2.1PJOE不銹鋼焊接知識(shí)培訓(xùn)ppt課件

1、不銹鋼焊接基礎(chǔ)知識(shí)PJOE焊接理論培訓(xùn) -質(zhì)檢部1.不銹鋼概述不銹鋼概述 不銹鋼是指主加元素鉻含量能使鋼處于鈍化狀態(tài)，又具有不銹特性的鋼。為此，不銹鋼wCr應(yīng)高于12%（不銹鋼是一類以Fe-Cr、Fe-Cr-C、Fe-Cr-Ni為合金系的高合金鋼，作為此類的鋼必須含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于10.5%的鉻，含有這個(gè)最低鉻含量的鋼在其表面可以形成一個(gè)惰性氧化物層，這個(gè)惰性氧化物層可以保護(hù)內(nèi)層的金屬在不含腐蝕介質(zhì)的空氣中不被氧化和腐蝕。某些鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于11%的鋼，比如用于電站的wCr）=9%鉻的合金鋼有時(shí)也被劃為不銹鋼，同時(shí)也要指出某些wCr）=12%的鋼，甚至更高鉻含量的鋼，暴露在空氣中也會(huì)生銹。這是

2、因?yàn)槟承┿t被結(jié)合成碳化物或其他化合物而降低了母材中的鉻含量，使其低于形成連續(xù)氧化物保護(hù)層所必須的鉻含量水平，如25%Cr-4%C）。此時(shí)，鋼的表面能迅速形成致密的Cr2O3氧化膜，使鋼的電極電位和在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性發(fā)生突變性提高。在非氧化介質(zhì)HCl、H2SO4中，鉻的作用并不明顯，除了鉻外，不銹鋼中還須加 入能使鋼鈍化的Ni、Mo等其它元素。通常所說的不銹鋼實(shí)際是不銹鋼和耐酸鋼的總稱，不銹鋼一般泛指在大氣、水等弱酸、堿、鹽等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中耐蝕的鋼。兩者在化學(xué)成分上的共同特點(diǎn)是wCr均在12%以上，但由于合金化的差異，不銹鋼并不一定耐酸，而耐酸鋼一般具有良好的不銹鋼性能。2. 不銹鋼發(fā)展史不銹

3、鋼發(fā)展史 1、 1821：法國(guó)人Berthier 進(jìn)行在鋼中加鉻的試驗(yàn)； 2、 1897：德國(guó)人Goldschmidt開發(fā)了生產(chǎn)低碳含鉻合金鋼的技術(shù)； 3、 1904-1909：在法國(guó)和德國(guó)生產(chǎn)了wCr）=13%和17%的合金鋼； 4、 1913：英國(guó)人Brearly在Thomas Firth and Sons公司澆鑄了第一塊商業(yè)鑄錠，鑄件號(hào)No.1008，成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：0.24%C、0.2%Si、0.44%Mn、12.86%Cr。 5、 1916：9月5日美國(guó)wCr）=9%16%，wCr）0.7%的鋼發(fā)布專利：專利號(hào)1，197，256。 把鉻加到鋼中并揭示其耐腐蝕的有利效應(yīng)要?dú)w功于法國(guó)人B

4、erthier，他在1821年開發(fā)了一種wCr）=1.5%的合金并建議用于餐刀。然而對(duì)這種鋼的早期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：隨鉻含量增加其成型性劇烈變壞由于早期合金的碳含量很高），因而直到20世紀(jì)初期開發(fā)這種鋼的興趣仍然不大。對(duì)于耐蝕鋼的興趣在1900年到1915年期間又重新興起，很多冶金學(xué)家為開發(fā)耐蝕鋼而獲得信貸。這各重新興起開發(fā)耐蝕鋼活動(dòng)的催化劑是1897年Goldschmidt在德國(guó)開發(fā)了生產(chǎn)低碳含鉻合金鋼的技術(shù)。隨后不久Guillet(1904), Portevin(1909) 和Giesen(1909)等發(fā)表了描述wCr）=13%的馬氏體不銹鋼和wCr）=18%的鐵素體不銹鋼的微觀組織和性能的論文。

