無錫不銹鋼板、無錫不銹鋼管專業生成廠家無錫漢能不銹鋼2020年9月11日訊  所謂不銹鋼是指在鋼中加進一定量的鉻元素后,使鋼處于鈍化狀態,具有不生銹的特性。為達到此目的,其鉻含量必須在12%以上。為進步鋼的鈍化性,不銹鋼中還往往需加進能使鋼鈍化的鎳、鉬等元素。一般所指的不銹鋼實際上是不銹鋼和耐酸鋼的總稱。不銹鋼并不一定耐酸,而耐酸鋼一般均具有良好的不銹性能。

不銹(xiu)鋼(gang)按(an)其(qi)鋼(gang)的組織不同可(ke)分為四類,即奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)、鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)、馬氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)、奧(ao)氏(shi)體(ti)-鐵素(su)體(ti)雙相不銹(xiu)鋼(gang)。

1. 奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼及其焊接(jie)特點

奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)是應(ying)用最廣泛(fan)的(de)不(bu)銹鋼(gang),以高Cr-Ni型最為(wei)普遍(bian)。目(mu)前奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)大致可(ke)分為(wei)Cr18-Ni8型、Cr25-Ni20型、Cr25-Ni35型。奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)有以下焊接特點:

① 焊接(jie)(jie)熱裂紋 奧氏(shi)體不銹鋼由(you)于其(qi)熱傳導率小(xiao),線膨(peng)脹系(xi)數大,因此在(zai)(zai)焊接(jie)(jie)過(guo)(guo)程中,焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭部位的(de)高溫(wen)停留時(shi)間較長(chang),焊縫(feng)易(yi)形成粗大的(de)柱(zhu)狀晶組織(zhi)(zhi),在(zai)(zai)凝(ning)固(gu)結(jie)晶過(guo)(guo)程中,若硫(liu)、磷(lin)、錫、銻、鈮等雜(za)質元素(su)含(han)量較高,就(jiu)會在(zai)(zai)晶間形成低(di)熔點共(gong)晶,在(zai)(zai)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭承受較高的(de)拉應力時(shi),就(jiu)易(yi)在(zai)(zai)焊縫(feng)中形成凝(ning)固(gu)裂紋,在(zai)(zai)熱影響區形成液化(hua)裂紋,這都屬于焊接(jie)(jie)熱裂紋。防止熱裂紋最有(you)效(xiao)的(de)途徑是降低(di)鋼及焊材中易(yi)產生(sheng)低(di)熔點共(gong)晶的(de)雜(za)質元素(su)和使鉻鎳(nie)奧氏(shi)體不銹鋼中含(han)有(you)4% ~ 12%的(de)鐵素(su)體組織(zhi)(zhi)。

② 晶間腐蝕 根據貧鉻(ge)理論,在(zai)晶間上析出碳(tan)化鉻(ge),造(zao)成晶界貧鉻(ge)是產生晶間腐蝕的(de)(de)主(zhu)(zhu)要(yao)原因。為此,選擇(ze)超低碳(tan)焊材(cai)或含有鈮、鈦等穩定化元素的(de)(de)焊材(cai)是防止晶間腐蝕的(de)(de)主(zhu)(zhu)要(yao)措施。

③ 應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕開(kai)裂(lie)(lie) 應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕開(kai)裂(lie)(lie)通常(chang)表現(xian)為脆性破壞,且發生(sheng)破壞的過程時間短(duan),因此危害嚴重。造成(cheng)奧(ao)氏體不銹鋼應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕開(kai)裂(lie)(lie)的主要原因是焊接(jie)殘(can)余(yu)應(ying)力(li)(li)。焊接(jie)接(jie)頭的組織變化(hua)或應(ying)力(li)(li)集(ji)中的存在,局部腐(fu)蝕介質(zhi)濃縮也是影響應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕開(kai)裂(lie)(lie)的原因。

④ 焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)σ相(xiang)(xiang)脆(cui)(cui)化 σ相(xiang)(xiang)是(shi)一種脆(cui)(cui)硬的(de)金(jin)屬(shu)(shu)間化合物(wu),主(zhu)要(yao)析集于(yu)柱狀晶(jing)(jing)的(de)晶(jing)(jing)界。γ相(xiang)(xiang)和δ相(xiang)(xiang)都可發生σ相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)。比如對于(yu)Cr25Ni20型焊(han)縫在800℃ ~ 900℃加熱時,就會發生強烈的(de)γ→δ轉(zhuan)變(bian)。對于(yu)鉻鎳型奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang),特別是(shi)鉻鎳鉬(mu)型不(bu)銹鋼(gang),易發生δ→σ相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian),這主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)于(yu)鉻、鉬(mu)元素具有(you)明顯(xian)的(de)σ化作(zuo)用,當(dang)焊(han)縫中(zhong)δ鐵(tie)素體(ti)含量(liang)(liang)超過12%時,δ→σ的(de)轉(zhuan)變(bian)非常明顯(xian),造成(cheng)焊(han)縫金(jin)屬(shu)(shu)的(de)明顯(xian)的(de)脆(cui)(cui)化,這也就是(shi)為什么熱壁加氫反應(ying)器內壁堆焊(han)層將δ鐵(tie)素體(ti)含量(liang)(liang)控制在3%~10%的(de)原因(yin)。

