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本帖最后由 twq19810302 于 2023-4-19 15:49 編輯 + s, u6 d l, A' l t
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奧氏體不銹鋼在焊接特點(diǎn):焊接過程中的彈,、塑性應(yīng)力和應(yīng)變量很大,,卻極少出現(xiàn)冷裂紋,。焊接接頭不存在淬火硬化區(qū)及晶粒粗大化,,故焊縫抗拉強(qiáng)度較高。. M% n. ]- E1 X1 L) W/ T2 Y8 N
奧氏體不銹鋼焊接主要問題:焊接變形較大,;因其晶界特性和對(duì)某些微量雜質(zhì)(S,、P)敏感,易產(chǎn)生熱裂紋,。/ O7 W2 }9 h. ?' t2 F1 K4 q
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奧氏體不銹鋼的5大焊接問題及處理措施 ) J: M+ X, `& l7 e. p
01碳化鉻的形成,,降低焊接接頭抗晶間腐蝕能力,。! I2 `6 z7 Y7 x8 H: ]/ V% f# ]$ R
5 E3 T5 d+ O2 }' r# p% e; Z晶間腐蝕:根據(jù)貧鉻理論,焊縫和熱影響區(qū)在加熱到450-850℃敏化溫度區(qū)時(shí)在晶界上析出碳化鉻,造成貧鉻的晶界,不足以抵抗腐蝕的程度。
, W0 b# m( ^- P(1)針對(duì)焊縫晶間腐蝕和目材上敏化溫度區(qū)腐蝕,,可采用下列措施加以限制:
8 Q5 i1 |+ L, W7 C6 A& o% ?a.減少母材及焊縫的含碳量,,母材中添加穩(wěn)定化元素Ti、Nb等元素使之優(yōu)先形成MC,,以避免Cr23C6形成,。
, V1 k: c/ |7 l! u3 D$ Tb.使焊縫形成奧氏體加少量鐵素體的雙相組織。焊縫中存在一定數(shù)量的鐵素體時(shí),,可細(xì)化晶粒,,增加晶粒面積,使晶界單位面積上的碳化鉻析出量減少,。' p3 V! I+ }0 X6 L; ^
鉻在鐵素體中溶解度較大,,Cr23C6優(yōu)先在鐵素體中形成,,而不致使奧氏體晶界貧鉻,;散步在奧氏體之間的鐵素體,可防止腐蝕沿晶界向內(nèi)部擴(kuò)散,。0 w. z0 n( Q7 @# m" ]- y
c.控制在敏化溫度區(qū)間的停留時(shí)間,。調(diào)整焊接熱循環(huán),盡可能縮短600~1000℃的停留時(shí)間,,可選擇能量密度高的焊接方法(如等離子氬弧焊),,
; }$ F- k4 U* J; J& W( p選用較小的焊接線能量,焊縫背面通氬氣或采用銅墊增加焊接接頭的冷卻速度,,減少起弧,、收弧次數(shù)以避免重復(fù)加熱,多層焊時(shí)與腐蝕介質(zhì)的接觸面盡可能最后施焊等,。
% \* A1 {9 i# k0 F. m" wd.焊后進(jìn)行固溶處理或穩(wěn)定化退火(850~900℃)保溫后空冷,,以使碳化物充分析出,并使鉻加速擴(kuò)散 ),。
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(2),、焊接接頭的刀狀腐蝕,為此,,可采取如下預(yù)防措施:6 _ f4 Q8 r X3 ] L- N+ r
由于碳的擴(kuò)散能力較強(qiáng),,在冷卻過程中將偏聚在晶界形成過飽和狀態(tài),而Ti,、Nb則因擴(kuò)散能力低而留于晶體內(nèi),。當(dāng)焊接接頭在敏化溫度區(qū)間再次加熱時(shí),過飽和碳將在晶間以Cr23C6形式析出,。
/ v# d7 u" ~3 t( u0 c8 aa.降低含碳量,。對(duì)于含有穩(wěn)定化元素的不銹鋼,,含碳量不應(yīng)超過0.06%。* [- i; @" I! [! ?