5、1909年Guillet還發(fā)表了一篇關(guān)于鉻-鎳鋼研究的論文，這種鋼的奧氏體類不銹鋼的前驅(qū)。 英國(guó)人Brearly被認(rèn)為是不銹鋼的發(fā)明者，當(dāng)時(shí)是為了研究由wCr）=5%鋼制作的來復(fù)槍槍膛因內(nèi)部腐蝕而失效的問題，通過研究在1913年8月他鑄成了成份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.86%Cr, 0.25%C, 0.20%Si, 和0.44%Mn的合格鑄錠。這種鋼被用來制造了12個(gè)實(shí)驗(yàn)槍管，雖然并沒有像所期望的那樣改進(jìn)槍管的腐蝕問題，但其中某些材料被用來制造餐刀刀片而開始了應(yīng)用不銹鋼的紀(jì)元。3.不銹鋼的種類、化不銹鋼的種類、化學(xué)成分及其用途學(xué)成分及其用途 不銹鋼按照組織類型，可分為五類，即鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、

6、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。 不銹鋼的重要特性之一是耐蝕性，然而不銹鋼的不銹性和耐蝕性都是相對(duì)的，有條件的，受到諸多因素的影響，包括介質(zhì)種類、濃度、純凈度、流動(dòng)狀態(tài)、使用環(huán)境的溫度、壓力等，目前還沒有對(duì)任何腐蝕環(huán)境都具有耐蝕性的不銹鋼。因此，不銹鋼的選用應(yīng)根據(jù)具體的使用條件加以合理選擇，才能獲得良好的使用效果。 奧氏體不銹鋼在各種類型不銹鋼中應(yīng)用最廣泛，品種也最多。由于奧氏體不銹鋼的Cr、Ni含量較高，因此在氧化性、中性以及弱還原性介質(zhì)中均具有良好的耐蝕性。奧氏體不銹鋼的塑韌性優(yōu)良，冷熱加工性能俱佳，焊接性優(yōu)于其它類型不銹鋼，因而廣泛應(yīng)用于建筑裝飾、食品工業(yè)、醫(yī)療器械、紡織印染設(shè)

7、備以及石油、化工 、原子能等工業(yè)領(lǐng)域。 鐵素體不銹鋼的應(yīng)用比較廣泛，其中Cr13和Cr17型鐵素體不銹鋼主要用于腐蝕環(huán)境不十分苛刻的場(chǎng)合，例如室內(nèi)裝飾、廚房設(shè)備、家電產(chǎn)品、家用器具等。超低碳高鉻含鉬鐵素體不銹鋼因?qū)β然飸?yīng)力腐蝕不敏感，同時(shí)具有良好的耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕性能，因而廣泛用于熱交換設(shè)備、耐海水設(shè)備、有機(jī)酸及制堿設(shè)備等。 馬氏體不銹鋼應(yīng)用較為普遍的是Cr13型馬氏體不銹鋼。為獲得或改善某些性能，添加Ni、Mo等合金元素，形成一些新的馬氏體不銹鋼。馬氏體不銹鋼主要用于硬度、強(qiáng)度要求較高，耐腐蝕要求不太高的場(chǎng)合，如量具、刀具、餐具、彈簧、軸承、氣輪機(jī)葉片、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、泵、閥等。 雙相不銹鋼是

8、金相組織由奧氏體和鐵素體兩相組成的不銹鋼，而且各相占有較大的比例。雙相不銹鋼具有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的一些特點(diǎn)，韌性良好 、強(qiáng)度較高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕。適于制作海水處理設(shè)備、冷凝器，熱交換器等，在石油、化工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 沉淀硬化不銹鋼是在不銹鋼中單獨(dú)或復(fù)合添加硬化元素，通過適當(dāng)熱處理獲得高強(qiáng)度、高韌性并具有良好腐蝕性的一類不銹鋼。通常作為耐磨、耐蝕、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件，如軸、齒輪、葉片等轉(zhuǎn)動(dòng)部件和螺栓、銷子、墊圈、彈簧、閥、泵等零部件以及高強(qiáng)度壓力容器、化工處理設(shè)備等。4.不銹鋼的組織特點(diǎn)不銹鋼的組織特點(diǎn) 因化學(xué)元素含量的上下限和熱處理狀態(tài)的差異，從各元素對(duì)不銹鋼組織的影響和作用程度來看，基

9、本上有兩類元素。一類是形成或穩(wěn)定奧氏體的元素：C、Ni、Mn、N和Cu等，其中C和N作用程度最大。另一類是縮小甚至封閉相區(qū)即形成鐵素體的元素：Cr、Si、Mo、Ti、Nb、Ta、V、W和Al等，其中Nb的作用程度最小。 不銹鋼的組織有以下幾種組織類型： 1奧氏體不銹鋼 奧氏體不銹鋼有Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Ni-Mo、Fe-Cr-Ni-Mn等系列。為改善某些性能，滿足特殊用途要求，在一些鋼中單獨(dú)或復(fù)合添加了N、Nb、Cu、Si等合金元素。奧氏體不銹鋼通常在室溫下為純奧氏體組織，也有一些奧氏體不銹鋼室溫下的組織為奧氏體 加少量鐵素體，這種少量鐵素體有助于防止熱裂紋的產(chǎn)生。奧氏體不銹鋼不能用

