為了克服普通純度高鉻鐵素體型不(bu)銹鋼管(guan)在焊接過程中出現的晶間腐蝕和焊接接頭脆化而引起的冷裂紋,在焊接工藝上應采取以下措施:
1. 預熱
鐵素體不銹(xiu)鋼管在室(shi)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)韌性(xing)較低,焊(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)易形成高溫(wen)(wen)(wen)脆(cui)化,在一定條件(jian)下可(ke)能(neng)產生裂紋。通過(guo)預(yu)熱,使焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)處于富(fu)有(you)韌性(xing)的(de)(de)狀(zhuang)態下施(shi)焊(han)(han),能(neng)有(you)效地防止裂紋的(de)(de)產生;但(dan)是,焊(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)的(de)(de)熱循環又(you)(you)會使焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)近縫區的(de)(de)晶粒急劇長大粗化,從而引起脆(cui)化。為此,預(yu)熱溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)選擇要慎重,一般控制在100~150℃,目(mu)的(de)(de)在于使被焊(han)(han)材料處于韌性(xing)較好的(de)(de)狀(zhuang)態和降低焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)的(de)(de)應力。隨著母材金屬中(zhong)含鉻量的(de)(de)提高,預(yu)熱溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)可(ke)相(xiang)應提高。預(yu)熱溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)過(guo)高,又(you)(you)會使焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)過(guo)熱而脆(cui)硬。
2. 焊接材(cai)料的(de)選擇
最好選用含有Ti、Nb穩定化元素的高純鐵素體不銹鋼管焊接材料,以防止多層多道焊接時產生敏化,以及焊縫金屬吸收焊接氣氛中的C和N后造成晶間腐蝕。控制焊縫中 Ni、Cu和Mo的含量,防止Ni、Cu和Mo含量超過臨界值,接頭在氯離子介質中產生應力腐蝕。
可以(yi)焊前預熱或焊后(hou)進行熱處理的(de)焊接構件(jian),可選(xuan)用與母材金屬化學成(cheng)分相同(tong)的(de)焊接材料;對于不(bu)允許預熱或焊后(hou)不(bu)能進行熱處理的(de)焊接構件(jian),應選(xuan)用奧氏體不(bu)銹鋼焊接材料,以(yi)保(bao)證(zheng)焊縫具有良(liang)好的(de)塑性和韌性。
當采用同質的(de)(de)焊接材料時(shi),接頭(tou)的(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)能與鐵素體母材接近,但焊縫金屬(shu)晶粒為粗大的(de)(de)鐵素體組織,韌性(xing)很(hen)差。須(xu)通過焊后熱處理,使焊接接頭(tou)的(de)(de)塑性(xing)得到改善(shan),韌性(xing)略有提高。
3. 475℃脆性的防止
475℃脆性是高鉻鐵素體不銹鋼管(guan)焊接時的主要問題之一。焊接時采取小的熱輸入,窄道焊接并控制道間溫度,縮短鐵素體不銹鋼焊接接頭在這個溫度區間的停留時間,以防止475℃脆性的產生。
一旦(dan)出現475℃脆性,可(ke)以(yi)(yi)在600℃以(yi)(yi)上(shang)溫度短(duan)時間加熱,再(zai)以(yi)(yi)較快(kuai)的(de)速度冷卻,給予(yu)消除。
4. 焊后熱處(chu)理
對于同質材料焊成的鐵素體不銹鋼管焊接接頭,熱處理的目的是使焊接接頭組織均勻化,使過飽和碳和氮完全析出,鉻來得及補充到貧鉻區,以恢復其耐蝕性;同時也可改善焊接接頭的塑性,從而提高其塑性及耐蝕性。焊后熱處理溫度為750~800℃,是一般的回火溫度,實際上是空冷的退火處理。值得注意的是,退火后應快冷,以防止475℃脆性產生。
5. 熱(re)輸入
在焊接(jie)過程(cheng)中,應(ying)采用小的(de)熱輸(shu)人進行施(shi)焊,以(yi)減少高溫脆(cui)化和475℃脆(cui)性(xing)的(de)影響。
當選用的焊接材料與母材金屬的化學成分相當時,必須按上述工藝措施進行。如選用奧氏體不銹鋼焊接材料,則可免除焊前預熱和焊后熱處理,但對于不含穩定化元素的鐵素體型不銹鋼管焊接接頭來說,熱影響區的粗晶脆化和晶間腐蝕問題不會因填充材料改變而變化。奧氏體或奧氏體-鐵素體焊縫金屬基本上與鐵素體型不銹鋼母材等強度;但在某些腐蝕介質中,這種異質焊接接頭的耐蝕性可能低于同質的接頭。