铬系马氏体不锈钢的焊接方法及焊接材料
熔化焊的各种方法均可用来焊接铬系马氏体不锈钢,但最常用的方法是手工焊条电弧焊和钨极氢弧焊。当采用手工焊条电弧焊时应尽可能采用低氢、超低氢焊条,焊前焊条要经过300℃一350℃的高温烘烤以减少扩散氢的含量,降低冷裂纹的敏感性。钨极氢弧焊(TIG)主要使用于薄壁构件和管道焊件,以及重要部件的打底焊。TIG焊的特点是焊接质量高,焊缝成型美观,可单面焊双面成型,保证钢管内焊缝的成型质量。焊接时为防止背面氧化,打底焊通常采取氢气背面保护的措施。Ar+CO:或Ar+0:的富氨混合气体保护焊也常用于焊接马氏体不锈钢,具有焊接效率高、焊缝质量较好以及焊缝金属具有较高抗氢致(冷)裂纹的特点。表2-6是已标准化的Cr13型马氏体及低碳铬-镍-钼系马氏体不锈钢常用焊材和焊接方法。
铬系马氏体不锈钢,因焊接性较差,采用与母材成分相同的焊材时,通常均应采取焊前预热,焊后热处理。但当焊件的拘束度大,且难以进行预热和焊后热处理时,也可以采用奥氏体型焊接材料(表2-6),以提高焊接接头的塑性和韧性,防止裂纹的发生。但奥氏体或以奥氏体为主的焊缝金属强度要低于马氏体母材,而且由于焊缝金属的化学成分和显微组织与母材差别较大,焊接残余应力较大,对焊接接头的使用性能产生不利影响,特别是对接头的疲劳蠕变性能和应力腐蚀破裂不利。因此,采用奥氏体焊材时,应根据使用条件严格选择,并要求进行工艺评定。有时还可采用镍基合金焊材,使焊缝的膨胀系数与母材接近,尽量降低焊接残余应力和高温热应力。由于马氏体不锈钢焊接性较差,焊接马氏体不锈钢时,不论用手工电弧焊、药芯焊丝半自动焊接或自动焊,还是用气体保护焊(TIG或MIG)、自动埋弧焊,都必须预热,保持层间温度,并进行焊后热处理。预热温度一般为200℃一300℃。虽然马氏体转变温度甚高,但并不推荐采用高于300℃的预热与层间温度。钢中的含碳量仍然是一个主要因素,由它来选择预热温度,当然还与工件厚度有关。一旦要采取焊后热处理措施,必须全面考虑冶金因素的利弊。两芯焊丝与埋弧焊、气体保护焊(包括熔化极与非熔化极)焊丝的熔敷金属、化学成分与手工电弧焊焊条仅在S1,Cu,Mn含量上有些区别,其他基本一样。
马氏体不锈钢焊后热处理的作用有二:一是通过退火降低焊缝金属与热影响区的硬度,以改善韧性;二是降低焊接残余应力。通常对这类钢的焊后热处理采用亚临界退火及完全退火。完全退火适用于把多相组成的热影响区转化为含铁素体的组织完全退火需有适当的过程控制,只有在要求取得最为软化的条件下才采用,因为它有形成粗大碳化物的副作用。电阻点焊、闪光焊、电子束焊以及高频电阻焊皆可用于马氏体不锈钢的焊接,注意事项同上面电弧焊中所述相同。
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