10、熱處理方法強(qiáng)化，但由于這類鋼具有明顯的冷加工硬化性，可通過冷變形方法提高強(qiáng)度。經(jīng)冷變形產(chǎn)生的加工硬化，可采用固溶處理使之軟化。 2鐵素體不銹鋼 今年來鐵素體不銹鋼逐漸向低碳高純度發(fā)展，使鐵素體不銹鋼的脆化傾向和焊接性得到明顯改善。該類鋼在固溶狀態(tài)下為鐵素體組織。當(dāng)鋼中wCr超過16%時(shí)，仍存在加熱脆化傾向。在400600溫度區(qū)間停留易出現(xiàn)475脆化，在650850溫度區(qū)間易引起相析出而導(dǎo)致的脆化，加熱至900以上易造成晶粒粗化，使韌性降低。這類鋼還有脆性轉(zhuǎn)變特性，其脆性轉(zhuǎn)變溫度與鋼中碳、氮含量，熱 處理時(shí)的冷卻速度以及截面尺寸有關(guān)，碳、氮含量越低，截面尺寸越小，脆性轉(zhuǎn)變溫度越低。475脆化和相

11、析出引起的脆化，可通過熱處理方法予以消除。采用516以上短時(shí)加熱后空冷，可消除475脆化，加熱到900以上急冷可消除相脆化。3馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼wCr范圍在12%18%，wC范圍在0.1%1.0%，也有一些含碳量更低的馬氏體不銹鋼，如0Cr13Ni5Mo等。馬氏體不銹鋼加熱時(shí)可形成奧氏體，一般在油或空氣中冷卻即可得到馬氏體組織，含碳量較低的馬氏體不銹鋼淬火狀態(tài)的組織為板條馬氏體加少量鐵素體，如1Cr13、1Cr17Ni2、0Cr16Ni5Mo等。當(dāng)wC超過0.3%時(shí)，正常淬火溫度加熱時(shí)碳化物不能完全固溶，淬火后的組織 為馬氏體加碳化物。馬氏體不銹鋼可以達(dá)到很寬的強(qiáng)度范圍，屈服強(qiáng)度可以從退

12、火狀態(tài)下的275MPa到淬火+回火狀態(tài)下的1900MPa。對(duì)于大多數(shù)的工程應(yīng)用，淬火后的鋼一般要進(jìn)行回火，以得到所需的韌性和塑性。4鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼室溫下的組織為鐵素體加奧氏體，通常鐵素體的體積分?jǐn)?shù)不低于50。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼相比，具有較低的熱裂傾向，而與鐵素體不銹鋼相比，則具有較低的加熱脆化傾向，其焊接熱影響區(qū)鐵素體的粗化程度也較低。但這類鋼仍然存在鐵素體不銹鋼的各種加熱脆性傾向。 5沉淀硬化不銹鋼 沉淀硬化不銹鋼包括馬氏體沉淀硬化不銹鋼、半奧氏體沉淀硬化不銹鋼和奧氏體沉淀硬化不銹鋼。由于這類鋼中含有較多硬化元素，比普通奧氏體不銹鋼的焊接性差。5.不銹

13、鋼的物理性能不銹鋼的物理性能和力學(xué)性能和力學(xué)性能 1不銹鋼物理性能 奧氏體不銹鋼比電阻可達(dá)碳鋼的5倍，線膨脹系數(shù)比碳鋼的約大50%，而馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的線膨脹系數(shù)大體上和碳鋼的相等。奧氏體不銹鋼的熱導(dǎo)率為碳鋼的1/2左右。奧氏體不銹鋼通常是非磁性的。鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量較低的奧氏體不銹鋼在冷加工變形較大的情況下，會(huì)產(chǎn)生形變誘導(dǎo)馬氏體，從而產(chǎn)生磁性。用熱處理方法可消除這種馬氏體和磁性。 2不銹鋼的力學(xué)性能 馬氏體不銹鋼在退火狀態(tài)下，硬度最低，可淬火硬化，正常使用時(shí)的回火狀態(tài)的硬度又稍有下降。鐵素體鋼的特點(diǎn)是常溫沖擊韌性低。當(dāng)高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí)，力學(xué)性能將進(jìn)一步惡化，可能導(dǎo)致475脆化、脆性或晶