b.采用合理的焊接工藝,。選擇較小的焊接線能量,,以減少過熱區(qū)在高溫停留時(shí)間,注意避免在焊接過程中產(chǎn)生“中溫敏化”效果,。/ I& V9 ?1 i8 |1 x% w8 Q
雙面焊時(shí),,與腐蝕介質(zhì)接觸的焊縫應(yīng)最后施焊(這是大直徑厚壁焊管內(nèi)焊在外焊之后進(jìn)行的原因所在),如不能實(shí)施則應(yīng)調(diào)整焊接規(guī)范及焊縫形狀,,盡量避免與腐蝕介質(zhì)接觸的過熱區(qū)再次受到敏化加熱,。
5 \- C' X% h6 S5 s4 z" Ic.焊后熱處理。焊后進(jìn)行固溶或穩(wěn)定化處理,。
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02應(yīng)力腐蝕開裂
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可采用下列措施防止應(yīng)力腐蝕開裂的發(fā)生:0 @9 {% L9 [, i; Q
a.正確選擇材料及合理調(diào)整焊縫成分,。高純鉻-鎳奧氏體不銹鋼、高硅鉻-鎳奧氏體不銹鋼,、鐵素體-奧氏體不銹鋼,、高鉻鐵素體不銹鋼等具有較好的抗應(yīng)力腐蝕性能,焊縫金屬為奧氏體-鐵素體雙相鋼組織時(shí)抗應(yīng)力腐蝕性良好,。
. t# z- a+ ]& V( K6 N% m( ^* tb.消除或減小殘余應(yīng)力,。進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理,采用拋光,、噴丸和錘擊等機(jī)械方法降低表面殘余應(yīng)力,。& n9 A( Y, P# s; m
c.合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。以避免產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中,。
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03焊接熱裂紋(焊縫結(jié)晶裂紋,、熱影響區(qū)液化裂紋)+ N3 L' g% ]# x& P7 ^/ C; {
: f; \1 e3 V: G/ g4 [% n 熱裂紋敏感性主要取決于材料的化學(xué)成分、組織與性能,。Ni易與S,、P等雜質(zhì)形成低熔點(diǎn)化合物或共晶,硼,、硅等的偏析,,將促使產(chǎn)生熱裂紋。
- Z z' C7 D7 E: U5 w, m焊縫易形成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶組織,,有利于有害雜質(zhì)和元素的偏析,。從而促使形成連續(xù)的晶間液膜,提高了熱裂紋的敏感性,。若焊接不均勻加熱,,則易形成較大的拉應(yīng)力,促進(jìn)焊接熱裂紋的產(chǎn)生。
" I5 r& l) T( C( L防止措施:1 B8 ~ i# x. f9 n8 k
a.嚴(yán)格控制有害雜質(zhì)S,、P的含量,。9 E- b5 q L9 y" E: k3 P9 g. K
b.調(diào)整焊縫金屬的組織。雙相組織焊縫具有良好的抗裂性能,,焊縫中的δ相可細(xì)化晶粒,,消除單相奧氏體的方向性,減少有害雜質(zhì)在晶界的偏析,,且δ相能溶解較多的S,、P,并能降低界面能,,組織晶間液膜的形成,。9 T! Q5 ^. @3 C( H9 u% |
c.調(diào)整焊縫金屬合金成分。在單相奧氏體鋼中適當(dāng)增加Mn,、C,、N的含量,加入少量的鈰,、鎬,、鉭等微量元素(可細(xì)化焊縫組織、凈化晶界),,可減少熱裂紋敏感性,。+ |* g: l, o# c* t
d.工藝措施,。盡量減小熔池過熱,,以防止形成粗大的柱狀晶,采用小線能量及小截面焊道,。
7 a* H' g. C, q X例如25-20型奧氏體鋼易出現(xiàn)液化裂紋,。可通過嚴(yán)格限制母材的雜質(zhì)含量及晶粒度,,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。
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4 I! b# k) F- P$ u2 d04焊接接頭的脆化- i( Y1 s& h$ h2 e! n+ d
1 p. K, @, \3 |6 |& n 熱強(qiáng)鋼應(yīng)保證焊接接頭的塑性,,防止高溫脆化,;低溫用鋼要求具有良好的低溫韌性,防止焊接接頭發(fā)生低溫脆斷,。. ? e& k) @& W/ U
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05焊接變形較大% @, S4 O0 s% D9 g
o, s) _" T, W0 i$ z 因?qū)崧实�,、膨脹系�?shù)大,故焊接變形較大,,可采用夾具防止變形,。奧氏體不銹鋼的焊接方法和焊接材料的選擇:) r) \( g+ e. a% m5 ~6 b2 [* ?
奧氏體不銹鋼可用鎢極氬弧焊(TIG)、熔化極氬弧焊(MIG)、等離子氬弧焊(PAW)及埋弧焊(SAW)等方法進(jìn)行焊接,。9 W) t( H' a0 s" E N' w
奧氏體不銹鋼因其熔點(diǎn)低,、導(dǎo)熱系數(shù)小、電阻系數(shù)大,,故焊接電流較小,。應(yīng)采用窄焊縫、窄焊道,,減少高溫停留時(shí)間,,防止碳化物析出,減少焊縫收縮應(yīng)力,,降低熱裂紋敏感性,。
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+ h% D, [2 c. q 焊材成分尤其是Cr、Ni合金元素要高于母材,。采用含有少量(4~12%)鐵素體的焊接材料,,以保證焊縫良好的抗裂(冷裂、熱裂,、應(yīng)力腐蝕開裂)性能,。
( }; d* M- D8 E$ F+ @5 K! Y3 [3 ~7 V焊縫中不允許或不可能存在鐵素體相時(shí),焊材應(yīng)選用含Mo,、Mn等合金元素的焊接材料,。, Z) i7 c) Y4 z+ n6 b" g; B/ r
焊材中的C、S,、P,、Si、Nb應(yīng)盡可能低,,Nb在純奧氏體焊縫中會(huì)引起凝固裂紋,,但焊縫中有少量鐵素體可有效避免。
0 N- ]' A- B1 g) c" s) x2 C% M焊后需進(jìn)行穩(wěn)定化或消除應(yīng)力處理的焊接結(jié)構(gòu),,通常選用含Nb的焊接材料,。埋弧焊用于焊接中板,Cr,、Ni的燒損可通過焊劑和焊絲中合金元素的過渡得到補(bǔ)充,;: N: v ?4 u# Y' ]4 d
由于熔深大,應(yīng)注意防止焊縫中心區(qū)熱裂紋的產(chǎn)生和熱影響區(qū)耐腐蝕性的降低,。應(yīng)注意選擇較細(xì)的焊絲和較小的焊接線能量,,焊絲需低Si、S,、P,。2 |- v% A# J( G7 p
耐熱不銹鋼焊縫中鐵素體含量應(yīng)不大于5%,。Cr、Ni含量大于20%的奧氏體不銹鋼,,需選用高M(jìn)n(6~8%)焊絲,,焊劑選用堿性或中性焊劑,以防止向焊縫中增Si,,以提高其抗裂性能,。; _, E; l6 y' T9 Q
奧氏體不銹鋼專用焊劑增Si極少,可向焊縫過渡合金,,補(bǔ)償合金元素的燒損,,以滿足焊縫性能和化學(xué)成分的要求。. ~- c' @( \9 K1 _
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