不锈钢的焊接方法(2)

2019-01-19 17:58

相等,但由于该元素在固、液共存条件下,在固、液相界面两侧的含量也会不同。

4)焊接熔合区的组织与性能的不均匀性。熔合区的成分不均匀性,必然会导致金属组织和性能的不均匀性。其不良影响的严重程度,一方面同成分不均匀性的严重程度有关;另一方面在很大程度上又与母材金属A(或B)铜焊缝金属D各组成元素间相互作用的性质有关。

因此,焊接方法的不同、焊接工艺条件及参数、焊接过程的稳定性和焊后热处理的温度和保温等,都会对异种焊接接头熔合区的组织和性能的不均匀性和不一致性带来影响。

(3)异种钢焊接接头裂纹:异种钢焊接时,通常出现下列形式的裂纹:

1)近缝区裂纹

①渗透性裂纹。大多数发生在具有淬火倾向的高合金马氏体钢或一般低、中合金的珠光体钢焊接中。近缝区裂纹形态为融合线稍有一点距离处。在异种钢焊接可能由于成分不同的焊缝金属与热影响区金属相互作用而引起的渗透性裂纹。例如,由黄铜焊丝焊接钢-铜接头时,特别是气焊的条件下,如果高温停留时间过长,有可能由于黄铜沿着钢的奥氏体晶界往母材金属深处渗透,导致母材金属的晶界裂纹,叫做渗透性裂纹。

②熔合区裂纹。异种钢焊接接头熔合区裂纹,与该部位的成分不均匀性和组织不均匀性有直接关系。

③氢致延迟裂纹。近缝区有可能形成冷裂纹,这是因为在珠光体

钢母材近缝区形成硬脆的马氏体组织所致,它是在淬火钢母材的近缝区,由于氢的扩散而产生氢致裂纹。

但是,如果焊接接头有奥氏体存在,由于奥氏体钢的高塑性,其熔氢能力强及氢的扩散能力弱,因而在有奥氏体存在的条件下,产生氢致裂纹的可能性大大降低。

④液化裂纹。近缝区也有可能形成液化裂纹,特别是当母材化学成分比较复杂、有析出物存在时,就可能产生液化裂纹。

2)焊缝金属中的结晶裂纹。 3)焊接接头中的热疲劳裂纹。

总的来说,由于奥氏体不锈钢及奥氏体不锈钢的优良塑性、小的屈强比、熔氢能力强及氢的扩散系数小等原因,只要焊缝金属为奥氏体+5%-15%δ铁素体的双相组织,其各种裂纹倾向性并不大。

(4)获取优质异种材料的焊接接头的工艺措施

1)正确地选择焊接材料,以获得成分优良的焊缝金属,确保无裂纹形成,不仅自身有良好的性能,而且同两种异种材料都有良好的兼容性,形成性能良好的焊接接头。

2)选择合理的过渡层材料。

3)根据焊接构件特点和焊接接头形式来选择焊接坡口,焊接坡口交给你尺寸和装配尺寸的精度要高于同材料焊接的要求。

4)根据被焊材料的焊接性,制定合理的焊接参数。还必须同时考虑它对熔合比的影响,以确保焊缝金属的成分和组织。

5)尽量提高焊工的操作技能,维持焊接参数在施焊过程中的高

度稳定性,以保证焊缝金属成分,尤其要尽量控制熔合区成分的不均匀性,而且要连续稳定。在可能的条件下尽量提高自动化程度。

奥氏体不锈钢与珠光体钢的焊接 (1)焊接工艺

1)奥氏体不锈钢与铁素体钢的异种钢焊接。当使用表一给出的填充材料时,可以采用焊条电弧焊、TIG和MIG等方法焊接。焊接时,要有合适的熔合比,以使焊缝金属有良好的抗热裂性能。打底焊时,熔合比较高,可能达到50%以上。TIG焊时,熔合比变化范围较大,可以方便的调节焊缝金属的化学成分。

