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铁素体不锈钢的焊接

发布时间:2022-11-26 01:18:50   来源:乐鱼体育最新版本登录 浏览 1331

  编者按:铁素体不锈钢的焊接不同于奥氏体不锈钢,难度也高于奥氏体不锈钢,因而也约束了铁素体的推广运用。本文是不锈钢分会专家李天宝教授专门就铁素体不锈钢的焊接办法、焊接注意事项等问题进行的专业回答。

  铁素体不锈钢在室温下,一般具有纯铁素体安排,强度不算很高,塑性、耐性杰出;若将其加热到高温,也有或许会呈现少数的奥氏体安排(对含铬较低的钢)或许底子不呈现奥氏体安排。所以,在焊接进程的热循环效果下,有或许呈现少数或许不呈现马氏体安排。因而,这类钢经焊接后不会呈现强度显着下降或淬火硬化的问题,即便呈现了少量马氏体安排也能够经过焊后热处理来处理。能够说,这类钢焊接接头的室温强度不是焊接的首要矛盾;再者,因为其焊接热膨胀问题远比奥氏体不锈钢细微,因而其焊接热裂纹和冷裂纹的问题也不很杰出。

  一般说,铁素体型不锈钢不如奥氏体不锈钢好焊,首要是指在焊接进程中,或许导致焊接接头的塑性、耐性下降,即发生脆化的问题。同其他种类不锈钢的焊接相同,怎么确保铁素体型不锈钢焊接接头具有相同于母材的耐腐蚀性,焊接接头在高温下长时间执役或许呈现的脆化问题,都是有必要注重的。

  铁素体不锈钢的热膨胀系数与碳钢邻近,比奥氏体不锈钢小,再加之S、P等杂质在铁素体中溶解度大,Si、Nb等是铁素体构成元素,因而,焊缝结晶时不易构成低熔点共晶,热裂倾向比奥氏体不锈钢小得多,一起焊接热影响区超越临界温度的区域构成马氏体的量也很少,因而淬硬性倾向也很小,所以,铁素体不锈钢比马氏体不锈钢的推迟裂纹敏感性小,能够说其工艺焊接性是好的。

  铁素体不锈钢为Fe-Cr-C三元合金,由Cr以及比如Al、Nb、Mo及Ti等添加元从来避免在焊接受热进程中构成奥氏体。因而,铁素体不锈钢在焊后冷却进程中不会呈现奥氏体向马氏体改动的淬硬现象。但焊接热所构成的热影响区近缝带,因为高温而促进铁素体晶粒粗大,显着下降了接头的耐性,而且不或许直接用热处理的办法来改进。这便是铁素体不锈钢焊接中最为困难之处。

  现代铁素体不锈钢已开展到了第三代种类。第—代是彻底依托铬作为铁素体安稳元素,而含碳量又偏高,因而在焊接之后若不再进行热处理,必然会发生晶间腐蚀。而且这一代钢的耐性都偏低,其代表钢号为430、442及446。第二代种类以405与409为代表,它们的铬与碳含量下降了,而加了激烈的铁素体构成剂,如405是参加Al,409加人Ti。第二代铁素体不锈钢除了在耐性方面与第一代相差不大之外,在工艺功能、固碳(Ti及Nb与C反响构成TiC和NbC)以削减固溶体中碳含量、进步耐腐蚀功能等方面都有了必定的进步。第三代的铁素体不锈钢,则以改进锻炼办法来出产超低碳和超低氮含量的、可用大吨位炉子锻炼的、选用较少空隙固溶元素的钢种,以444(18Cr-2Mo)、26-1(26Cr-1Mo)、445J2(22Cr-2M。)和S4460(27Cr-4Mo-2Ni)为代表。当这些钢种再参加激烈碳化物构成剂,如Ti、Nb,则可在焊后不进行热处理,也不会有晶间腐蚀呈现。此外,第三代钢的耐性大大进步,对点腐蚀、应力腐蚀也具有杰出的反抗才能。

  铁素体不锈钢焊接接头的脆化,是这类钢运用遭到约束的首要原因。铁素体不锈钢焊接接头的脆化,首要的问题是同质焊缝及热影响区在焊接进程中C、N化合物分出和晶粒长大的效果,特别是C、N化合物的分出,而且简直不或许经过热处理加以消除。而高纯度铁素体不锈钢在很大程度上消除了焊缝及热影响区中的C、N化合物,极大地改进了焊接性,其焊接结构得到越来越广泛的运用。

  晶间腐蚀是一般铁素体不锈钢的又一首要问题。因为C、N在铁素体不锈钢中的溶解度很低,在950℃今后敏捷分出,因而,同质焊材和热影响区在焊后冷却进程中就会分出C、N化合物,除了引起脆化外还会引起晶界贫铬和进步晶间腐蚀敏感性,在强氧化介质中发生晶间腐蚀。与奥氏体不锈钢不同的是铁素体不锈钢的敏化温度较高,在950℃以上,因而,在热影响区发生晶间腐蚀的部位更接近熔合线。铬在铁素体不锈钢的分散速度远比在奥氏体不锈钢中快,所以只需700—900℃的规模内短时间保温,使铬向贫铬区分散,即可消除C、N化合物分出引起的晶界贫铬,康复焊接接头的耐腐蚀功能。