2. 鐵素體不銹鋼及其焊接特點(dian)

鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)分(fen)為普(pu)通(tong)(tong)鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和超純鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)兩大類,其中普(pu)通(tong)(tong)鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)有Cr12 ~ Cr14型,如(ru)00Cr12、0Cr13Al;Cr16 ~ Cr18型,如(ru)1Cr17Mo;Cr25 ~ 30型。

由于普(pu)通鐵(tie)(tie)索體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)的(de)(de)碳、氮含量較(jiao)高,故加工成形(xing)及焊(han)接(jie)都較(jiao)困難(nan),耐蝕(shi)(shi)性也難(nan)以(yi)保(bao)證,使用受到限制(zhi),在超(chao)(chao)純鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)嚴格控(kong)(kong)制(zhi)了鋼中(zhong)(zhong)的(de)(de)碳和(he)氮總(zong)量,一(yi)般控(kong)(kong)制(zhi)在0.035% ~ 0.045%、0.030%、0.010% ~ 0.015%三個(ge)層(ceng)次(ci),同時還加進必要的(de)(de)合(he)金元素(su)以(yi)進一(yi)步進步鋼的(de)(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性和(he)綜合(he)性能(neng)。與(yu)普(pu)通鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼相比,超(chao)(chao)純高鉻鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼具有(you)很好的(de)(de)耐均(jun)勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、點(dian)蝕(shi)(shi)及應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng),較(jiao)多的(de)(de)應用于石化設備中(zhong)(zhong)。鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼有(you)以(yi)下焊(han)接(jie)特(te)點(dian):

① 焊接高溫作用下,在(zai)加熱(re)(re)溫度達到1000℃以上的(de)熱(re)(re)影響區特別在(zai)近縫區的(de)晶(jing)粒(li)會急劇長大(da),焊后即使快速冷(leng)卻,也無法避免(mian)因晶(jing)粒(li)粗大(da)化引起的(de)韌性急劇下降及較高的(de)晶(jing)間腐蝕傾向。

② 鐵素(su)體鋼本(ben)身(shen)含鉻量較(jiao)(jiao)高,有害元素(su)碳、氮、氧等也(ye)較(jiao)(jiao)多,脆性(xing)轉(zhuan)變溫度較(jiao)(jiao)高,缺(que)口敏感性(xing)較(jiao)(jiao)強。因此,焊后脆化現象較(jiao)(jiao)為嚴重。

③ 在(zai)400℃ ~ 600℃長(chang)時間加(jia)熱緩冷時,會出現475℃脆化,使常溫(wen)韌(ren)性嚴重下降(jiang)。在(zai)550℃ ~ 820℃長(chang)時間加(jia)熱后(hou),則輕易從(cong)鐵素體中(zhong)析出σ相,也明(ming)顯降(jiang)低其塑、韌(ren)性。

3. 馬氏體不銹(xiu)鋼及其焊(han)接特點

馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼可分(fen)為Cr13型(xing)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼、低碳馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼和超(chao)級馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼。Cr13型(xing)具(ju)(ju)有一般抗腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng),從Cr12為基的馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼,因加進鎳(nie)、鉬(mu)、鎢、釩等合金元素,除具(ju)(ju)有一定的耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng),還具(ju)(ju)有較(jiao)高的高溫強度及抗高溫氧化性(xing)能(neng)(neng)。

馬(ma)氏體不銹鋼(gang)(gang)的焊接特(te)點(dian):Cr13型馬(ma)氏體不銹鋼(gang)(gang)焊縫和熱影(ying)響區的淬(cui)硬傾向特(te)別大(da),焊接接頭(tou)在(zai)空冷(leng)(leng)條件(jian)下(xia)便可得到(dao)硬脆的馬(ma)氏體,在(zai)焊接拘束應力和擴散氫的作用下(xia),很輕易(yi)出現焊接冷(leng)(leng)裂紋(wen)。當冷(leng)(leng)卻速度(du)較小時,近縫區及(ji)焊縫金屬會形成粗大(da)鐵素體及(ji)沿晶析出碳(tan)化物,使接頭(tou)的塑、韌(ren)性(xing)明顯(xian)降(jiang)低。

低(di)碳及超級馬(ma)氏體不銹鋼的(de)焊縫和熱影(ying)響區冷卻后(hou),固然全部轉變為低(di)碳馬(ma)氏體,但沒有明(ming)顯的(de)淬(cui)硬(ying)現(xian)象,具有良好的(de)焊接性(xing)能。

