在壓力容器焊接生產中,通常會遇到不同鋼種相互焊接的問題,即異種鋼焊接。如復合鋼板壓力容器的焊接、容器不銹鋼襯里塞焊、換熱器的不銹鋼(gang)換熱(re)管與管板不同鋼種的焊接等。


1. 稀釋(shi)問題


  如果(guo)是珠光(guang)體鋼與(yu)奧氏(shi)體鋼形成的異(yi)種鋼焊接接頭,一(yi)般均應(ying)用(yong)Cr-Ni奧氏(shi)體鋼或N基(ji)合(he)金作為焊接材料。


  假設用18-8鋼(s)與(yu)低碳鋼(m)焊(han)接(jie)(jie),如圖3-13所(suo)示,焊(han)接(jie)(jie)時(shi)兩(liang)種(zhong)母材(cai)都要熔(rong)人熔(rong)池。若不(bu)填充(chong)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料,兩(liang)種(zhong)鋼以同比例熔(rong)入焊(han)縫(feng),由(you)圖3-14(舍夫勒圖)求得圖中點'通常認為(wei)(wei)這就是待焊(han)母材(cai)。具有(you)(you)點d成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)的(de)母材(cai)再與(yu)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)為(wei)(wei)點f或點f'的(de)焊(han)條(tiao)(tiao)金屬(shu)相(xiang)(xiang)熔(rong)合(he)后,構成(cheng)(cheng)焊(han)縫(feng)金屬(shu),相(xiang)(xiang)應組(zu)成(cheng)(cheng)應在a-f或a-f'的(de)連線(xian)上并由(you)熔(rong)合(he)比的(de)大小(xiao)來決(jue)定(ding)。采(cai)用分(fen)(fen)為(wei)(wei)f'的(de)焊(han)條(tiao)(tiao),熔(rong)合(he)比高(gao)達0.7仍可(ke)保證焊(han)縫(feng)不(bu)出(chu)現馬(ma)氏體(ti)組(zu)織,而是單獨相(xiang)(xiang)奧(ao)氏體(ti),組(zu)織具有(you)(you)一定(ding)的(de)熱(re)裂傾向。采(cai)用成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)為(wei)(wei)f的(de)焊(han)條(tiao)(tiao),則(ze)由(you)a-f連線(xian)可(ke)得,如果熔(rong)合(he)比控制(zhi)在0.3以下,可(ke)得到A+F(δ+γ)雙相(xiang)(xiang)組(zu)織。同樣(yang),應用焊(han)條(tiao)(tiao)18-8型(xing),其組(zu)成(cheng)(cheng)與(yu)母材(cai)相(xiang)(xiang)同,則(ze)焊(han)縫(feng)金屬(shu)的(de)組(zu)成(cheng)(cheng)將在a-s線(xian)上,這時(shi),只有(you)(you)控制(zhi)熔(rong)合(he)比小(xiao)于0.15才能(neng)避免(mian)焊(han)縫(feng)有(you)(you)馬(ma)氏體(ti)產生。


  因此,必須正(zheng)確選擇高合金的(de)焊接(jie)材(cai)料,控(kong)制(zhi)熔(rong)合比或稀釋率。


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圖 14.jpg




2. 凝(ning)固(gu)過渡層的存在


  前面敘述(shu)的(de)(de)焊縫金(jin)屬(shu)成(cheng)分指的(de)(de)是平(ping)均成(cheng)分。靠近熔合線的(de)(de)焊縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)成(cheng)分有一(yi)定的(de)(de)濃度梯度。這種成(cheng)分上(shang)的(de)(de)過(guo)(guo)渡變化(hua)區(qu)是由于熔池凝固(gu)特性造成(cheng)的(de)(de),所以(yi)稱為凝固(gu)過(guo)(guo)渡層。一(yi)般增加焊縫金(jin)屬(shu)的(de)(de)鎳(nie)含量(liang)可以(yi)縮小(xiao)過(guo)(guo)渡層。



3. 碳遷移(yi)過渡層的(de)形(xing)成


  在異種鋼焊(han)接(jie)(jie)(jie)時,一(yi)般可以出現低合(he)金鋼一(yi)側的碳(tan)(tan)通過(guo)焊(han)縫(feng)邊(bian)界(jie)向高合(he)金焊(han)縫(feng)中遷移擴散(san)的現象,分別在焊(han)縫(feng)邊(bian)界(jie)兩側形成(cheng)脫碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)和增碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)。即在低合(he)金鋼母(mu)材側形成(cheng)脫碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng),另(ling)一(yi)側為增碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng),它們(men)總稱為碳(tan)(tan)遷移過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)。由(you)硬度(du)試驗可以測定(ding)碳(tan)(tan)遷移的存在,如圖3-15所(suo)示(shi)。增碳(tan)(tan)層(ceng)(ceng)是由(you)于碳(tan)(tan)擴散(san)遷移而析出碳(tan)(tan)化物(wu)所(suo)造成(cheng)的。由(you)此(ci)形成(cheng)的硬度(du)突變現象對(dui)焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)性能(neng)有害。


圖 15.jpg



4. 殘余(yu)應力的形成


  異種鋼焊接時(shi),由(you)于兩種鋼的(de)(de)線(xian)脹系數(shu)相差很大(da),不僅(jin)在焊接時(shi)會產(chan)生較大(da)的(de)(de)殘余(yu)應(ying)力(li),而且在使(shi)用(yong)中若有循(xun)環溫度作用(yong),也會形成熱(re)應(ying)力(li)。由(you)于殘余(yu)應(ying)力(li)的(de)(de)存(cun)在,常常影響工作性能。



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