14、粒粗大等。奧氏體不銹鋼常溫具有低的 屈強(qiáng)比40%50%），伸長(zhǎng)率、斷面收縮率和沖擊吸收功均很高并具有高的冷加工硬化性。某些奧氏體不銹鋼經(jīng)高溫加熱后，會(huì)產(chǎn)生相和晶界析出碳化鉻引起的脆化現(xiàn)象。在低溫下，鐵素體和馬氏體不銹鋼的夏比沖擊吸收功均很低，而奧氏體不銹鋼則有良好的低溫韌性。對(duì)含有百分之幾鐵素體的奧氏體不銹鋼，則應(yīng)注意低溫下塑性和韌性降低的問題。6.不銹鋼的耐腐蝕性能不銹鋼的耐腐蝕性能 金屬受介質(zhì)的化學(xué)及電化學(xué)作用而破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕，不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕表面腐蝕和局部腐蝕，局部腐蝕包括晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在不銹鋼腐蝕破壞事故中，由均勻腐蝕引起的僅占約10

15、%,而由局部腐蝕引起的則高達(dá)90%以上，由此可見，局部腐蝕是相當(dāng)嚴(yán)重的。 1均勻腐蝕 均勻腐蝕是指接觸的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象。檢查方法多半使用失重法。 2局部腐蝕 (1) 晶間腐蝕 在腐蝕介質(zhì)作用下，起源于金屬表面沿晶界深入金屬內(nèi)部的腐蝕稱為晶間腐蝕。它是一種局部性腐蝕。晶 間腐蝕導(dǎo)致晶粒間的結(jié)合力喪失，材料強(qiáng)度幾乎消失，是一種很值得重視的危險(xiǎn)的腐蝕現(xiàn)象。導(dǎo)致奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的原因很多，概括有以下幾種:A碳化鉻析出引起的晶間腐蝕B相析出引起的晶間腐蝕C晶界吸附引起的晶間腐蝕D穩(wěn)定元素高溫溶解引起的晶間腐蝕(2) 點(diǎn)蝕及縫隙腐蝕點(diǎn)蝕及縫隙腐蝕的共同機(jī)理是腐蝕區(qū)間產(chǎn)生“閉塞電池腐蝕作用所

16、致，但各自的具體原因不相同。點(diǎn)蝕是指在金屬材料表面產(chǎn)生的尺寸約小于1.0mm的穿孔性或蝕坑性的宏觀腐蝕。點(diǎn)蝕的形成主要是由于材料表面鈍化膜的局部破壞所引起的。 縫隙腐蝕是金屬構(gòu)件縫隙處發(fā)生的斑點(diǎn)狀或潰瘍形宏觀蝕坑。它是以腐蝕部位的特征命名的。和點(diǎn)蝕形成機(jī)理有差異之點(diǎn)在于縫隙腐蝕主要是由介質(zhì)的電化學(xué)不均勻性引起的。因此，改善運(yùn)行條件、改變介質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)形式是防止縫隙腐蝕的重要措施。 (3) 應(yīng)力腐蝕斷裂SCC）應(yīng)力腐蝕是指在靜拉伸應(yīng)力與電化學(xué)介質(zhì)共同作用下，因陽極溶解過程引起的斷裂。在應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)共同作用下有三種不同類型的局部腐蝕應(yīng)力腐蝕、氫脆和腐蝕疲勞。7. 不銹鋼的焊接不銹鋼的焊接 許多焊

17、接方法都可用于不銹鋼的焊接，但對(duì)于不同類型的不銹鋼，由于其組織與性能存在較大的差異，焊接性也各不相同，因此，不同的焊接方法對(duì)于不同類型的不銹鋼具有不同的適用性。在選擇焊接方法時(shí)，要根據(jù)不銹鋼母材的焊接性，對(duì)焊接接頭力學(xué)性能、耐腐蝕性能的綜合要求來確定。例如埋弧焊是一種高效優(yōu)質(zhì)的焊接方法，對(duì)于含有少量鐵素體的奧氏體不銹鋼焊縫來講，通常不會(huì)產(chǎn)生焊接熱裂紋，但對(duì)于純奧氏體不銹鋼焊縫，由于許多焊劑向焊縫金屬中增硅，焊縫金屬容易形成粗大的單相奧氏體柱狀晶，焊縫金屬的熱裂紋敏感性大，因此一般不采用埋弧焊焊接純奧氏體不銹鋼，除非采用特殊的焊劑。當(dāng)焊接接頭的腐蝕性要求高時(shí)，鎢極氬焊等惰性氣體保護(hù)焊具有明顯的優(yōu)