1. 奧氏(shi)體不(bu)銹鋼焊材選用

奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼焊(han)(han)材(cai)(cai)的(de)選擇原則是(shi)在(zai)無裂(lie)紋的(de)條件下,保證(zheng)焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)的(de)耐蝕性(xing)(xing)能(neng)及(ji)力(li)學性(xing)(xing)能(neng)與母材(cai)(cai)基本相當,或高于母材(cai)(cai),一(yi)般要求其合金(jin)成(cheng)(cheng)分(fen)大致(zhi)與母材(cai)(cai)成(cheng)(cheng)分(fen)匹配。對于耐蝕的(de)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼,一(yi)般希看含(han)(han)一(yi)定量(liang)的(de)鐵素(su)體,這樣既能(neng)保證(zheng)良好的(de)抗裂(lie)性(xing)(xing)能(neng),又能(neng)有很好的(de)抗腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)。但(dan)在(zai)某(mou)些特(te)殊介質中,如尿(niao)素(su)設備的(de)焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)是(shi)不(bu)(bu)答應(ying)(ying)有鐵素(su)體存(cun)在(zai)的(de),否則就會降低其耐蝕性(xing)(xing)。對耐熱(re)用奧(ao)氏(shi)體鋼,應(ying)(ying)考慮(lv)對焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)內鐵素(su)體含(han)(han)量(liang)的(de)控(kong)制。對于長期在(zai)高溫運行的(de)奧(ao)氏(shi)體鋼焊(han)(han)件,焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)內鐵素(su)體含(han)(han)量(liang)不(bu)(bu)應(ying)(ying)超過5%。讀者可(ke)根據(ju)Schaeffler圖,按焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)中的(de)鉻當量(liang)和(he)鎳當量(liang)估(gu)計出(chu)相應(ying)(ying)的(de)鐵素(su)體含(han)(han)量(liang)。

2. 鐵素體不銹鋼焊材選用

鐵(tie)素體(ti)不銹鋼焊材基本(ben)上(shang)有三(san)類:1)成分基本(ben)與母材匹配的焊材;2)奧氏體(ti)焊材;3)鎳基合金焊材,由于(yu)其(qi)價格較高,故很少選用。

鐵素體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼焊材(cai)可(ke)采用(yong)(yong)與母(mu)材(cai)相當的(de)材(cai)料,但在拘束度大時,很(hen)輕易產生(sheng)裂紋,焊后(hou)可(ke)采用(yong)(yong)熱(re)(re)處理,恢(hui)復耐(nai)(nai)蝕性(xing)能(neng)(neng),并改善(shan)接頭(tou)塑性(xing)。采用(yong)(yong)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)焊材(cai)可(ke)免除預(yu)熱(re)(re)和焊后(hou)熱(re)(re)處理,但對于不(bu)含穩定元(yuan)素的(de)各種鋼,熱(re)(re)影響區的(de)敏化仍然存在,常用(yong)(yong)309型(xing)和310型(xing)鉻(ge)鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)焊材(cai)。對于Cr17鋼,也可(ke)用(yong)(yong)308型(xing)焊材(cai),合金(jin)含量高(gao)的(de)焊材(cai)有(you)(you)利于進步(bu)焊接接頭(tou)塑性(xing)。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)或奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)一(yi)鐵素體(ti)(ti)(ti)焊縫金(jin)屬基本與鐵素體(ti)(ti)(ti)母(mu)材(cai)等強(qiang),但在某(mou)些腐蝕介質中,焊縫的(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)可(ke)能(neng)(neng)與母(mu)材(cai)有(you)(you)很(hen)大的(de)不(bu)同,這一(yi)點在選(xuan)擇焊材(cai)時要(yao)留意。

3. 馬氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)焊材選用

在不銹鋼中,馬(ma)氏體不銹鋼是可以利用(yong)(yong)熱(re)(re)處理來調整性能的(de),因此,為了(le)保證使(shi)用(yong)(yong)性能的(de)要求,特(te)別(bie)是耐熱(re)(re)用(yong)(yong)馬(ma)氏體不銹鋼,焊縫(feng)成分應盡量接近母材(cai)的(de)成分。為了(le)防止冷(leng)裂(lie)紋,也可采用(yong)(yong)奧氏體焊材(cai),這(zhe)時(shi)的(de)焊縫(feng)強(qiang)度必然低于母材(cai)。

焊(han)縫(feng)成分(fen)(fen)同母(mu)材(cai)(cai)成分(fen)(fen)相(xiang)近時(shi),焊(han)縫(feng)和(he)熱(re)影響(xiang)區將(jiang)會同時(shi)硬化變(bian)脆,同時(shi)在熱(re)影響(xiang)區中出現回火軟化區。為了防止冷裂,厚度3mm以上的(de)構件(jian)往(wang)(wang)往(wang)(wang)要進行(xing)預熱(re),焊(han)后(hou)也(ye)往(wang)(wang)往(wang)(wang)需要進行(xing)熱(re)處理,以進步接頭性能,由(you)于(yu)焊(han)縫(feng)金屬與母(mu)材(cai)(cai)的(de)熱(re)膨脹系數基本一致,經熱(re)處理后(hou)有可能完全(quan)消除(chu)焊(han)接應力(li)。

當工件不(bu)答應進行(xing)預熱或熱處理時,可選(xuan)擇(ze)奧(ao)氏體組織焊縫,由于焊縫具有較(jiao)高(gao)的塑性和(he)韌性,能松弛焊接(jie)應力,并(bing)且(qie)能較(jiao)多地固溶氫(qing),因而可降低(di)接(jie)頭(tou)的冷裂傾(qing)向,但這種(zhong)材質不(bu)均勻的接(jie)頭(tou),由于熱膨脹系數不(bu)同(tong),在循環溫度的工作環境下,在熔合(he)區可能產生(sheng)剪應力,而導致接(jie)頭(tou)破壞。

