雙相不鏽鋼焊接的一(yi)般(ban)準(zhun)則主要有以下幾點:
1. 焊材的要求
焊材包括:①. 填充金屬;②. 保護(hu)氣體和背麵保護(hu)氣體。分述如下。
在焊態(tai)下使用的焊接結構,其焊縫金屬與母(mu)材相比應(ying)是合金元(yuan)素鎳含(han)量較高的。這是為了(liao)保證合適的鐵(tie)素體和奧氏體的相比例。這一(yi)純焊縫金屬在焊態(tai)下,必須有這樣的成分,即能在結晶(jing)後直(zhi)接均勻(yun)地形成以奧氏體為主(30%~70%)的並含(han)有鐵(tie)素體的雙相組織。當焊件可在1050~1100℃溫度下退火時,應(ying)該(gai)選擇(ze)與母(mu)材成分(Ni=5.5%~7.0%)相當的焊縫金屬。在這種焊接工藝(yi)中,焊後占主要的鐵(tie)素體基體轉變形成了(liao)平衡(heng)的鐵(tie)素體/奧氏體組織。
焊接雙相不鏽鋼和超級雙相不鏽鋼的焊材均是配套設計的(詳見表2-13和表2-14)。手工焊用的塗藥焊條既可以用鈦(tai)型藥皮焊條,也(ye)可以用堿性藥皮焊條。堿性藥皮的焊條對全位置(zhi)的焊接更適宜一(yi)些(xie),而鈦(tai)型焊條工藝(yi)性優(you)良(liang),在幾乎所有的實際應(ying)用中都可獲得(de)滿意(yi)的效(xiao)果。
采(cai)用填充焊絲和其他(ta)焊接方(fang)法(GTAW、GMAW、SAW)熔敷的焊縫金屬與焊絲有類(lei)似的化學成分。
保護(hu)氣體適用於各種氣體保護(hu)焊方(fang)法(見表2-17)
背麵保護(hu)氣體用於單麵焊的焊管內部氣體保護(hu),既可以用工業純氬氣,也(ye)可以用高純度氬氣(99.99%).在所有情況下,氣體都應(ying)該(gai)幹燥(zao)(PrEN439: 除CO2外,所有氣體中水分最大不超過40 ppm,露點最高-50℃,CO2中的水分最大不超過200 ppm,露點最高為-35℃),應(ying)該(gai)采(cai)取各種措施避免(mian)水分浸(jin)入保護(hu)氣體中。
保護(hu)氣體和背麵保護(hu)氣體對焊縫金屬的含(han)氮量有影響。由(you)於保護(hu)氣體中氮氣分壓(ya)低,可能從(cong)焊縫熔池(chi)中擴散出氮氣,從(cong)而使焊縫金屬含(han)氮量降低,最大可減少0.05%氮氣。存(cun)在這種危險時,在保護(hu)氣體和背麵保護(hu)氣體中必須加人5%氮氣,以防(fang)止(zhi)焊縫金屬氮氣損失。
2. 焊接方(fang)法選擇(ze)
焊接方(fang)法根據焊件結構厚度及(ji)相關條件的經濟(ji)性,可以采(cai)用下述焊接方(fang)法:①. 手工焊(SMAW); ②. 氣體保護(hu)鎢極電弧焊(GTAW); ③. 氣體保護(hu)金屬(熔化)極電弧焊(GMAW);④. 藥芯焊絲電弧焊(FCAW); ⑤. 埋弧焊(SAW); ⑥. 等離(li)子電弧焊(PAW)。
對於不鏽鋼管焊接,常用方(fang)法是采(cai)用GTAW作根部焊接,然(ran)後用其他(ta)不同的焊接方(fang)法完成接頭焊接,如SMAW、GTAW或GMAW.中厚板(ban)的對接焊采(cai)用SMAW(MMA)、SAW或FCAW來完成。
對於鑄件和其他(ta)結構件的修(xiu)複焊接,通常選用SMAW(MMA),PAW 應(ying)用於薄斷(duan)麵構件的焊接和直(zhi)管焊縫根部的焊接。
在焊件上均應(ying)該(gai)填加焊絲(條),包括焊根。如果不填加焊材進行焊接,則必須在焊後進行固溶處理。
