. 焊前預熱


     預熱溫(wen)(wen)度為100℃~200℃,目(mu)的在(zai)于(yu)使被焊(han)材料處于(yu)韌性較(jiao)好(hao)的狀態和降低焊(han)接接頭的應(ying)力。隨著鋼中(zhong)鉻的含(han)量(liang)提(ti)(ti)高,預熱溫(wen)(wen)度也應(ying)相(xiang)應(ying)提(ti)(ti)高。


   2. 焊后熱(re)處理


    焊后對焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭區(qu)(qu)域要進行750℃~800℃退(tui)火(huo)處理(li),使(shi)過飽和碳(tan)和氨(an)氮(dan)完全(quan)析出,使(shi)鉻(ge)充分地補充到貧鉻(ge)區(qu)(qu),以恢(hui)復(fu)其耐(nai)蝕(shi)性(xing),同(tong)時也可(ke)改善焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的塑性(xing)。值得注意的是,退(tui)火(huo)后應快冷,以防止(zhi)475℃脆性(xing)產生(sheng)。


  3. 采用小(xiao)的熱(re)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℃脆性的影響。


    當(dang)選用的(de)焊接(jie)材料(liao)與母材金屬的(de)化(hua)學成分相當(dang)時,必須按上(shang)述工藝措施進行。如(ru)選用奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼焊接(jie)材料(liao),則可免(mian)除(chu)焊前(qian)預(yu)熱和焊后(hou)熱處理;但(dan)對于不(bu)(bu)含(han)穩定化(hua)元素(su)的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼焊接(jie)接(jie)頭來說,熱影響區的(de)粗晶脆化(hua)和晶間腐(fu)蝕問題不(bu)(bu)會因填充(chong)材料(liao)的(de)改變而(er)變化(hua)。奧(ao)氏(shi)體(ti)或奧(ao)氏(shi)體(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)焊縫金屬基本上(shang)與鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼母材等(deng)強度;但(dan)在(zai)某些腐(fu)蝕介質(zhi)中(zhong),這種異質(zhi)焊接(jie)接(jie)頭的(de)耐蝕性可能低于同質(zhi)的(de)接(jie)頭。


  極(ji)低(di)碳的(de)高(gao)鉻(ge)鐵素體不(bu)銹鋼板(ban)(ban)厚小(xiao)(xiao)于5mm時焊(han)(han)前可不(bu)預(yu)熱,焊(han)(han)后也(ye)不(bu)必進行熱處(chu)理(li),可使焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭仍保持足(zu)夠(gou)的(de)韌性,耐(nai)腐蝕性也(ye)好。焊(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝的(de)重點是使焊(han)(han)縫金屬中碳加氮的(de)含(han)量不(bu)高(gao)于母材金屬的(de)含(han)量,首先焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)必須(xu)滿足(zu)這一要求。焊(han)(han)接(jie)(jie)方法應選擇(ze)高(gao)能(neng)量的(de)等(deng)離子(zi)弧焊(han)(han)和真空(kong)電子(zi)束(shu)焊(han)(han)。要求焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)不(bu)得污染;焊(han)(han)接(jie)(jie)熔(rong)池、焊(han)(han)縫背面(mian)都要有效保護,防止空(kong)氣的(de)侵入。除(chu)采(cai)用小(xiao)(xiao)的(de)熱輸人進行焊(han)(han)接(jie)(jie)外,焊(han)(han)縫背面(mian)可用惰性氣體保護,并最(zui)好采(cai)用通冷卻水的(de)銅墊(dian)板(ban)(ban),以減少過熱,增加冷卻速度(du)。多(duo)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)時層(ceng)(ceng)間(jian)溫度(du)要控(kong)制在100℃左(zuo)右(you)。



四、鐵(tie)素體不銹鋼的焊接技巧


(1). 采(cai)用窄(zhai)焊(han)道(dao)焊(han)接,如小(xiao)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)末端(duan)始終處在(zai)保護氣體(ti)中;


(3). 采(cai)用先進的焊接技術,如等離子電(dian)弧(hu)焊、熔(rong)化極電(dian)弧(hu)焊等;


(4). 熄弧后應繼續通保護氣體,直至冷卻充(chong)分;


(5). 用純(chun)凈度(du)高的氬氣保護焊接熔池;


(6). 焊縫背面應采(cai)用惰性氣體保(bao)護;


(7). 對于多層(ceng)(ceng)焊接,應(ying)用不銹鋼(gang)刷子(zi)清(qing)除層(ceng)(ceng)間(jian)氧化物。