18、勢(shì)。對(duì)于一些特種焊接方法，如電阻點(diǎn) 焊、縫焊、閃光焊及螺柱焊，也可用于不銹鋼的焊接，與普通低碳鋼相比，由于不銹鋼具有較高的電阻和較高的強(qiáng)度，因此需要較低的焊接電流和較大的壓力或頂鍛力。釬焊也廣泛應(yīng)用于不銹鋼的連接，母材類型不同，釬焊溫度也不同，與普通碳鋼相比，不銹鋼用釬劑有較強(qiáng)的腐蝕性，為了防止殘留的釬劑對(duì)釬焊接頭的腐蝕，需對(duì)釬焊接頭予以仔細(xì)的清理。PJOE現(xiàn)如今所應(yīng)用的不銹鋼有奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼, 所以對(duì)這兩種類型的不銹鋼的焊接進(jìn)行重點(diǎn)介紹。 7.1 奧氏體不銹鋼的焊接奧氏體不銹鋼的焊接 7.1.1奧氏體不銹鋼的概述奧氏體不銹鋼的概述 奧氏體不銹鋼代表了整個(gè)不銹鋼系列中最大的一個(gè)類奧氏

19、體不銹鋼代表了整個(gè)不銹鋼系列中最大的一個(gè)類別，生產(chǎn)的噸位高于其他任何一種類別。它們?cè)诮^大別，生產(chǎn)的噸位高于其他任何一種類別。它們?cè)诮^大多數(shù)環(huán)境中具有良好的耐腐蝕性。奧氏體不銹鋼具有多數(shù)環(huán)境中具有良好的耐腐蝕性。奧氏體不銹鋼具有和低碳鋼相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，室溫時(shí)最低屈服強(qiáng)度約為和低碳鋼相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，室溫時(shí)最低屈服強(qiáng)度約為210MPa30ksi），然而不能相變強(qiáng)化。由于這類鋼），然而不能相變強(qiáng)化。由于這類鋼低溫沖擊韌度好而可用于低溫工作環(huán)境。其高溫工作低溫沖擊韌度好而可用于低溫工作環(huán)境。其高溫工作溫度可達(dá)溫度可達(dá)760或者更高，但是大部分鋼在這么高的或者更高，但是大部分鋼在這么高的溫度下強(qiáng)度和抗氧化能力是有

20、限的。奧氏體不銹鋼可溫度下強(qiáng)度和抗氧化能力是有限的。奧氏體不銹鋼可以通過冷作硬化而有效地強(qiáng)化。它們經(jīng)常用于要求有以通過冷作硬化而有效地強(qiáng)化。它們經(jīng)常用于要求有很耐大氣腐蝕或耐高溫腐蝕能力的工作場(chǎng)合。只要按很耐大氣腐蝕或耐高溫腐蝕能力的工作場(chǎng)合。只要按照正確的工藝規(guī)范施焊，這類鋼都是可以焊接的。照正確的工藝規(guī)范施焊，這類鋼都是可以焊接的。 在這類鋼中添加大量的奧氏體形成元素，特別是鎳一般wCr）=8%），其他的奧氏體形成元素是C、N和Cu。碳和氮是強(qiáng)奧氏體形成元素，這可以從鎳當(dāng)量公式中各系數(shù)值可看出：Nieq=Ni+35C+20N+0.25Cu，加碳是為了改進(jìn)高溫強(qiáng)度蠕變強(qiáng)度）。在某些鋼中加入氮

21、主要是為了改進(jìn)室溫強(qiáng)度和低溫強(qiáng)度，有時(shí)可以提高一倍多，用氮強(qiáng)化的鋼經(jīng)常在它們的AISI 300系列型號(hào)后面標(biāo)注一個(gè)后綴N，如304LN。AISI 200系列如201也是氮強(qiáng)化鋼，經(jīng)常使用各種商業(yè)名稱，例如：Nitronic. 奧氏體不銹鋼一般具有較好的韌度和延性，在拉伸加載時(shí)顯示出很高的斷后伸長(zhǎng)率。由于鋼中合金含量較高，所以比馬氏體不銹鋼、低鉻和中鉻鐵素體不銹鋼要貴。盡管鋼本身價(jià)格高，但提供了突出的工程制造方面的優(yōu)點(diǎn)，特別是良好成形性和焊接性，因而和其他類的不銹鋼比較，經(jīng)常降低了總的成本。奧氏體不銹鋼雖然有很多種類，但300系列是最老的也是應(yīng)用最廣的。這類鋼大部分是在18Cr-8Ni系的基礎(chǔ)上

