對於用(yong)同質焊接材(cai)料(liao)焊接馬氏體不鏽鋼管時,預熱是(shi)防止(zhi)冷裂紋的重要措施(shi),鋼的淬硬性愈大(da),焊接接頭的拘(ju)束度也愈大(da),則(ze)預熱溫度應(ying)選高(gao)些,一般為160~320℃。多(duo)層(ceng)焊時仍(reng)需保持(chi)道間溫度,焊後還要進(jin)行熱處理。


  不論采用(yong)焊條電弧焊、熔化(hua)極(ji)氣體保護焊還是(shi)埋(mai)弧焊等焊接方法,焊前均(jun)需預熱,預熱溫度與鋼中碳含(han)量有關,詳見表6-1。馬氏體不鏽鋼管焊後需要熱處理,焊後熱處理的作(zuo)用(yong)是(shi)消除或降(jiang)低殘餘(yu)應(ying)力,降(jiang)低焊縫金屬(shu)與熱影響區(qu)的硬度,改(gai)善焊接接頭的韌(ren)性,同時減(jian)少焊接殘餘(yu)應(ying)力。對於剛(gang)度小的焊接構(gou)件,焊後可以在冷至室溫後再熱處理。對於大(da)厚(hou)度的焊接件,特別是(shi)鋼材(cai)中含(han)碳量較高(gao)時,需要采用(yong)複雜(za)的熱處理工藝。



一、預熱溫度的選擇


  焊接馬氏體不鏽鋼管時,若(ruo)選用(yong)與母材(cai)金屬(shu)成(cheng)分相同的焊接材(cai)料(liao)時,為了(liao)防止(zhi)焊接接頭形(xing)成(cheng)冷裂紋,焊前必須預熱。預熱溫度一般在200~320℃,且最好不要高(gao)於該(gai)鋼號的馬氏體開(kai)始轉變(bian)溫度。


  預熱溫度的選擇與材(cai)料(liao)厚(hou)度、填充金屬(shu)種(zhong)類(lei)、焊接方法和構(gou)件的拘(ju)束程度有關。其中與鋼的碳含(han)量關係最大(da);當碳的質量分數小於0.1%時,預熱溫度可小於200℃;當碳的質量分數為0.1%~0.2%時,預熱溫度為200~250℃;當碳的質量分數大(da)於0.2%時,除預熱溫度要適當提(ti)高(gao)外,還必須考慮保證多(duo)層(ceng)焊時的道間溫度。


  馬氏體型不鏽鋼的預熱溫度不宜過高(gao),否(fu)則(ze)將(jiang)使奧氏體晶粒粗大(da),並且隨冷卻速度降(jiang)低,還會(hui)形(xing)成(cheng)粗大(da)鐵素(su)體加晶界碳化(hua)物組織,使焊接接頭塑(su)性和強度均(jun)有所下降(jiang)。



二、焊後回火熱處理和後熱處理


  在淬火+回火即(ji)調質狀態下進(jin)行焊接的焊件焊後熱處理采用(yong)回火處理。焊後熱處理(回火處理)前對焊件溫度有嚴格的要求,焊件焊後不可隨意(yi)從焊接溫度直(zhi)接升溫進(jin)行回火熱處理。這(zhe)是(shi)因為在焊接過程中形(xing)成(cheng)的奧氏體尚未完全轉變(bian)成(cheng)馬氏體,其未分解(jie)的奧氏體在立即(ji)升溫到回火熱處理溫度的過程中,會(hui)發生珠光(guang)體轉變(bian),或者碳化(hua)物沿奧氏體晶界沉(chen)澱(dian),產生粗大(da)鐵素(su)體加碳化(hua)物組織,從而嚴重地降(jiang)低焊接接頭的韌(ren)性,也影響強度,可能造(zao)成(cheng)焊接接頭的脆斷,且降(jiang)低耐蝕能力。如(ru)果焊接接頭焊後空冷到室溫後再進(jin)行熱處理,則(ze)馬氏體不鏽耐熱鋼會(hui)出現空氣淬硬傾(qing)向,造(zao)成(cheng)常(chang)溫塑(su)性降(jiang)低,並且在常(chang)溫下殘留的奧氏體將(jiang)繼續轉變(bian)為馬氏體組織,使焊接接頭變(bian)得又硬又脆,組織應(ying)力也隨之增大(da);若(ruo)再加上擴散氫(qing)的聚(ju)集,焊接接頭就有可能產生冷裂紋。正確的方法是(shi):回火前使焊件適當冷卻,讓焊縫和熱影響區(qu)的奧氏體基本分解(jie)為馬氏體組織。


  對於剛(gang)度大(da)的焊接構(gou)件,特別是(shi)碳含(han)量較高(gao)時,需要進(jin)行準確的後熱處理:焊接區(qu)空冷至100~150℃,立即(ji)在此溫度保溫1~2h。其目的有兩個:一是(shi)讓奧氏體充分分解(jie)為馬氏體,又不至於立即(ji)過分脆化(hua);二是(shi)使焊縫中氫(qing)向外擴散,起到消氫(qing)作(zuo)用(yong)。然後加熱至回火溫度,適當保溫,使馬氏體充分回火,得到理想(xiang)的回火組織。


  回火溫度一般選在650~750℃,至少保溫1h後空冷。或者按每30mm厚(hou)的焊縫保溫1h,隨後空冷。有關焊後熱處理回火溫度對12Cr13(1Cr13)和20Cr13(2Cr13)鋼焊接熱影響區(qu)脆性的影響見表6-2。對於剛(gang)度小的焊接構(gou)件,焊後可冷至室溫後再進(jin)行回火熱處理。


  對於焊後需要機械加工的構(gou)件,為了(liao)得到最低硬度,必須采用(yong)高(gao)溫退火,退火溫度為830~880℃,保溫2h後隨爐冷至650℃,然後空冷。



三、調質熱處理


  高(gao)鉻馬氏體不鏽鋼管一般在淬火+回火的調質狀態下進(jin)行焊接,焊後經高(gao)溫回火處理,使焊接接頭具(ju)有良(liang)好的力學性能。如(ru)果鋼材(cai)在退火狀態下焊接,會(hui)出現不均(jun)勻的馬氏體組織,因此,整個焊接構(gou)件焊後還需進(jin)行調質處理,使焊接接頭具(ju)有均(jun)勻的性能。






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