不锈钢发的焊接知识.doc
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1、不锈钢的焊接知识 、奥氏体不锈钢的焊接 : W9 4 T. o6 U8 d;不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称,钢中所加合金元素在10%(质量分数)以上,属于高合金钢。它包括奥氏体型、马氏体型、铁素体型、奥氏体马氏体型和沉淀硬化型五类。7 # u( B7 n1 b( w( f7 o焊接奥氏体不锈钢(0Cr18Ni9、00Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2、00Cr18Ni12Mo2、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo3Ti等)主要问题是热裂纹焊接过程中,焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区所产生的焊接热裂纹、脆化、晶间腐蚀沿金属晶粒边界发生的腐蚀破坏现象。
2、和应力腐蚀开裂金属材料(包括焊接接头)在一定温度下受腐蚀介质和拉应力的共同作用而产生的裂纹。此外,因导热性差,线膨胀系数大,焊接变形也大。7 b. Y! H1 U) E y8 J) F1)热裂纹 与结构钢相比,它的热裂纹倾向较大,在焊 缝及热影响区均可能出现热裂纹。最常见的是焊缝结晶裂纹在焊缝凝固过程的后期所形成的焊接裂纹,时在热影响区和多层焊层间还会出现液化裂纹。含镍量越高,产生热烈倾向越大,而且越不容易控制。+ + _1 W) u2 m2 y;防止措施:a.严格限制硫、磷等杂质的含量。b.调整焊缝金属组织,以奥氏体为主的双相组织具有良好抗裂性。c.调整焊缝金属合金成分,在单相稳定奥氏钢中适
3、当增加锰、碳、氮的含量。d.采用小线能量及小截面焊道& ? U K- W- C- L$ g5 L! x8 R( p C5 l; W# f n. O3 yS2)接头脆化 奥氏体钢焊接接头的低温脆化和高温脆化是值得注意的问题* c. A5 A2 s E/ C- C;防止措施:a.严格控制焊缝中铁素体含量(体积分数)27%,因为475脆化和相脆化易出现在铁素体中。b.多层焊时采用较小线能量,以减少熔池体积,提高冷却速度,缩短高温滞留时间。( F; A e0 O! s# N3)晶间腐蚀 有三种形式:焊缝的晶间腐蚀;热影响区的“敏化区腐蚀”-敏化区腐蚀在焊接热循环作用下,奥氏体不锈钢焊接热影响区中,被加
4、热到易引起晶间腐蚀的敏化温度(理论上为450-850)的部位,称为敏化区。在敏化区发生的晶间腐蚀现象; 刀蚀发生在焊接接头近缝区一个狭带(小于1mm)上的晶间腐蚀。这种腐蚀的破坏形式像刀的切口,故称为刀蚀 。# L( j# s3 G( 1 u& L8 a5 c5 r! j3 S2 S6 U) x8 |* i H2 w& q g5 x- n L+ V- g7 . A/ V0 G8 r6 r3 d9 f# t; |$ ; a9 o( x5 E9 H ;防止措施:a.尽量降低母材及焊缝中含碳量;b.采用热量集中的焊接方法,小的焊接线能量,多道焊、焊缝背面加铜衬垫等措施使接头快速冷却,使焊缝和热影响区
5、在450850的停留时间尽量缩短;c.在钢中添加稳定化元素Ti、Nb等;d.在钢及焊缝金属中加铁素体形成元素,从而获得奥氏体加少量铁素体的双相组织;e.焊后进行固溶处理(加热至10501150,保温后淬火)或稳定化处理(加热至850保温2h后空冷)。* & v7 3 J% + e4 ;4)应力腐蚀开裂 随材料腐蚀介质及拉应力大小的不同,开裂的断口可能是沿晶的,也可能是穿晶的,还可能是两种皆有的混合形式。焊接残余应力是引起应力腐蚀开裂的主要原因。接头过热区对这种开裂最敏感。% m. e& Y) a0 z, ;减缓或防止措施:a.焊后消除或减少焊接残余应力;b.选用奥氏体铁素体双相组织的母材或焊接