22、加入合金元素或者是進(jìn)行變質(zhì)，而得到獨(dú)特的性能或者使性能更完備。 304型不銹鋼是這個(gè)系列鋼的基礎(chǔ)，加上304L代表了最常選用的奧氏體不銹鋼。在316型不銹鋼中用質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約2%的仩替代等量的鉻以改善耐點(diǎn)蝕能力。在穩(wěn)定化的321和347鋼中分別少量的鈦和鈮，它們和碳結(jié)合以減少由于析出富鉻碳化物而引起的晶間腐蝕。在上世紀(jì)60年代普遍使用L類鋼，這是由于利用AOD氬-氧脫碳方法熔煉，降低了標(biāo)準(zhǔn)型非低碳鋼和低碳型不銹鋼之間的價(jià)格差別。這類低碳型號(hào)不銹鋼304L，316L已經(jīng)廣泛用于受到晶間侵蝕和晶間應(yīng)力腐蝕的工作場(chǎng)合。 如ASTM A312中，最廣泛使用的鋼材304、316、321和347以及它們的變

23、種鋼都是18-8類型，含有的名義成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)是18%鉻和8%鎳。L類鋼代表低碳類的變種鋼，其名義碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0.03%。這類鋼提高了在腐蝕環(huán)境中對(duì)晶間侵蝕的耐力。H類鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近于0.1%，其高溫強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)鋼及L類鋼高，因而用于高溫場(chǎng)合。N類鋼是在300系列鋼中有意加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)0.20%的氮300N，316N碳在含錳的鋼里氮的加入量更高錳增加氮在奧氏體相中的溶解度）。較高的氮含量可以增加奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度、抗磨損和耐點(diǎn)蝕能力。 含有鈦和鈮的鋼如321和347型稱為穩(wěn)定化鋼，因?yàn)榧尤脒@兩種元素穩(wěn)定了碳，阻止其生成M23C6型鉻的碳化物。由于鈦和鈮的加入量達(dá)到1.0%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)可以有

24、效地減少基本中的碳含量使富鉻碳化物的析出很困難，這就降低了敏化的可能性，而敏化會(huì)導(dǎo)致在奧氏體鋼中產(chǎn)生晶間腐蝕。還有很多其他鋼種，包括超級(jí)奧氏體不銹鋼。由于 這些鋼種獨(dú)特的性能及對(duì)其焊接性的特殊考慮。 7.1.2奧氏體不銹鋼焊接方法與焊接材料的選擇 （1焊接方法 奧氏體體不銹鋼具有優(yōu)良的焊接性，幾乎所有的熔焊方法都可用于奧氏體不銹鋼的焊接，許多特種焊接方法，如電阻點(diǎn)焊、縫焊、閃光焊、激光與電子束焊、釬焊都是可用于奧氏體不銹鋼，就根據(jù)具體的焊接性與接頭使用性能的要求，合理選擇最佳的焊接方法。其中焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極惰性氣體保護(hù)焊、埋弧焊是較為經(jīng)濟(jì)的焊接方法。 (2) 焊材選擇 對(duì)于奧氏體

25、不銹鋼填充金屬的種類，分成三個(gè)部分，反映了AWS按焊接材料各類分別設(shè)定的三種標(biāo)準(zhǔn)。其中： A. 不銹鋼焊條采用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)AWS A5.4標(biāo)準(zhǔn)用于焊條我公司焊材為GES-309，GES316L等）； B. 不銹鋼焊絲采用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)AWS A5.9、A5.22等標(biāo)準(zhǔn)用于實(shí)心焊絲和金屬粉芯焊絲，氣體保護(hù)藥芯焊絲我公司焊材為GTS-309，GTS-316L等），所選焊絲可用于氬弧焊、富氬混合氣體保護(hù)焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊及埋弧焊焊接用填充材料； C.不銹鋼埋弧焊主要選用氧化性弱的中性或堿性焊劑現(xiàn)在我公司還沒有） (3) PJOE高鉬鋼焊接指南 我公司在M035項(xiàng)目上用的奧氏體不銹鋼有316L和254SMO

