雙相不銹鋼的焊接

 雙相不銹鋼由于具有奧氏體+鐵素體雙相組織,且兩個(gè)相組織的含量基本相當(dāng),故兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)。屈服強(qiáng)度可達(dá)400Mpa ~ 550MPa,是普通奧氏體不銹鋼的2倍。與鐵素體不銹鋼相比,雙相不銹鋼的韌性高,脆性轉(zhuǎn)變溫度低,耐晶間腐蝕性能和焊接性能均明顯進(jìn)步;同時(shí)又保存了鐵素體不銹鋼的一些特點(diǎn),如475℃脆性、熱導(dǎo)率高、線膨脹系數(shù)小,具有超塑性及磁性等。與奧氏體不銹鋼相比,雙相不銹鋼的強(qiáng)度高,特別是屈服強(qiáng)度明顯進(jìn)步,且耐孔蝕性、耐應(yīng)力腐蝕、耐腐蝕疲憊等性能也有明顯的改善。

      雙相不銹鋼按其化學(xué)成分分類,可分為Cr18型、Cr23(不含Mo)型、Cr22型和Cr25型四類。對于Cr25型雙相不銹鋼又可分為普通型和超級雙相不銹鋼,其中近年來應(yīng)用較多的是Cr22型和Cr25型。我國采用的雙相不銹鋼以瑞典產(chǎn)居多,具體牌號有:3RE60(Cr18型),SAF2304 (Cr23型),SAF2205 (Cr22型),SAF2507(Cr25型)。

 雙相不銹鋼的焊接特點(diǎn)

      ① 雙相不銹鋼具有良好的焊接性,它既不像鐵素體不銹鋼焊接時(shí)熱影響區(qū)易脆化,也不像奧氏體不銹鋼易產(chǎn)生焊接熱裂紋,但由于它有大量的鐵素體,當(dāng)剛性較大或焊縫含氫量較高時(shí),有可能產(chǎn)生氫致冷裂紋,因此嚴(yán)格控制氫的來源是非常重要的。

      ② 為了保證雙相鋼的特點(diǎn),確保焊接接頭的組織中奧氏體及鐵素體比例合適是這類鋼焊接的關(guān)鍵所在。當(dāng)焊后接頭冷卻速度較慢時(shí),δ→γ的二次相變化較充分,因此到室溫時(shí)可得到相比例比較合適的雙相組織,這就要求在焊接時(shí)要有適當(dāng)大的焊接熱輸人量,否則若焊后冷卻速度較快時(shí),會使δ鐵素體相增多,導(dǎo)致接頭塑韌性及耐蝕性嚴(yán)重下降。

雙相不銹鋼焊材選用

      雙相不銹鋼用的焊材,其特點(diǎn)是焊縫組織為奧氏體占優(yōu)的雙相組織,主要耐蝕元素(鉻、鉬等)含量與母材相當(dāng),從而保證與母材相當(dāng)?shù)哪臀g性。為了保證焊縫中奧氏體的含量,通常是進(jìn)步鎳和氮的含量,也就是進(jìn)步約2% ~ 4%的鎳當(dāng)量。在雙相不銹鋼母材中,一般都有一定量的氮含量,在焊材中也?？从幸欢ǖ暮?但一般不宜太高,否則會產(chǎn)生氣孔。這樣鎳含量較高就成了焊材與母材的一個(gè)主要區(qū)別。

      根據(jù)耐腐蝕性、接頭韌性的要求不同來選擇與母材化學(xué)成分相匹配的焊條,如焊接Cr22型雙相不銹鋼,可選用Cr22Ni9Mo3型焊條,如E2209焊條。采用酸性焊條時(shí)脫渣優(yōu)良,焊縫成形美觀,但沖擊韌性較低,當(dāng)要求焊縫金屬具有較高的沖擊韌性,并需進(jìn)行全位置焊接時(shí),應(yīng)采用堿性焊條。當(dāng)根部封底焊時(shí),通常采用堿性焊條。當(dāng)對焊縫金屬的耐腐蝕性能具有特殊要求時(shí),還應(yīng)采用超級雙相鋼成分的堿性焊條。

      對于實(shí)心氣體保護(hù)焊焊絲,在保證焊縫金屬具有良好耐腐蝕性與力學(xué)性能的同時(shí),還應(yīng)留意其焊接工藝性能,對于藥芯焊絲,當(dāng)要求焊縫成形美觀時(shí),可采用金紅石型或鈦鈣型藥芯焊絲,當(dāng)要求較高的沖擊韌度或在較大的拘束度條件下焊接時(shí),宜采用堿度較高的藥芯焊絲。

      對于埋弧焊宜采用直徑較小的焊絲,實(shí)現(xiàn)中小焊接規(guī)范下的多層多道焊,以防止焊接熱影響區(qū)及焊縫金屬的脆化,并采用配套的堿性焊劑。

 雙相不銹鋼的焊接要點(diǎn)

      ① 焊接熱過程的控制 焊接線能量、層間溫度、預(yù)熱及材料厚度等都會影響焊接時(shí)的冷卻速度,從而影響到焊縫和熱影響區(qū)的組織和性能。冷卻速度太快和太慢都會影響到雙相鋼焊接接頭的韌性和耐腐蝕性能。冷卻速度太快時(shí)會引起過多的α相含量以及Cr2N的析出增加。過慢的冷卻速度會引起晶粒嚴(yán)重粗大,甚至有可能析出一些脆性的金屬間化合物,如σ相。表1列出了一些推薦的焊接線能量和層間溫度的范圍。在選擇線能量時(shí)還應(yīng)考慮到具體的材料厚度,表中線能量的上限適合于厚板,下限適合于薄板。在焊接合金含量高的ω(Cr)為25 % 的雙相鋼和超級不銹鋼時(shí),為獲得最佳的焊縫金屬性能,建議最高層間溫度控制在100℃。當(dāng)焊后要求熱處理時(shí)可以不限制層間溫度。

      ② 焊后熱處理 雙相不銹鋼焊后最好不進(jìn)行熱處理,但當(dāng)焊態(tài)下α相含量超過了要求或析出了有害相,如σ相時(shí),可采用焊后熱處理來改善。所用的熱處理方法是水淬。熱處理時(shí)加熱應(yīng)盡可能快,在熱處理溫度下的保溫時(shí)間為5 ~ 30min,應(yīng)該足以恢復(fù)相的平衡。在熱處理時(shí)金屬的氧化非常嚴(yán)重,應(yīng)考慮采用惰性氣體保護(hù)。對于ω(Cr)為22 % 的雙相鋼應(yīng)在1050℃ ~ 1100℃溫度下進(jìn)行熱處理,而ω(Cr)為25 % 的雙相鋼和超級雙相鋼要求在1070℃ ~ 1120℃溫度下進(jìn)行熱處理。

 

 

 

來源：網(wǎng)絡(luò)

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