3. 焊接熱輸入的確(que)定
在母(mu)材和焊材確(que)定之後,無論采(cai)取何(he)種焊接方(fang)法,都必須嚴格(ge)控製焊接熱輸入。雙相及(ji)超級雙相不鏽鋼焊接接頭的性能,很大程度上取決於采(cai)用的熱輸入。與奧氏體不鏽鋼相比,雙相鋼焊接時可承受(shou)較大的熱輸入,使焊後冷卻(que)過程、熱影響區形成足夠(gou)的奧氏體相,滿足接頭力(li)學和耐蝕性的要求。但是熱輸過大,促進熱影響區形成Cr2N、σ相等脆性相,降低塑韌性和耐蝕性,因(yin)此對於具體焊件上采(cai)用多大的熱輸入,應(ying)在焊件焊前參考(kao)表2-16推薦(jian)的熱輸入範圍(wei),根據結構的斷(duan)麵尺(chi)寸和焊接方(fang)法進行工藝(yi)試驗或工藝(yi)評定,最終確(que)定應(ying)使用的工藝(yi)參數,保證焊接接頭的性能。
4. 接頭設計
雙相不鏽鋼的接頭設計必須有助(zhu)於完全焊透(tou)並避免(mian)在凝(ning)固的焊縫金屬中存(cun)在未熔合的母(mu)材。與奧氏體鋼不同的是焊接雙相不鏽鋼時,坡(po)口根部間隙(xi)、坡(po)口角(jiao)度均略大於奧氏體不鏽鋼。並且坡(po)口最好采(cai)用切削加工而不用砂輪打磨,以使焊接區厚度或間隙(xi)均勻(yun)。必須打磨時,應(ying)特別注意(yi)坡(po)口及(ji)其配合的均勻(yun)性。雙相不鏽鋼的一(yi)些(xie)接頭設計如表2-18所示。
5. 預熱和層(ceng)間溫度
除了(liao)在大拘束(shu)度下可能引起(qi)高鐵(tie)素體組織(焊縫、熱影響區)開裂(氫致裂紋)之外,雙相不鏽鋼和超級雙相不鏽鋼不需要預熱。對於大拘束(shu)度焊件推薦(jian)預熱到150℃.對於23%Cr無Mo雙相不鏽鋼和22%Cr雙相不鏽鋼,層(ceng)間溫度不應(ying)該(gai)超過200℃.對25%Cr雙相不鏽鋼和超級雙相不鏽鋼,層(ceng)間溫度不應(ying)超過150℃,為了(liao)獲得(de)最佳的焊縫金屬性能,超級雙相不鏽鋼推薦(jian)使用的最高預熱溫度為100℃.在采(cai)用焊後固溶處理的情況下,不要求限製層(ceng)間溫度。
6. 焊後處理
雙相不鏽鋼不需要焊後消除應(ying)力(li)處理,且進行這樣的熱處理可能是有害(hai)的。因(yin)為它可使雙相不鏽鋼析出金屬間相,降低韌性和耐蝕性。但如果由(you)於焊件高應(ying)變狀態(tai)或存(cun)在導致耐腐蝕性降低和塑性降低的有害(hai)相變,使焊件質量降低,這樣的焊件通常應(ying)該(gai)進行固溶處理。23%Cr無Mo雙相不鏽鋼和22%Cr雙相不鏽鋼應(ying)該(gai)在1050~1100℃的溫度下進行熱處理。而25%Cr雙相不鏽鋼和超級雙相不鏽鋼要求處理溫度為1070~1120℃。當匹(pi)配的焊縫金屬化學成分(Ni=8%~10%)高於焊件化學成分時,應(ying)該(gai)選擇(ze)給定的溫度上限。加熱應(ying)該(gai)盡可能地快(kuai),固溶退火之後立(li)即進行水淬(cui)。最有效(xiao)的加熱方(fang)法是感應(ying)加熱。保溫時間應(ying)該(gai)是5~30min,應(ying)該(gai)足以恢(hui)複相平衡(heng),包括金屬間相(特別是σ和X相)的溶解。
7. 清理和鈍化
焊前、焊後的表麵清理及(ji)焊縫附近(jin)的酸洗鈍化處理可采(cai)用標準(zhun)不鏽鋼的清理作業。