26、ASTM A258 S31254），其中254SMO是我公司第一次焊接的超級(jí)奧氏體不銹鋼材料，由于其使用條件嚴(yán)格用于腐蝕性環(huán)境），材料昂貴包括母材和焊材），且焊工不太熟悉，操作性有一定的難度，因此對(duì)焊接時(shí)要求注意的重點(diǎn)列出用以指導(dǎo)焊接人員和檢驗(yàn)人員。具體內(nèi)容如下： 為防焊接煙塵及Ar氣對(duì)焊接人員的傷害，焊接作業(yè)要在通風(fēng)的環(huán)境中進(jìn)行； 所有的焊縫都應(yīng)該略有余高，應(yīng)該避免出現(xiàn)平的或下凹狀的焊縫； 焊前一般不需要預(yù)熱，若環(huán)境溫度低于2，在距離焊縫區(qū)300mm的范圍內(nèi)應(yīng)至少加熱到比周圍環(huán)境溫度高10。 層間溫度不能大于100，線能量不能超過1.5KJ/mm 焊件表面的金屬氧化物會(huì)導(dǎo)致焊接缺陷，因此焊前

27、對(duì)雜質(zhì)的清理十分重要，通常清理范圍從焊縫處向兩側(cè)各延伸50mm，清理范圍應(yīng)當(dāng)包括工作坡口加工的邊緣以及空心管四周和管子內(nèi)表面。留意：金屬絲刷并不能完全清理這些殘留物，用熱水沖洗或擦洗或許是一個(gè)好方法。 焊接盡可能在1G和2F位置進(jìn)行 焊接接頭設(shè)計(jì)必須使打底焊能很好的熔透，引弧點(diǎn)要在坡口內(nèi)，沿坡口出現(xiàn)的電弧掃掠要打磨干凈。每一起弧與收弧處必須打磨干凈。 定位焊需要背部保護(hù)氣體，每一個(gè)接頭都必須打磨； 將焊接處不能接觸銅和黃銅由銅和鋅組成的銅合金），因?yàn)殂~和鋅的加入可能導(dǎo)致裂紋的形成。 7.2 鐵素體鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的焊接奧氏體雙相不銹鋼的焊接 7.2.1鐵素體鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的概

28、述奧氏體雙相不銹鋼的概述 鐵素體鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼名字是來自于其室溫微觀奧氏體雙相不銹鋼名字是來自于其室溫微觀組織，其中大概一半是鐵素體，一半是奧氏體。在組織，其中大概一半是鐵素體，一半是奧氏體。在20世紀(jì)世紀(jì)30年代就知道有雙相不銹鋼，它時(shí)快時(shí)慢的開發(fā)年代就知道有雙相不銹鋼，它時(shí)快時(shí)慢的開發(fā)過程明顯地受到周期性的鎳短缺的影響。直到過程明顯地受到周期性的鎳短缺的影響。直到1982年年美國(guó)美國(guó)也沒有認(rèn)可雙相不銹鋼是不銹鋼中單也沒有認(rèn)可雙相不銹鋼是不銹鋼中單獨(dú)的一類。在那時(shí)獨(dú)的一類。在那時(shí)把較早的一種雙相不銹把較早的一種雙相不銹鋼鋼-329型不銹鋼列在奧氏體不銹鋼中。至少有一家型不銹鋼列在奧

29、氏體不銹鋼中。至少有一家329型不銹鋼的制造商建議不要焊接這種鋼，在型不銹鋼的制造商建議不要焊接這種鋼，在20世世紀(jì)紀(jì)50年代開發(fā)的鑄造合金年代開發(fā)的鑄造合金CD4MCu焊接后很脆。從上焊接后很脆。從上世紀(jì)世紀(jì)80年代初這種鋼迅速開發(fā)，在同一時(shí)期召開的一年代初這種鋼迅速開發(fā)，在同一時(shí)期召開的一系列國(guó)際雙相不銹鋼會(huì)議編撰的文集中，記錄了這個(gè)系列國(guó)際雙相不銹鋼會(huì)議編撰的文集中，記錄了這個(gè)開發(fā)過程。至今這種鋼已被用于廣泛領(lǐng)域，主要用于開發(fā)過程。至今這種鋼已被用于廣泛領(lǐng)域，主要用于要求優(yōu)異耐腐蝕性的場(chǎng)合。在這一時(shí)期，鋼的焊接要求優(yōu)異耐腐蝕性的場(chǎng)合。在這一時(shí)期，鋼的焊接 和耐腐蝕性有了明顯的改善，這主要