對于(yu)簡單(dan)的Cr13型(xing)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)鋼,不(bu)采用奧氏(shi)(shi)體(ti)組織的焊(han)縫時,焊(han)縫成分的調(diao)整余(yu)地未幾,一般都和母材基體(ti)相同,但必須(xu)限制有(you)害雜質S、P及Si等(deng),Si在(zai)(zai)Cr13型(xing)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)鋼焊(han)縫中可促使形成粗大的馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)。降(jiang)低(di)(di)含C量,有(you)利于(yu)減小淬硬性(xing),焊(han)縫中存在(zai)(zai)少量Ti、N或Al等(deng)元(yuan)素,也(ye)可細化晶粒并降(jiang)低(di)(di)淬硬性(xing)。

對于多組元合金化(hua)的(de)Cr12基馬氏(shi)體(ti)熱強(qiang)鋼(gang),主要用途是耐熱,通常(chang)不用奧氏(shi)體(ti)焊材,焊縫成分希(xi)看接(jie)近母(mu)材。在調(diao)整成分時(shi),必(bi)須保證(zheng)焊縫不致出現一次(ci)鐵素(su)體(ti)相,因它對性能十分有(you)害,由于Cr13基馬氏(shi)體(ti)熱強(qiang)鋼(gang)的(de)主要成分多為鐵素(su)體(ti)元素(su)(如Mo、Nb、W、V等),為保證(zheng)全部組織為均一的(de)馬氏(shi)體(ti),必(bi)須用奧氏(shi)體(ti)元素(su)加以平衡(heng),也就是要有(you)適(shi)當(dang)的(de)C、Ni、Mn、N等元素(su)。

馬氏體不銹鋼具有相當高的冷(leng)裂傾向(xiang),因此(ci)必(bi)須嚴格保持低(di)氫,甚(shen)至超(chao)低(di)氫,在選擇焊材時,必(bi)須要留意這一(yi)點。

1. 奧氏體不銹鋼焊接要點

總(zong)的來說,奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具有優(you)良的焊(han)接(jie)性。幾乎所有的熔化(hua)焊(han)接(jie)方法均可用(yong)于焊(han)接(jie)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的熱物理性能和組織特點(dian)決定(ding)了其焊(han)接(jie)工藝(yi)要點(dian)。

① 由于奧(ao)氏(shi)體不銹鋼導(dao)熱系數(shu)小而(er)熱膨脹系數(shu)大(da)(da),焊接時易于產生(sheng)較大(da)(da)的(de)變形和焊接應力,因此應盡可(ke)能選用(yong)焊接能量集中的(de)焊接方法。

② 由(you)于奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)導熱(re)系數(shu)小(xiao),在(zai)同樣的電流(liu)下,可比低合金鋼(gang)得到較大(da)的熔深。同時(shi)又由(you)于其電阻率大(da),在(zai)焊條電弧焊時(shi),為(wei)了避免焊條發紅,與同直(zhi)徑(jing)的碳鋼(gang)或低合金鋼(gang)焊條相比,焊接電流(liu)較小(xiao)。

③ 焊接規(gui)范。一般不(bu)采用(yong)大(da)(da)線能量進行(xing)焊接 。焊條(tiao)電(dian)弧焊時,宜(yi)采用(yong)小(xiao)直徑(jing)焊條(tiao),快速多(duo)道(dao)焊,對于要求高的焊縫(feng),甚至(zhi)采用(yong)澆冷水的方法(fa)以加速冷卻,對于純奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)及超級奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang),由于熱裂紋(wen)(wen)敏感性大(da)(da),更應嚴格(ge)控(kong)制焊接線能量,防止焊縫(feng)晶粒嚴重長(chang)大(da)(da)與(yu)焊接熱裂紋(wen)(wen)的發(fa)生。

④ 為(wei)進步焊縫的抗熱裂性能和耐蝕性能,焊接時(shi),要(yao)特別留意(yi)焊接區的清潔,避免有害元素滲透焊縫。

⑤ 奧氏體不(bu)銹鋼焊(han)接(jie)(jie)時一(yi)(yi)般(ban)(ban)不(bu)需要預熱。為了防(fang)止(zhi)焊(han)縫(feng)和熱影響(xiang)區的晶粒長大及碳化物的析出,保證焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的塑、韌(ren)性和耐(nai)蝕(shi)姓,應控(kong)制較低的層間(jian)溫度(du),一(yi)(yi)般(ban)(ban)不(bu)超過(guo)150℃。

2. 鐵素體(ti)不(bu)銹鋼焊接要點

鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體形成(cheng)元素(su)(su)相對(dui)較多,奧氏體形成(cheng)元素(su)(su)相對(dui)較少,材料(liao)淬(cui)硬和冷裂傾向較小(xiao)。鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在焊接(jie)熱(re)循環的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)下(xia),熱(re)影響(xiang)區晶粒(li)明顯長大(da)(da),接(jie)頭的(de)(de)(de)韌性和塑性急劇下(xia)降(jiang)。熱(re)影響(xiang)區晶粒(li)長大(da)(da)的(de)(de)(de)程度(du)(du)取(qu)決(jue)于焊接(jie)時(shi)所(suo)達(da)到的(de)(de)(de)最高溫度(du)(du)及其保(bao)持時(shi)間,為此,在焊接(jie)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)時(shi),應盡量(liang)采(cai)用(yong)(yong)小(xiao)的(de)(de)(de)線能(neng)量(liang),即采(cai)用(yong)(yong)能(neng)量(liang)集中的(de)(de)(de)方(fang)法,如(ru)小(xiao)電流TIG、小(xiao)直(zhi)徑(jing)焊條(tiao)手工焊等,同時(shi)盡可能(neng)采(cai)用(yong)(yong)窄間隙坡口、高的(de)(de)(de)焊接(jie)速(su)度(du)(du)和多層(ceng)焊等措(cuo)施(shi),并嚴格控(kong)制(zhi)層(ceng)間溫度(du)(du)。

