不銹鋼的焊接

鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝1.3.3不銹鋼的焊接工藝

鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝

鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝1、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。

防止措施:

（1）采用低碳或超低碳的焊材,如A002等;采用含鈦、鈮等穩(wěn)定化元素的焊條,如A137、A132等。

（2）由焊絲或焊條向焊縫熔入一定量的鐵素體形成元素,使焊縫金屬成為奧氏體+鐵素體的雙相組織,(鐵素體一般控制在4-12%)。

（3）減少焊接熔池過熱,選用較小的焊接電流和較快的焊接速度,加快冷卻速度。

（4）對耐晶間腐蝕性能要求很高的焊件進(jìn)行焊后穩(wěn)定化退火處理

1.3.3.1奧氏體不銹鋼焊接問題及措施鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝2、應(yīng)力腐蝕開裂

應(yīng)力腐蝕開裂是焊接接頭在特定腐蝕環(huán)境下受拉伸應(yīng)力作用時(shí)所產(chǎn)生的延遲開裂現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼焊接接頭的應(yīng)力腐蝕開裂是焊接接頭比較嚴(yán)重的失效形式,表現(xiàn)為無塑性變形的脆性破壞。

防止措施:

(1)合理制定成形加工和組裝工藝,盡可能減小冷作變形度,避免強(qiáng)制組裝,防止組裝過程中造成各種傷痕(各種組裝傷痕及電弧灼痕都會(huì)成為SCC的裂源,易造成腐蝕坑)。(2)合理選擇焊材:焊縫與母材應(yīng)有良好的匹配,不產(chǎn)生任何不良組織,如晶粒粗化及硬脆馬氏體等;

(3)采取合適的焊接工藝:保證焊縫成形良好,不產(chǎn)生任何應(yīng)力集中或點(diǎn)蝕的缺陷,如咬邊等;采取合理的焊接順序,降低焊接殘余應(yīng)力水平;

(4)消除應(yīng)力處理:焊后熱處理,如焊后完全退火或退火;在難以實(shí)施熱處理時(shí)采用焊后錘擊或噴丸等。(5)生產(chǎn)管理措施:介質(zhì)中雜質(zhì)的控制,如液氨介質(zhì)中的O2、N2、H2O等;液化石油氣中的H2S;氯化物溶液中的O2、Fe3+、Cr6+等;防蝕處理:如涂層、襯里或陰極保護(hù)等;添加緩蝕劑。

3、焊接接頭的σ相脆化

焊件在經(jīng)受一定時(shí)間的高溫加熱后會(huì)在焊縫中析出一種脆性的σ相,導(dǎo)致整個(gè)接頭脆化,塑性和韌性顯著下降。σ相的析出溫度范圍650-850℃。在高溫加熱過程中,σ相主要由鐵素體轉(zhuǎn)變而成。加熱時(shí)間越長,σ相析出越多。

防止措施:

(1)限制焊縫金屬中的鐵素體含量(小于15%);采用超合金化焊接材料,即高鎳焊材。

(2)采用小規(guī)范,以減小焊縫金屬在高溫下的停留時(shí)間;

(3)對已析出的σ相在條件允許時(shí)進(jìn)行固溶處理,使σ相溶入奧氏體。5、焊接變形較大因?qū)崧实?、膨脹系?shù)大，故焊接變形較大，可采用夾具防止變形。

鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝

4、焊縫金屬的低溫脆化

對于奧氏體不銹鋼焊接接頭,在低溫使用時(shí),焊縫金屬的塑韌性是關(guān)鍵問題。此時(shí),焊縫組織中的鐵素體的存在總是惡化低溫韌性。

防止措施:

通過選用純奧氏體焊材和調(diào)整焊接工藝獲得單一的奧氏體焊縫。5、容易出現(xiàn)熱裂紋。防止措施:

（1）盡量使焊縫金屬呈雙相組織,鐵素體的含量控制在3-5%以下。因?yàn)殍F素體能大量溶解有害的S、P雜質(zhì)。

（2）盡量選用堿性藥皮的優(yōu)質(zhì)焊條,以限制焊縫金屬中S、P、C等的含量。1.3.3.2奧氏體不銹鋼的焊接方法鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝

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。

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。1.3.3.3焊接材料的選擇——不銹鋼焊條鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝不銹鋼焊條是指涂有以不銹鋼為源料的一類焊條?？煞譃殂t不銹鋼焊條和鉻鎳不銹鋼焊條，廣泛應(yīng)用于化工、化肥、石油、醫(yī)療機(jī)械制造等行業(yè)。選用原則

