奧氏體不銹鋼的焊接方法及焊接材料
奧氏體不銹鋼在物理性能、化學成分等方面與結構鋼有較大差異,因而奧氏不銹鋼的焊接工藝有其特點。
奧氏體不銹鋼可用鎢極氫弧焊(TIG)、熔化極氫弧焊(MIG)、等離子弧焊(PAW)及埋弧焊(SAW)等方法進行焊接。
奧氏體不銹鋼焊接,因為其熔點低、導熱系數小、電阻系數大,焊接時母材和焊接材料都容易被加熱、熔化,所以使用的焊接電流比較小,只是普通碳鋼的80%左右。同時應采用窄焊縫、窄焊道,減少高溫停留時間,防止碳化物析出影響耐腐蝕性,減少焊縫收縮應力,降低熱裂紋敏感性。
奧氏體不銹鋼品種多,使用環境復雜多變,焊接材料的選擇是一項謹慎而又重要的工作。奧氏體不銹鋼選擇焊接材料的主要依據是(1)根據母材的主要化學成分選擇焊材(2)焊材的成分,特別是焊接材料中的Cr,Ni合金元素要高于18-8焊接采用19焊接材料等。(3)在可能的條件下,應采用含有少量(4%一12%)鐵素體的焊接材料,保證焊縫良好的抗裂性能(4)焊縫中不允許或不可能存在鐵素體相時,焊材應選用含Mo,Mn等合金元素的焊接材料。(5)焊材的C,S,P,Si,Nb應盡可能低,特別是C,S,P等元素。Nb在純奧氏體焊縫中會引起凝固裂紋,但焊縫中有少量鐵素體,可以有效地避免。(6)焊后需要進行穩定化或消除應力處理的焊接結構,通常選用含Nb的焊接材料。如:OCr18NilONb,OCr18Ni12Mo2Nb等。
填充金屬如焊條、焊絲等,應根據被焊材料的品種、規格及配合的不同焊接工藝來選用。表2-3列出了在采用鎢極氫弧焊、熔化極氫弧焊、等離子弧焊及埋弧焊時,常用的奧氏體不銹鋼焊絲型號。
常用藥芯焊絲型號及化學成分見表2-4,而表2-5則是藥芯焊絲所用的保護氣體及分級標準。藥芯焊絲與實心焊絲相比,最大的優點之一是能嚴格地滿足不同的鐵素體含量要求;其二是可以無外保護氣體,即自保護的藥芯焊絲。
埋弧焊常用于奧氏體不銹鋼的中厚板的焊接,有時也可用于薄板焊接。在埋弧焊焊接過程中,Cr,Ni元素的燒損可通過焊劑和焊絲中合金元素的過渡得到補充。由于埋弧焊的熔深大,應注意防止焊縫中心區熱裂紋的產生和熱影響區耐腐蝕性的降低。奧氏體不銹鋼熱裂敏感性大,這就要求焊縫金屬成分大致與母材成分匹配,同時應控制焊縫中鐵素體的含量。對長期在高溫下工作的焊件,焊縫中鐵素體含量應不大于5%。大多數奧氏體不銹鋼可采用埋弧焊焊接,焊絲應選用低Si、低S、低P,成分與母材相近的焊絲。對Cr,Ni含量大于20%的奧氏體不銹鋼,為提高其抗裂性能,可選用高Mn(6%一8%)焊絲,焊劑應選用堿性或中性焊劑,以防止向焊縫中增Si。奧氏體不銹鋼專用焊劑增Si極少,還可以向焊縫過渡合金,補償合金元素的燒損,可以滿足焊縫性能和化學成分的要求。奧氏體不銹鋼埋弧焊焊接時應注意選擇較細的焊絲和較小的焊接線能量。
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