表一 奥氏体不锈钢与普通碳钢和低合金钢的异种钢焊接常用的焊接材料熔化敷金属的化学成分和δ铁素体含量以及热膨胀系数

化学成分(质量分数,%) 编号 钢的等级 AWS 分类 C 1 2 3 4 5 Cr19Ni9Mo3 Cr23Ni12L Cr23Ni12Mo3 L Cr22Ni18Mo5 Cr16Ni70Mn6Nb2 E308Mo E309L E309Mo L - EniCrFe3 0.05 0.02 0.02 0.13 0.05 Si 0.8 0.9 0.9 0.9 0.5 Mn 1.0 1.2 1.0 4.5 6.0 Cr 19.0 23.0 23.0 22.5 Ni 9.0 12.0 12.0 18.0 Mo 3.4 - 2.7 - - Nb - - - - 2.0 20-500℃δ铁素的平均热体含量 膨胀系数-6-1-1/10mmK 18 18 25 0 0 18.0 17.5 17.4 18.0 14.4 16-20 70.0

由于铁素体钢可能需要焊前预热,建议用表一中3号高合金奥氏体焊条在铁素体钢的坡口表面堆焊一层过渡层。但堆焊过渡层时要预热。在堆焊过渡层时要做到以下几点:在堆焊第一道时,母材要预热,用小直径(2.5mm)焊条,小热输入焊接,以降低熔合比。以后的焊道可以用较大直径焊条,较大热输入焊接,和与前道有一定量得重叠。

之后与奥氏体不锈钢母材焊接时应采用标准的奥氏体焊条(如E308或316)进行焊接,不需要预热。这种在待焊一侧的坡口表面堆焊一层过渡层的方法是异种材料(不仅是钢)焊接经常使用的一种方法。

奥氏体不锈钢与铁素体钢焊接时,要避免在铁素体钢中产生氢致延迟裂纹。其防止的方法与一般低合金铁素体钢相同,即要正确地选择焊接材料和焊接工艺。选择时应考虑铁素体钢的化学成分及Cep。

奥氏体不锈钢与铁素体钢焊接时,应做到以下几点: ① 用尽可能小的热输入焊接。 ② 层间温度不要超过150℃.

③ 低合金铁素体钢要预热。最好在低合金铁素体钢坡口表面堆焊一层过渡层。之后与奥氏体不锈钢母材焊接时应采用标准的奥氏体焊条(如E308或316)进行焊接,不需要预热,层间温度也要较低。

④ 适当摆动焊条,幅度为焊条直径的两倍。 ⑤ 打底焊后,背面要打磨,打磨后再焊背面。 ⑥ 焊接薄板,也要开坡口或留出间隙,以降低熔合比。 2)焊接方法的选择。这两类钢焊接时,通常希望熔合比越小越好,以降低焊缝金属的稀释程度,避免裂纹的产生。

用熔焊方法焊接这两类钢时,有非熔化极气体保护焊,埋弧焊和焊条电弧焊等方法。表二列出了上述几种焊接方法的熔合比调节范围。非熔化极钨极氩弧焊的熔合比最宽,可在10%-100%范围内进行调节,而焊条电弧焊熔合比调节范围最窄,只有15%-30%。表8-6

告诉我们:采用非熔化物极氩弧焊时,如果不采用填充焊丝进行焊接,其中熔合比最大;而采用填充焊丝施焊时,熔合比可以调节得小些。焊条电弧焊除了熔合比范围小外,它还具有操作方便、灵活,不受工况条件限制的优点,所以在异种钢焊接时,得到广泛的采用。 表二几种焊接方法的熔合比调节范围

焊接方法 碱性焊条电弧焊 酸性焊条电弧焊 熔化极气体保护焊 埋弧焊 带极埋弧焊 非熔化极钨极氩弧焊 熔合比(%) 20-30 15-25 20-30 30-60 10-20 10-100

3)焊接接头的形式。异种金属焊接接头的形式,根据被焊金属的焊接性、焊接结构和工作环境条件,可选用下列形式:

①用焊接材料直接汉城焊缝的形式。这是常用的焊缝形式,即在选用合适的焊接材料和工艺范围的情况下,直接在被焊异种金属的待焊处进行施焊,来获得一个优质的焊接接头。

②在珠光体钢母材金属一侧先堆焊稳定化的过渡层焊缝的形式。 a.在珠光体钢母材金属一侧先堆焊珠光体钢过渡层焊缝。对于钢材较厚的异种金属焊接中,为了减轻异种金属间碳的扩散,在碳化物稳定性较低的珠光体钢待焊处先堆焊一层含铌、钛、钒等强碳化物形成合金元素的珠光体钢焊接材料,作为过渡层,然后将该过渡层与奥氏体不锈钢焊成异种金属的焊接接头。过渡层焊缝中应有比母材金属更多的强碳化物形成元素,这样有利于降低淬硬倾向,还可以减轻碳


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