1)對于在高溫條件下工作的耐熱不銹鋼，焊條的選用主要應(yīng)該滿足焊接接頭對高溫性能的要求，此外，還要能提高焊縫金屬的抗熱裂紋性能。例如，當(dāng)焊接的奧氏體耐熱鋼時(shí)，通常選用鐵素體的體積分?jǐn)?shù)（含量）為2%～5%的不銹鋼焊條；當(dāng)焊接時(shí)的穩(wěn)定型奧氏體耐熱鋼時(shí)，在保證焊縫金屬成分和母材大致相近的基礎(chǔ)上，還要增加焊縫金屬中的W、Mo、Mn等元素的含量，從而使焊縫金屬既提高了抗裂性，又能滿足高的熱強(qiáng)性。2)選擇與母材成分相同或相近的不銹鋼焊條焊接時(shí)，要特別注意所選用焊條的含碳量不要超過母材的含碳量。3)從焊接工藝性能考慮，近年來，鈦鈣性藥皮焊條最受歡迎，被大量使用；鈦鈣型藥皮焊條不僅焊接工藝性能好，而且可以進(jìn)行全位置焊接，是不銹鋼焊條常用的藥皮類型之一；堿性藥皮的不銹鋼焊條很少應(yīng)用在奧氏體不銹鋼焊接上，只是在馬氏體不銹鋼或剛度很大的焊接結(jié)構(gòu)上為了解決冷裂紋才采用。為了提高電弧的穩(wěn)定性，一般多采用電離電位較低的堿金屬以及堿金屬的氧化物作為穩(wěn)弧劑。4)對耐蝕不銹鋼的焊接，應(yīng)該根據(jù)腐蝕介質(zhì)的工作溫度來選擇焊條，對于焊接在常溫下工作并且腐蝕介質(zhì)的腐蝕性不強(qiáng)的焊件，可以采用不含Nb或Ti的不銹鋼焊條焊接；對于工作在腐蝕介質(zhì)是稀硫酸或鹽酸液體中的焊接結(jié)構(gòu)，焊接時(shí)常選用含Mo或含Mo和cu的不銹鋼焊條焊接；當(dāng)結(jié)構(gòu)工作在300℃以上，并且介質(zhì)的腐蝕性很強(qiáng)時(shí)，應(yīng)該選用含Nb或Ti元素或者是超低碳的不銹鋼焊條焊接。5)鉻不銹鋼焊接時(shí)，為了保證鋼種的各項(xiàng)性能，選擇焊條的成分應(yīng)該和母材的成分相近，并且采用相應(yīng)的預(yù)熱和后熱處理措施，也可以采用鉻鎳不銹鋼焊條焊接，但是，焊后不進(jìn)行熱處理。鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝不銹鋼焊條除了要滿足一般焊接工藝性能和焊接接頭力學(xué)性能外，還要確保焊接接頭能滿足一定的耐蝕性的要求。對藥皮和焊芯，通常都要考慮到下列要求：1)通過焊芯和藥皮過渡各種合金元素，使焊縫金屬成為含有確定數(shù)量的奧氏體和鐵素體組織，以確保焊縫金屬既有良好的抗裂性，又有良好的抗相應(yīng)介質(zhì)腐蝕的能力。2)通過焊芯或藥皮，使焊縫金屬中能滲入一定量的碳化物形成元素（如鈮、鉬、鈦等），與碳形成穩(wěn)定的碳化物，以阻止晶粒邊界生成鉻的碳化物。3)碳的增加，會(huì)促使奧氏體型不銹鋼（或鐵素體型不銹鋼）焊縫產(chǎn)生晶間腐蝕，所以對焊芯和藥皮原材料中的碳含量要嚴(yán)加控制，建議采用低碳或超低碳的焊芯，使用低碳或無碳的鐵合金和金屬元素作為藥皮的原材料。4)嚴(yán)格控制不銹鋼焊芯和藥皮中的硫、磷含量，以減少產(chǎn)生焊縫熱裂紋的危險(xiǎn)。鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝性能要求分類按GB/T983-1995《不銹鋼焊條》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，條可分為鉻不銹鋼焊條和鉻鎳不銹鋼焊條兩大類。(1)鉻不銹鋼焊條該類焊條主要由Crl3系列不銹鋼焊條和Crl7系列不銹鋼焊條組成。兩大系列焊條的焊接特點(diǎn)分述如下：1)Cr13系列不銹鋼焊條：如G202、G207、G217等焊條是馬氏體組織的Cr13系列不銹鋼焊條，用此系列的不銹鋼焊條焊接馬氏體不銹鋼時(shí)，焊前應(yīng)該將焊件預(yù)熱300℃以上，而且焊后還要將焊件進(jìn)行700℃的回火處理，只有采取上述工藝措施，才能避免焊縫及熱影響區(qū)因淬硬傾向較大而產(chǎn)生裂紋。2)Cr17系列不銹鋼焊條：如G302、G307等焊條是鐵素體組織的Cr17系列不銹鋼焊條，用此系列的不銹鋼焊條焊接鐵素體不銹鋼時(shí)，焊前應(yīng)該將焊件預(yù)熱200℃，而且焊后還要將焊件進(jìn)行800%的回火處理，只有采取上述工藝措施，才能避免焊縫及熱影響區(qū)475℃脆化和因淬硬傾向較大而產(chǎn)生裂紋。(2)鉻鎳不銹鋼焊條該類焊條具有良好的耐蝕性和抗氧化性，但是，由于在焊接過程中受到重復(fù)加熱，析出的碳化物會(huì)降低耐蝕性和力學(xué)性能，所以，選擇鉻鎳不銹鋼焊條時(shí)，應(yīng)該考慮焊件的工作溫度及介質(zhì)種類等。鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝牌號不銹鋼焊條的牌號是指制造商對作為產(chǎn)品出廠的每種焊條標(biāo)識(shí)的特定編號，用來區(qū)別不同焊條熔敷金屬的化學(xué)成分、力學(xué)性能、藥皮類型和焊接電流種類。我國生產(chǎn)不銹鋼焊條的廠家很多，它們使用統(tǒng)一牌號，其表示方法為：1)焊條牌號前邊的G表示鉻不銹鋼焊條；A表示奧氏體不銹鋼焊條。2)G或A后面第一位數(shù)字，表示焊縫金屬的主要化學(xué)成分。3)G或A后面的第二位數(shù)字，表示同一焊縫