由于焊(han)接(jie)熱循環的作用(yong),一般鐵素體不銹鋼在熱影響區(qu)的高溫區(qu)產(chan)生(sheng)(sheng)敏(min)化,在某些介質中產(chan)生(sheng)(sheng)晶間腐(fu)蝕(shi)。焊(han)后經700~850℃退(tui)火處理,使(shi)鉻均(jun)勻化,可恢復其耐蝕(shi)性。

普通高(gao)(gao)鉻鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼可采(cai)用焊(han)條電弧焊(han)、氣體保護焊(han)、埋弧焊(han)焊(han)等熔焊(han)方法。由于高(gao)(gao)鉻鋼固有的(de)(de)低(di)塑(su)性(xing)(xing),以(yi)及焊(han)接(jie)(jie)熱循環引起的(de)(de)熱影響區(qu)晶粒長大和碳化(hua)物、氮化(hua)物在晶界集聚,焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)和韌(ren)性(xing)(xing)都很低(di)。在采(cai)用與母材化(hua)學(xue)成分相似的(de)(de)焊(han)材且拘束度大時,很易(yi)產(chan)生裂紋。為了防止裂紋,改(gai)善接(jie)(jie)頭塑(su)性(xing)(xing)和耐蝕性(xing)(xing),以(yi)焊(han)條電弧焊(han)為例,可以(yi)采(cai)取下列(lie)工藝措(cuo)施。

① 預熱100 ~ 150℃左右,使(shi)材料在富有韌性的狀(zhuang)態下焊接。含鉻越(yue)高(gao),預熱溫度應越(yue)高(gao)。

② 采(cai)用(yong)小(xiao)的線能量(liang)、不(bu)擺動焊接。多層焊時,應控(kong)制層間溫度不(bu)高(gao)于150℃,不(bu)宜連續施焊,以(yi)減小(xiao)高(gao)溫脆(cui)化和475℃脆(cui)性影響(xiang)。

③ 焊后進行(xing)750 ~ 800℃退火處理,由(you)于碳化物球化和鉻(ge)分布均勻,可恢復耐蝕性,并改善(shan)接(jie)頭塑(su)性。退火后應快冷,防(fang)止出現σ相(xiang)及475℃脆性。

3. 馬氏體不銹鋼焊接要點

對(dui)于Cr13型馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼,當(dang)采用同材質焊條進行焊接時,為了降(jiang)低冷裂(lie)紋(wen)敏(min)感性(xing),確保(bao)焊接接頭塑、韌性(xing),應(ying)選(xuan)用低氫(qing)型焊條并同時采取下列措施:

① 預(yu)熱。預(yu)熱溫(wen)度(du)隨(sui)鋼材含碳量的(de)增(zeng)加而(er)進步(bu),一般(ban)在(zai)100℃ ~ 350℃范圍(wei)內。

② 后熱(re)。對于含(han)碳(tan)量(liang)較高或拘束度大的焊接接頭,焊后采(cai)取(qu)后熱(re)措施,以防止焊接氫致裂紋(wen)。

③ 焊后(hou)熱處理。為改善(shan)焊接(jie)接(jie)頭(tou)塑、韌性和耐蝕(shi)性,焊后(hou)熱處理溫度一般為650℃ ~ 750℃,保溫時間按1h / 25mm計。

對(dui)于(yu)超(chao)級及低碳馬(ma)氏體不(bu)銹鋼,一般(ban)(ban)可不(bu)采取(qu)預(yu)熱措(cuo)施,當(dang)拘束(shu)度大(da)或焊縫中含氫量較高時,采取(qu)預(yu)熱及后熱措(cuo)施,預(yu)熱溫(wen)度一般(ban)(ban)為100℃ ~ 150℃,焊后熱處理溫(wen)度為590 ~ 620℃。

對于含碳量較高的(de)馬(ma)氏(shi)體鋼。或在(zai)焊前預熱、焊后熱處理難(nan)以實施,以及(ji)接(jie)頭(tou)拘束度(du)較大的(de)情況下,工程中也可用(yong)奧(ao)氏(shi)體型的(de)焊材,以進步焊接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)塑、韌性(xing),防止(zhi)產生(sheng)裂紋(wen)。但此時焊縫(feng)金屬為奧(ao)氏(shi)體組(zu)織或以奧(ao)氏(shi)體為主(zhu)的(de)組(zu)織時,與(yu)母(mu)材強(qiang)度(du)相(xiang)比實為低(di)強(qiang)匹(pi)配,而且(qie)焊縫(feng)金屬與(yu)母(mu)材在(zai)化學成分、金相(xiang)組(zu)織、熱物理性(xing)能、力(li)學性(xing)能差別很大,焊接(jie)殘余應(ying)力(li)不可避免(mian),輕易引(yin)發應(ying)力(li)腐蝕或高溫蠕變破壞。

