馬氏體不銹鋼的焊接工藝.docx

馬氏體不銹鋼的焊接工藝屬于馬氏體不銹鋼的鋼號有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo、1Cr17Ni2、2Cr13Ni2、9Cr18、9Cr18MoV等。焊接性 有強烈的冷裂傾向，焊縫及熱影響區(qū)焊后均為硬而脆的馬氏體組織，鋼中含碳量越高，冷裂傾向越大。焊接時在溫度超過1150的熱影響區(qū)內(nèi)，晶粒顯著長大。過快或過慢的冷卻都可能引起接頭脆化。例如，1Cr13鋼焊后冷卻速度小于10/s時，在熱影響區(qū)將得到粗大的鐵素體加碳化物組織，使塑性顯著降低；當冷卻速度大于40/s時，則會產(chǎn)生粗大的馬氏體組織，同樣也使塑性下降。馬氏體不銹鋼的晶間腐蝕傾向很小。焊接工藝1）焊前預熱 焊前預熱是防止產(chǎn)生冷裂紋的主要工藝措施。當C的質(zhì)量分數(shù)為0.1%0.2%時，預熱溫度為200260，對高剛性焊件可預熱至400450。2）焊后冷卻 焊件焊后不應從焊接溫度直接升溫進行回火處理，因為焊接過程中奧氏體可能未完全轉(zhuǎn)變，如焊后立即升溫回火，會出現(xiàn)碳化物沿奧氏體晶界沉淀和奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生晶粒粗大的組織，嚴重降低韌性。因此回火前應使焊件冷卻，讓焊縫和熱影響區(qū)的奧氏體基本分解完了。對于剛性小的焊件，可以冷至室溫再回火；對于大厚度的焊件，需采用較復雜的工藝；焊后冷至100150，保溫0.51h,然后加熱至回火溫度。3）焊后熱處理 目的是降低焊縫和熱影響區(qū)的硬度，改善塑性和韌性，同時減少焊接殘余應力。焊后熱處理分回火和完全退火兩種。回火溫度為650750，保溫1h，空冷；若焊件焊后需機加工的，為了得到最低硬度，可采用完全退火，退火溫度為830880，保溫2h爐冷至595，然后空冷。4）焊條的選用 焊接馬氏體不銹鋼用焊條分為鉻不銹鋼焊條和鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條兩大類。常用鉻不銹鋼焊條有E1-13-16（G202）、E1-13-15（G207）；常用鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條有E0-19-10-16（A102）、E0-19-10-15（A107）、E0-18-12Mo2-16（A202）、E0-18-12Mo2-15（A207）等。 珠光體耐熱鋼由于擁有良好的抗氧化性、熱強性能、較強的抗硫、氫腐蝕性能，而被廣泛應用在石油化工、鍋爐加熱等設(shè)備中。 焊接材料的選用 焊條的選用須在確保焊接結(jié)構(gòu)安全、可靠使用的前提下，根據(jù)被焊材料的化學成分、力學性能、板厚及接頭形式、焊接結(jié)構(gòu)特點、受力狀態(tài)、結(jié)構(gòu)使用條件對焊縫性能的要求、焊接施工條件和技術(shù)經(jīng)濟效益等綜合考查后，有針對性地選用焊條、必要時還需進行焊接性試驗。 1.1 根據(jù)等強度的觀點，選擇滿足母材力學性能的焊條，如果選用強度過低的焊條將達不到設(shè)計要求的力學性能，選擇強度較高的焊條不僅工人操作難度增加、焊接成形困難，而且還會大大的增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。 1.2 根據(jù)母材合金成份選擇化學成份相同（相近）的焊材，如果焊縫與母材化學成分相關(guān)太大，高溫長期使用后，接頭區(qū)域某些元素發(fā)生擴散現(xiàn)象（如碳元素在熔合線附近的擴散），使接頭高溫性能下隆。為了提高焊縫的抗裂紋性能，焊材的含碳量應低于母材的含碳量，由于鋼中碳和合金元素的共同作用，耐熱鋼焊接時極易形成液硬組織，焊接性較差。為此耐熱鋼一般焊前預熱，焊后進行回火處理。 1.3 由于母材的可焊性能差，可選用塑、韌性指標較高的低氫型焊條。同時降低C、S、P等雜質(zhì)的含量。 焊接工藝措施 1 可以通過預熱來降低冷裂紋出現(xiàn)概率，預熱及道間溫度要求控制在180300之間，焊后熱處理在620690之間，保溫1小時，為了保證焊縫金屬強度，在620溫度下回火不超過去30h,否則降低回火溫度；通過焊后熱處理不僅能消除焊接殘余應力，更重要的是能改善組織，提高接頭的綜合力學性能。 2 采用少的焊接線能量焊接，防止過多的馬氏體淬硬組織生成。 3 采用富氬氣體保護進行噴射過渡焊接（電弧長度控制在4mm5mm左右），過獲得美觀的焊縫。 結(jié)束語 耐熱鋼焊條的選用原則有三點：一是保證力學性能；二是選擇化學成份相同（或相近）的焊材；三是要配合適當?shù)暮附庸に嚧胧?。唉，很難找。 鉻系馬氏體不銹鋼的焊接性鉻系馬氏體不銹鋼有：1Cr13、2Cr13、3Cr13、Y3Cr13、3Cr13Mo、4Cr13、3Cr16、7Cr17等鋼種，這些鋼種是鉻從11.518按其耐蝕性派生出來的。鉻是鐵素體形成元素，為了保持馬氏體組織，較高的鉻需要較多的碳含量，以使在熱處理后形成馬氏體。馬氏體不銹鋼在臨界(AC3)溫度以上是面心立方的奧氏體組織，在快速冷卻到臨界溫度以下時，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方的馬氏體。組織的轉(zhuǎn)變引起體積變化，產(chǎn)生應力，從而提高了硬度和降低塑性。這一特性對于焊接接頭的影響尤其重要，因此焊后在熱影響區(qū)容易引起裂紋。特別是電弧焊時，熔池因吸氫的作用，剛度大的結(jié)構(gòu)焊后經(jīng)過一定的潛伏期，氫將引起焊縫和熔合區(qū)的延遲(冷)裂紋。與碳鋼、低合金鋼相比，氫的擴散速度緩慢，約為碳鋼的1/101/25，延遲裂紋焊后5天之內(nèi)仍應注意，可能發(fā)生開裂。鉻系馬氏體不銹鋼隨著碳含量的增加，焊接接頭的冷裂絞傾向加大。所以用來制造焊接結(jié)構(gòu)的多數(shù)是1Cr13、2Cr13等馬氏體不銹鋼，含碳更高的3Cr13、4Cr13等冷裂紋傾向更強，一般不能焊接。已知Cr13型不錯鋼中C+N的含量的增加，硬化加強，裂紋傾向加劇。圖1是馬氏體不銹鋼用斜Y型坡口鐵研式裂紋試驗的裂紋敏感性和C+N總含量的關(guān)系。由圖可見降低C+N可以顯著改善Cr13型馬氏體不銹鋼的焊接延遲裂紋的敏感性。圖1 馬氏體不銹鋼裂紋敏感性和C,N的關(guān)