  (1)熔化焊 经过母材和填充金属熔化后重结晶使彼此别离的两个或更多的资料到达彻底的结合。

  (2)软钎焊 运用熔点在450℃以下的填充金属,加热其到钎焊温度(低于母材金属的熔点)以取得衔接。

  (5)粘接 运用粘接剂并对洁净和活性的外表施加压力来完成,粘接剂经过氧气、水或化学反响来完成衔接效果。

  诸多为碳钢而研制的焊接办法也能够运用在不锈钢焊接中,真实适合于不锈钢焊接而且已经成为规范的办法有电弧焊、电阻焊、电子束焊,激光焊和冲突焊等。

  虽然说各种电弧焊办法都可用做铁素体不锈钢的焊接,但焊接能量会集、焊接速度较快的焊接办法应是铁素体不锈钢焊接办法的首选。选用适宜的焊接办法,来完成操控焊接线能量,到达按捺焊接区的铁素体晶粒过火长大的意图。

  如此看来,焊接办法应挑选高能量的等离子弧焊和真空电子束焊最为适宜,并要避免空气的侵入。除选用小的热输入进行焊接外,焊缝反面可用惰性气体维护,并最好选用水冷铜垫板,以削减过热,添加冷却速度;多层焊时层间温度要操控在1000C左右。

  其焊接资料既要确保焊接接头的塑性、耐性,即不发生脆化的问题,又要确保铁素体型不锈钢焊接接头具有相同于母材的耐腐蚀性。

  与母材相同类型的焊接资料 如0Crl2、0Crl3、0Crl3A1等用0Crl3Nb焊丝,0Crl7、0Crl7Ti运用10Crl7(Ti)焊丝。在要求焊缝金属与母材有相同的导电、导磁及力学功能和外表色泽时应运用同原料的焊接资料。

  选用奥氏体焊接资料或镍基合金 选用奥氏体焊接资料或镍基合金,实质上是异种钢焊接,能够进步焊接接头的耐性,革除焊前预热和焊后热处理。因为铁素体焊接资料的熔敷金属耐性太低,加上添加的Al与Ti等铁素体构成元素难以有用地过渡到熔池中去,因而铁素体焊接资料的运用遭到必定的约束。虽然在一些比如中选用同种金属做焊丝是成功的,但最好仍是选用低碳的奥氏体不锈钢作为铁素体不锈钢焊缝的填充金属。铁素体不锈钢焊接资料的挑选见表1。

  ②选用奥氏体悍接资料(21-10/25-13、15-20),焊前不预热,焊后不退火,焊缝为A+F安排

  或磷腐蚀液部件,10000C-11000C有杰出的抗氧化性,在4570C脆化温度规模不该运用

  须含有Ti或Nb;用19-12-M02焊材可不预热和焊后热处理,但应避免C、N污染

  素体钢,在海水及氯化物介质中耐应力腐蚀、点腐蚀,在苛性钾、稀硫酸及各种有机酸中均具有极好的耐腐蚀功能

  高匹配的填充金属为了确保焊缝也具有耐蚀性,运用的任何铁素体填充金属的Cr、Mo、Ti和(或)Nb合金元素的含量要稍高于其母材中的含量。这是因为在焊接区会因为热的效果而使铬烧损。别的,也能够运用奥氏体填充金属,Cr和Mo的含量要高于母材。

  维护气体因为含Cr高,不锈钢在熔化状况下被激烈氧化。如果在焊接进程中没有使其与空气阻隔,铬就会烧损并构成氧化物,成果会损失细密性,下降焊接接头的耐蚀性。对焊缝外表和邻近区域的维护一般是经过供给惰性气体的维护来完成的。这种维护气体能够是纯氩(Ar)或氦气(He)或许是二者的混合气体。

  在焊接铁素体不锈钢时,维护气体应是纯氩或许是氩和氦的混合气体。氩氢混合气体一般用于奥氏体不锈钢中,但这或许会引起焊接接头的氢脆。在焊接铁素体不锈钢时,氩是最常见的背保气体(用来维护工件的反面)。在焊接铁素体不锈钢时是肯定制止运用氮气的。

  为了战胜一般高铬铁素体不锈钢在焊接进程中呈现的晶间腐蚀和焊接接头脆化而引起的冷裂纹,在焊接工艺上应采纳以下办法:

  焊前预热预热温度为100—200℃,意图在于使被焊资料处于耐性较好的状况和下降焊接接头的应力。跟着钢种铬含量进步,预热温度也相应进步。

  碳和氮彻底分出,铬充分地补充到贫铬区,以康复其耐蚀性,一起也可改进焊接接头的塑性。值得注意的是,退火后应快冷,以避免475℃脆性发生。

  脆化和475℃脆性的影响。当选用的焊接资料与母材金属的化学成分相其时,有必要按上述工艺办法进行。如选用奥氏体不锈钢焊接资料,则可革除焊前预热和焊后热处理;但关于不含安稳化元素的铁素体不锈钢焊接接头来说,热影响区的粗晶脆化和晶间腐蚀问题不会因填充资料的改动而改变。奥氏体或奥氏体—铁素体焊缝金属基本上与铁素体不锈钢母材等强度;但在某些腐蚀介质中,这种异质焊接接头的耐蚀性或许低于同质的接头。

  极低碳的高铬铁素体不锈钢板厚度小于5mm时焊前可不预热,焊后也不用进行热处理,可使焊接接头仍坚持满意的耐性,耐腐蚀性也好。其焊接工艺的重点是使焊缝金属中碳加氮的含量不高于母材金属中的含量,要求焊接资料有必要满意这一要求。其焊接办法应挑选高能量的等离子弧焊和真空电子束焊。要求焊接资料不得污染;焊接熔池、焊缝反面都要有用维护,避免空气的侵入。除选用小的热输入进行焊接外,焊缝反面可用惰性气体维护,并最好选用通冷却水的铜垫板,以削减过热,添加冷却速度。多层焊时层间温度要操控在100℃左右。

  铁素体不锈钢在焊接时,还会在高温下由“构成相”和“晶粒粗化”而发生脆化。这些问题的处理办法见表2。

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