1. 雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的類型

雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)由于具有奧氏(shi)體(ti)(ti)+鐵素(su)體(ti)(ti)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi),且兩個相(xiang)(xiang)組(zu)織(zhi)的含量基本(ben)相(xiang)(xiang)當,故(gu)兼有奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)和鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的特(te)點(dian)。屈(qu)服強度可達400Mpa ~ 550MPa,是(shi)普通(tong)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的2倍(bei)。與(yu)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)相(xiang)(xiang)比,雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的韌(ren)性(xing)(xing)(xing)高,脆性(xing)(xing)(xing)轉變(bian)溫度低,耐(nai)晶間腐蝕性(xing)(xing)(xing)能和焊接性(xing)(xing)(xing)能均明(ming)顯(xian)(xian)進(jin)步;同時(shi)又保存(cun)了鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的一些(xie)特(te)點(dian),如475℃脆性(xing)(xing)(xing)、熱(re)導率高、線膨脹系數小,具有超塑性(xing)(xing)(xing)及磁性(xing)(xing)(xing)等(deng)。與(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)相(xiang)(xiang)比,雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的強度高,特(te)別是(shi)屈(qu)服強度明(ming)顯(xian)(xian)進(jin)步,且耐(nai)孔蝕性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)應力腐蝕、耐(nai)腐蝕疲憊等(deng)性(xing)(xing)(xing)能也有明(ming)顯(xian)(xian)的改善。

雙相不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)按其化學成分(fen)分(fen)類,可(ke)(ke)分(fen)為(wei)Cr18型(xing)、Cr23(不(bu)(bu)(bu)含(han)Mo)型(xing)、Cr22型(xing)和(he)Cr25型(xing)四類。對于Cr25型(xing)雙相不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)又可(ke)(ke)分(fen)為(wei)普通型(xing)和(he)超(chao)級(ji)雙相不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang),其中近年來(lai)應(ying)用較多(duo)的(de)是Cr22型(xing)和(he)Cr25型(xing)。我(wo)國采(cai)用的(de)雙相不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)以(yi)瑞典產居多(duo),具體牌號有:3RE60(Cr18型(xing)),SAF2304 (Cr23型(xing)),SAF2205 (Cr22型(xing)),SAF2507(Cr25型(xing))。

2. 雙(shuang)相不銹(xiu)鋼的(de)焊(han)接特點

① 雙相不銹鋼具(ju)有(you)良好的(de)(de)焊(han)接(jie)性(xing),它(ta)既(ji)不像鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼焊(han)接(jie)時(shi)熱(re)影響區(qu)易(yi)脆(cui)化(hua),也不像奧氏體(ti)不銹鋼易(yi)產生(sheng)焊(han)接(jie)熱(re)裂紋,但(dan)由于它(ta)有(you)大(da)量的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti),當剛(gang)性(xing)較(jiao)大(da)或(huo)焊(han)縫含(han)氫(qing)(qing)量較(jiao)高時(shi),有(you)可能產生(sheng)氫(qing)(qing)致(zhi)冷裂紋,因此嚴格控(kong)制氫(qing)(qing)的(de)(de)來源是非常(chang)重(zhong)要的(de)(de)。

② 為了(le)保(bao)證(zheng)雙(shuang)(shuang)相鋼的(de)特(te)點,確保(bao)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)組織(zhi)(zhi)中奧氏(shi)體(ti)及鐵素體(ti)比例合適(shi)是這(zhe)類鋼焊(han)(han)接(jie)的(de)關鍵所在。當焊(han)(han)后(hou)接(jie)頭冷卻速度較慢時,δ→γ的(de)二次(ci)相變(bian)化(hua)較充(chong)分,因此(ci)到室(shi)溫時可得(de)到相比例比較合適(shi)的(de)雙(shuang)(shuang)相組織(zhi)(zhi),這(zhe)就要求在焊(han)(han)接(jie)時要有(you)適(shi)當大的(de)焊(han)(han)接(jie)熱(re)輸人量,否(fou)則若焊(han)(han)后(hou)冷卻速度較快時,會使δ鐵素體(ti)相增多(duo),導(dao)致(zhi)接(jie)頭塑韌(ren)性及耐蝕(shi)性嚴重下降。

3. 雙相不(bu)銹(xiu)鋼焊材選(xuan)用(yong)