30、是由于認(rèn)識(shí)到氮作為一種合金元素可以起關(guān)鍵作用。 雙相不銹鋼是用在能充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，即優(yōu)異的耐腐蝕性和高強(qiáng)度或者二者兼有的應(yīng)用場(chǎng)合。因?yàn)樗斜葕W氏體不銹鋼更高的鐵素體相成分，所以有高的鐵磁性、高熱傳導(dǎo)性和低的線脹系數(shù)。雙相不銹鋼最多的是被選用于耐腐蝕場(chǎng)合，已經(jīng)在很多可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕裂紋和點(diǎn)蝕的應(yīng)用環(huán)境中代替了奧氏體不銹鋼。它們?cè)诮^大多數(shù)腐蝕場(chǎng)合遠(yuǎn)優(yōu)于結(jié)構(gòu)而又具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。譬如雙相不銹鋼已廣泛用于陸地和海洋中的油、氣管道。由于雙相不銹鋼在相對(duì)不高的溫度下就會(huì)形成很多脆性析出物，所以不推薦用于超過280攝氏度的工作場(chǎng)合。它們比奧氏體不銹鋼貴，倒不是完全因?yàn)楹辖鹪刭F，而主要是由于從鑄態(tài)到最終的板

31、材、薄板、管件的加工費(fèi)用貴。然而它們提供了優(yōu)異的 而腐蝕性并可降低重量，在中等程度侵蝕性介質(zhì)中可能用來代替某些鎳基合金，而價(jià)格僅為原來的幾分之一。 雙相不銹鋼典型的屈服強(qiáng)度大約是425MPa，和奧氏體不銹鋼的210MPa比較強(qiáng)度要高得多。因?yàn)殡p相不銹鋼的強(qiáng)度高，其硬度也高，所以在要求耐腐蝕同時(shí)要求耐磨損的場(chǎng)合，這種鋼更有優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，雙相不銹鋼具有良好的焊接性，與鐵素體不銹鋼及奧氏體不銹鋼相比，它既不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區(qū)，由于晶粒嚴(yán)重粗化而使塑韌性大幅度降低，也不像奧氏體不銹鋼那樣，對(duì)焊接熱裂紋比較敏感。當(dāng)今大多數(shù)的雙相不銹鋼都是有好的韌度和延性，然而它們?cè)诘蜏貢r(shí)有韌脆轉(zhuǎn)變，所以一般

32、不適合用于低溫。雙 不銹鋼的工作溫度范圍一般限于-40280攝氏度。 雙相不銹鋼的線脹系數(shù)和碳鋼、低合金鋼接近。由于這種相似性，這種鋼也可用于需要雙相不銹鋼和碳鋼配合使用的高壓容器類的結(jié)構(gòu)。這種情況下，相對(duì)于使用奧氏體不銹鋼，能減少由于熱膨脹不同引起的熱應(yīng)力。然而由于雙相不銹鋼中析出反應(yīng)在較低溫度下發(fā)生，因而它不適宜用于需要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理焊后熱處理的場(chǎng)合。 7.2.2雙相不銹鋼的化學(xué)成分及組織特點(diǎn) (1) 化學(xué)成分 目前，國(guó)際上普遍采用的鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼可為Cr18型、Cr23型、Cr22型、Cr25型四類。對(duì)于Cr25型雙相不銹鋼，也有普通雙相不銹鋼和超級(jí)雙相不銹鋼之分，當(dāng)點(diǎn)蝕指

33、數(shù)PRENPREN=w(Cr)+ 3.3w(Mo)+16 w(N)）40時(shí)，稱為超級(jí)雙相不銹鋼， 我國(guó)列入國(guó)家的鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼主要有Cr18與Cr25兩大類型。另外一些與國(guó)外典型材料相類似的鋼種也有生產(chǎn)和應(yīng)用。 (2) 組織特點(diǎn) 雙相不銹鋼以單相鐵素體凝固結(jié)晶，當(dāng)繼續(xù)冷卻時(shí)，發(fā)生相變，隨著溫度的降低，相變不斷進(jìn)行。在平衡條件下或者非快速冷卻的情況下，部分鐵素體將保留到室溫，因此，室溫下的組織為雙相組織。 7.2.3 雙相不銹鋼的焊接特點(diǎn) 焊接過程是一個(gè)快速加熱與快速冷卻的熱循環(huán)過程。在加熱過程中，當(dāng)熱影響區(qū)的溫度超過雙相不銹鋼的固溶處理溫度，在11501400的高溫狀態(tài)下，晶粒將發(fā) 生長(zhǎng)大，而且發(fā)生相變，相明顯減少，相增多。一些鋼的高溫近縫區(qū)會(huì)出現(xiàn)晶粒較粗大的鐵素體組織。如果焊后的冷卻速度較快，將抑制的二次相變，使熱影響區(qū)的相比例失調(diào)，當(dāng)鐵素體大于70%時(shí)，二次轉(zhuǎn)變的奧氏體也變成針狀和羽毛狀，具有魏氏組織特征，導(dǎo)致力學(xué)性能和耐腐蝕性能惡化。當(dāng)焊后冷卻速度較慢時(shí)，則的二次相