6、材料;c.采用高Ni(达40%)的铬镍不锈钢焊条。焊接奥氏体不锈钢常采用焊接方法有手工电弧焊、钨极氩弧焊和熔化极富氩混合气体保护焊。% U4 P) _/ S! / z. h2、马氏体不锈钢的焊接% k( jK# v, _6 u马氏体不锈钢一般均经调质处理,属于热处理强化钢.马氏体钢可分为两类,一类是是简单的Cr13系列,如2Cr13、4Cr13等;另一类是Cr12为基的多元合金强化马氏体钢,如1Cr12WMoV、1Cr12Ni3MoV等马氏体钢属于在空气中冷却即能淬硬的钢种,所以冷裂纹和脆化是这类钢焊接的主要问题。( S$ 9 i; e2 B: d: o6 % L( q7 K;防止冷裂措施:a
7、、预热。预热是防止这类钢在焊接时产生冷裂纹的重要措施,但预热温度要控制不要超过400,以防止产生475脆性。b、为防止冷裂,马氏体钢(F11钢除外)焊后应立即进行高温回火。4 X0 P) Q, o- Q. c6 k1 e$ I+ ! A0 R+ U, t2 J4 g0 4 D0 0 j焊接马氏体不锈钢常用手工电弧焊和钨极氩弧焊。手工电弧焊一般用低氢焊条,钨极氩弧焊主要用于薄板焊接的封底焊。: W( Z6 d/ c8 d! L, U0 Q8 x4 _% t3、铁素体不锈钢的焊接% C: G9 l4 5 T;铁素体不锈钢(Cr17、Cr17Ti、Cr17Mo2Ti、Cr25Ti、Cr28)由铬、铝
8、、钼及钛等添加元素来防止焊接受热过程中形成奥氏体,所以在焊后冷却过程中不会出现奥氏体向马氏体转变得淬硬现象。9 du: t, B1 b;焊接的主要问题是热影响区脆化和常温冲击韧度较低。焊缝和热影响区在400600温度区间停留易出现475脆化,在650850温度区间停留易引起相析出而脆化。焊接时,接头过热区(900)以上晶粒粗大,不能用热处理细化。! 7 K- I% T/ p( V9 V5 5 / y铁素体不锈钢焊接时应采用小功率,高焊速进行焊接,尽量减少焊缝截面,且不要连续焊接,即等待前一道焊缝冷却到预热温度时再焊下一道焊缝。为防止高铬铁素体钢的室温韧性的大幅度降低,所以很容易在焊接接头上产生
9、裂纹,因此,常要求进行低温(70150)预热,使接头处于富有韧性状态下,这样可以有效地防止裂纹的产生。一旦出现脆化现象,可在650850短时加热后空冷,即能消除475脆化;加热到930950后水淬急冷,可以消除相脆化。( t9 Q7 Me+ |Q/ x+ F高铬铁素体钢焊接时所用焊条,可以是和母材成分相近的铁素体铬钢焊条,也可以使奥氏体钢焊条。采用同质焊接材料时,焊缝呈粗大的铁素体组织,韧性很差。假如焊件不允许预热或后热处理时,可采用奥氏体焊接材料。 p! ?) G/ z0 j2 S* S/ X3 O& Q- W, j5 ) l% 4 g- P; D p0 h- Z$ J, ) C/ s2 y
10、5 f* 7 5 z8 a; u( : ; aT一、奥氏体不锈钢的焊接特性 1.晶间腐蚀(包括刀状腐蚀) 焊缝在450850温度区间停留,或在焊接热循环下,加热至450850的热影响区内,奥氏体不锈钢中的碳和铬形成碳化铬,使晶粒边界处奥氏体局部贫铬,丧失耐腐蚀能力的现象(即沿晶粒边界发生腐蚀)。晶间腐蚀的特点:外观仍有金属光泽,但困晶粒已失去联系,敲击时失去金属声音、钢质变脆。一般认为650为晶间腐蚀敏感温度,奥氏体钢焊缝或热影响区,只要在这个温度停留十几秒到几分钟,就会产生晶间腐蚀。: j; P% u S|) b$ M6 U2.热裂纹 焊接奥氏体不锈钢时,焊缝和近缝区会产生裂纹,而且主要是热
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