雙相不銹鋼(gang)用的(de)焊(han)(han)材(cai)(cai),其特點(dian)是(shi)焊(han)(han)縫組織為(wei)(wei)奧氏體占(zhan)優的(de)雙相組織,主(zhu)要耐(nai)蝕(shi)元(yuan)素(鉻、鉬等)含(han)量(liang)(liang)與(yu)母(mu)材(cai)(cai)相當(dang)(dang),從而保證與(yu)母(mu)材(cai)(cai)相當(dang)(dang)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)。為(wei)(wei)了(le)保證焊(han)(han)縫中(zhong)奧氏體的(de)含(han)量(liang)(liang),通常是(shi)進步鎳和氮的(de)含(han)量(liang)(liang),也就(jiu)是(shi)進步約2% ~ 4%的(de)鎳當(dang)(dang)量(liang)(liang)。在雙相不銹鋼(gang)母(mu)材(cai)(cai)中(zhong),一(yi)般(ban)都(dou)有一(yi)定量(liang)(liang)的(de)氮含(han)量(liang)(liang),在焊(han)(han)材(cai)(cai)中(zhong)也希看有一(yi)定的(de)含(han)氮量(liang)(liang),但(dan)一(yi)般(ban)不宜太高,否則會產生氣孔。這樣鎳含(han)量(liang)(liang)較高就(jiu)成了(le)焊(han)(han)材(cai)(cai)與(yu)母(mu)材(cai)(cai)的(de)一(yi)個主(zhu)要區(qu)別。

根(gen)據(ju)耐腐(fu)蝕性、接頭韌性的(de)要(yao)求(qiu)不同來選擇與母材化學成(cheng)(cheng)(cheng)分相(xiang)匹(pi)配的(de)焊(han)(han)條(tiao)(tiao),如(ru)(ru)焊(han)(han)接Cr22型(xing)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang),可選用Cr22Ni9Mo3型(xing)焊(han)(han)條(tiao)(tiao),如(ru)(ru)E2209焊(han)(han)條(tiao)(tiao)。采(cai)用酸性焊(han)(han)條(tiao)(tiao)時(shi)脫渣優良,焊(han)(han)縫成(cheng)(cheng)(cheng)形美觀,但沖擊(ji)韌性較低(di),當要(yao)求(qiu)焊(han)(han)縫金(jin)屬具(ju)有較高的(de)沖擊(ji)韌性,并需進行全(quan)位(wei)置焊(han)(han)接時(shi),應采(cai)用堿性焊(han)(han)條(tiao)(tiao)。當根(gen)部封底焊(han)(han)時(shi),通常采(cai)用堿性焊(han)(han)條(tiao)(tiao)。當對焊(han)(han)縫金(jin)屬的(de)耐腐(fu)蝕性能具(ju)有特殊(shu)要(yao)求(qiu)時(shi),還應采(cai)用超級雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)成(cheng)(cheng)(cheng)分的(de)堿性焊(han)(han)條(tiao)(tiao)。

對于實心氣體保護焊(han)(han)焊(han)(han)絲(si),在(zai)保證焊(han)(han)縫金(jin)屬具有良(liang)好耐腐蝕性(xing)與(yu)力(li)學性(xing)能的(de)同(tong)時,還應留意其焊(han)(han)接工藝性(xing)能,對于藥芯焊(han)(han)絲(si),當要(yao)求(qiu)焊(han)(han)縫成(cheng)形美觀時,可采用(yong)金(jin)紅石型或鈦鈣型藥芯焊(han)(han)絲(si),當要(yao)求(qiu)較高的(de)沖擊韌度或在(zai)較大的(de)拘束度條件(jian)下焊(han)(han)接時,宜采用(yong)堿度較高的(de)藥芯焊(han)(han)絲(si)。

對于埋弧焊(han)(han)宜采用(yong)直徑(jing)較(jiao)小(xiao)的焊(han)(han)絲(si),實現中小(xiao)焊(han)(han)接規(gui)范(fan)下的多層(ceng)多道焊(han)(han),以防止焊(han)(han)接熱(re)影(ying)響區及焊(han)(han)縫金屬的脆化,并采用(yong)配套的堿性焊(han)(han)劑。

4. 雙相不銹鋼的焊(han)接要點

① 焊(han)接(jie)熱(re)(re)(re)過(guo)程的(de)(de)(de)(de)控(kong)制 焊(han)接(jie)線(xian)(xian)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)、層(ceng)間(jian)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)、預熱(re)(re)(re)及材(cai)料(liao)厚(hou)度(du)(du)(du)(du)等都(dou)會(hui)影(ying)響焊(han)接(jie)時(shi)的(de)(de)(de)(de)冷(leng)卻速(su)(su)度(du)(du)(du)(du),從而影(ying)響到(dao)焊(han)縫和(he)熱(re)(re)(re)影(ying)響區的(de)(de)(de)(de)組織和(he)性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。冷(leng)卻速(su)(su)度(du)(du)(du)(du)太快和(he)太慢(man)都(dou)會(hui)影(ying)響到(dao)雙相(xiang)鋼焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)(de)韌性(xing)和(he)耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。冷(leng)卻速(su)(su)度(du)(du)(du)(du)太快時(shi)會(hui)引(yin)起(qi)(qi)過(guo)多的(de)(de)(de)(de)α相(xiang)含量(liang)(liang)以(yi)及Cr2N的(de)(de)(de)(de)析(xi)出增加。過(guo)慢(man)的(de)(de)(de)(de)冷(leng)卻速(su)(su)度(du)(du)(du)(du)會(hui)引(yin)起(qi)(qi)晶粒(li)嚴重粗大,甚至(zhi)有可(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)析(xi)出一(yi)些脆性(xing)的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)間(jian)化合物,如σ相(xiang)。表1列出了一(yi)些推薦的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)線(xian)(xian)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)和(he)層(ceng)間(jian)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)范圍。在(zai)(zai)選擇線(xian)(xian)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)時(shi)還應考(kao)慮到(dao)具體的(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)厚(hou)度(du)(du)(du)(du),表中線(xian)(xian)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)上限適合于厚(hou)板,下限適合于薄(bo)板。在(zai)(zai)焊(han)接(jie)合金含量(liang)(liang)高的(de)(de)(de)(de)ω(Cr)為25 % 的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)鋼和(he)超(chao)級(ji)不銹鋼時(shi),為獲得最(zui)(zui)佳(jia)的(de)(de)(de)(de)焊(han)縫金屬(shu)性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng),建(jian)議(yi)最(zui)(zui)高層(ceng)間(jian)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)控(kong)制在(zai)(zai)100℃。當焊(han)后要求熱(re)(re)(re)處(chu)理(li)時(shi)可(ke)以(yi)不限制層(ceng)間(jian)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)。

② 焊后熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li) 雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)焊后最(zui)好不進(jin)行(xing)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li),但(dan)當焊態下α相(xiang)含(han)量超過(guo)了要求或析出了有害相(xiang),如(ru)σ相(xiang)時,可采用(yong)焊后熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)來(lai)改善(shan)。所用(yong)的(de)(de)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)方(fang)法(fa)是水(shui)淬(cui)。熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)時加熱(re)(re)應(ying)(ying)盡可能快,在熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)溫度(du)下的(de)(de)保溫時間為(wei)5 ~ 30min,應(ying)(ying)該足以(yi)恢復相(xiang)的(de)(de)平衡。在熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)時金屬的(de)(de)氧化(hua)非常嚴重,應(ying)(ying)考慮采用(yong)惰性(xing)氣體保護(hu)。對于(yu)ω(Cr)為(wei)22 % 的(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)鋼(gang)應(ying)(ying)在1050℃ ~ 1100℃溫度(du)下進(jin)行(xing)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li),而ω(Cr)為(wei)25 % 的(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)鋼(gang)和超級雙(shuang)(shuang)相(xiang)鋼(gang)要求在1070℃ ~ 1120℃溫度(du)下進(jin)行(xing)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)。

直徑為800mm,壁厚為10mm的閃蒸罐,殼體材質為0Cr18Ni9。

說(shuo)明:

① 筒(tong)體直徑為800mm,焊(han)工可以鉆進筒(tong)體內焊(han)接,故筒(tong)體縱、環縫故采(cai)用焊(han)條電弧(hu)焊(han)進行雙面焊(han)。

② 本設(she)備無人(ren)孔,故(gu)合(he)攏焊(han)(han)(han)縫只能從外側焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)。為保證焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)質(zhi)量,采用(yong)(yong)TIG焊(han)(han)(han)打底(di)。但(dan)不(bu)銹鋼(gang)氬(ya)弧(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時背面金屬會(hui)被氧化,以前(qian)只能通(tong)過采用(yong)(yong)背面充氬(ya)保護的方法,但(dan)是當設(she)備較大或背面無法實施(shi)氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)保護時,將大量浪(lang)費氬(ya)氣(qi)(qi)(qi),且仍可能出現保護不(bu)好。為解決這一工藝困(kun)難,日(ri)本油脂公司焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)事業部開(kai)發(fa)制造了(le)一種(zhong)背面自保護不(bu)銹鋼(gang)TIG焊(han)(han)(han)絲(si),這是一種(zhong)具有特殊涂層的焊(han)(han)(han)絲(si),涂層(即藥皮)熔化后會(hui)滲透(tou)到(dao)熔池背面,形成一層致密(mi)的保護層,相當于焊(han)(han)(han)條(tiao)藥皮的作用(yong)(yong)。這用(yong)(yong)焊(han)(han)(han)絲(si)的使用(yong)(yong)方法與(yu)普通(tong)的TIG焊(han)(han)(han)絲(si)完全(quan)相同,涂層不(bu)會(hui)影響正面的電弧(hu)和熔池形態(tai),大大降(jiang)低(di)了(le)不(bu)銹鋼(gang)氬(ya)弧(hu)焊(han)(han)(han)的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)本錢。本設(she)備中,若采用(yong)(yong)背面氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)保護,氬(ya)氣(qi)(qi)(qi)浪(lang)費嚴重(zhong),故(gu)采用(yong)(yong)了(le)自保護焊(han)(han)(han)絲(si)。

③ 接(jie)管(guan)與平焊(han)(han)法蘭角焊(han)(han)縫(feng)、接(jie)管(guan)與殼(ke)體角焊(han)(han)縫(feng),鑒于此(ci)部位焊(han)(han)縫(feng)外形和焊(han)(han)接(jie)條件,一(yi)般選(xuan)用焊(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)。若(ruo)接(jie)管(guan)直徑太小,為(wei)了減(jian)少焊(han)(han)接(jie)難(nan)度,也(ye)可以(yi)采用TIG焊(han)(han)。

④ 支座與殼體(ti)焊接角焊縫屬非承壓焊縫,采用熔化極氣體(ti)保(bao)護焊(保(bao)護氣體(ti)為(wei)純CO2),效(xiao)率高,焊縫成形(xing)好。TFW-308L為(wei)焊材牌號(hao),其焊材型號(hao)為(wei)E308LT1-1(AWS A5.22)。