西安不銹鋼焊接性能的介紹
西安不銹鋼焊接性能的介紹
為確保不銹鋼加工焊接的質(zhì)量，需要對焊接加工的整個工序制定科學(xué)合理的作業(yè)程序。下面就來看下某加工廠的不銹鋼焊接程序，需要事先注意的是其適用于不銹鋼覆面、預(yù)埋件與相關(guān)結(jié)構(gòu)件的焊接以及所有不銹鋼管道與設(shè)備的焊接安裝。
首先是焊接選材，應(yīng)符合設(shè)計圖紙與設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。
其次是焊接方法的選擇，可選用適用性較好的例如手工電弧焊或填充焊絲鎢極氬弧焊。
在焊前加工前還要做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作，焊接作業(yè)者應(yīng)具備相應(yīng)的專業(yè)知識與技能，有相應(yīng)資格。焊接的接頭型式與坡口尺寸，也要符合設(shè)計圖紙要求或相關(guān)國家規(guī)范的要求。
在焊前要對待焊坡口進(jìn)行檢查與清潔。具體來說是在焊前，對焊接坡口及坡口兩側(cè)不小于50mm周圍內(nèi)做好清潔、**油、水、氧化物、灰塵等有害雜質(zhì)。**的辦法可依據(jù)有害雜質(zhì)的具體情況進(jìn)行，可使用丙酮擦洗、壓縮空氣吹刷或不銹鋼鋼絲刷刷去。焊接坡口與焊縫熱影響區(qū)的表面要確保光潔、平整、沒有毛刺、夾渣、裂紋，母材無分層及夾渣。此外還要采取相應(yīng)的措施避免焊接飛濺物對母材表面產(chǎn)生的污染，例如噴涂防飛濺劑、覆蓋與遮擋等。
在焊接時，需要遵守一些規(guī)定，例如焊接場所要防止容易受到風(fēng)、雨、雪等的直接襲擊，手工電弧焊環(huán)境的風(fēng)速不大于10m/s，氣體保護(hù)焊為2m/s，焊接環(huán)境濕度小于90%，溫度應(yīng)高于-10℃。所使用的焊接設(shè)備，其性能要保持良好，計量儀表應(yīng)經(jīng)計量鑒定并在有效期內(nèi)。焊接電源和構(gòu)件的接觸要確保可靠，不能由于接觸**而破壞母材。要防止在焊接坡口之外的母材上引、熄弧，有必要時，還要在焊縫起止處加與母材相同的引、熄弧板。
在點(diǎn)焊前要調(diào)整好裝配間隙、錯口等做檢查。點(diǎn)焊使用和實(shí)際施工相一致的焊接方法和工藝。不銹鋼焊接件可使用機(jī)加工或等離子切割機(jī)配合磨光機(jī)做坡口加工，坡口表面要保持光潔，并依照圖紙要求做好組對。可以使用不銹鋼鋼絲刷將坡口表面及兩側(cè)50mm范圍內(nèi)清理干凈；采用氬弧焊時，還要用丙酮進(jìn)行擦洗；手工電弧焊時，應(yīng)在坡口兩側(cè)刷上防飛濺劑。
在不銹鋼加工焊接時，為控制焊接應(yīng)力和焊后變形，構(gòu)件焊縫的焊接順序與具體要求，執(zhí)行施工方案或程序、焊接工藝卡的規(guī)定。單面焊的雙面成形，要優(yōu)先使用氬弧焊打底，手工電弧焊填充。氬弧焊打底時，反面要使用氬氣保護(hù)措施。在雙面焊時，在封底焊前，要使用砂輪打磨的方法清根，去除根部缺陷。在多層焊的情況，要使用低熱輸入，防止焊接電弧的橫向擺動，焊層要薄，焊道間的層間溫度不能高于150℃，從而降低焊件局部過熱。在多層焊接加工時，每焊完一層要做目視檢查，去除會影響后續(xù)焊道的焊接缺陷。各層道的起止處要盡量錯開，焊道銜接要保持平緩過渡。氬弧焊施焊時，要遵守先送氣后起弧、熄弧后再停氣的原則，氬氣的純度應(yīng)大于99.9%。在焊縫組裝與焊接整個過程中應(yīng)嚴(yán)格控制不銹鋼與碳鋼接觸，可使用不銹鋼墊片、木板進(jìn)行隔離或在碳鋼表面刷油漆做隔離。在**缺陷時，要使用不銹鋼施工專用工具，來避免鐵素體受到污染。在焊接完畢后，焊工要仔細(xì)清理焊縫表面，并交付檢驗(yàn)。
選擇不銹鋼是因?yàn)樗鼈兙哂懈鼜?qiáng)的耐腐蝕性，高溫抗氧化性或其強(qiáng)度。對不同類型的不銹鋼進(jìn)行了鑒定，并對可用于制造不銹鋼部件的焊接工藝和技術(shù)提供指導(dǎo)，而不會損害材料的腐蝕，氧化和機(jī)械性能或?qū)⑷毕菀牒缚p。
不銹鋼材料的獨(dú)特性能源于在不銹鋼中添加合金元素，主要是鉻和鎳。通常，生產(chǎn)不銹鋼需要超過10%的鉻。四種牌號的不銹鋼根據(jù)其材料特性和焊接要求進(jìn)行了分類：奧氏體、鐵素體、馬氏體、奧氏體鐵素體（雙相）不銹鋼。
合金基團(tuán)主要根據(jù)其微觀結(jié)構(gòu)來指定。前三種由單相組成，但第四種組包含鐵素體和奧氏體。
由于鎳（加上碳，錳和氮）促進(jìn)奧氏體和鉻（加上硅，鉬和鈮）促進(jìn)鐵素體的形成，所以市售不銹鋼焊縫的結(jié)構(gòu)可以基于其化學(xué)成分進(jìn)行大量預(yù)測。
由于不同的微觀結(jié)構(gòu)，合金組具有不同的焊接特性和對缺陷的敏感性。
奧氏體不銹鋼的組成通常在16-26％鉻（Cr）和8-22％鎳（Ni）的范圍內(nèi)。用于焊接制造的常用合金是304型，其含有約18％的Cr和10％的Ni。這些合金可以使用任何電弧焊接工藝（TIG，MIG，MMA和SA）輕松焊接。由于它們在冷卻時不可硬化，它們表現(xiàn)出良好的韌性，并且不需要預(yù)焊接或焊后熱處理。
盡管奧氏體不銹鋼易于焊接，但會發(fā)生焊接金屬和熱影響區(qū)裂紋。在含有少量鐵氧體的裂紋敏感性更高的完全奧氏體組織中，焊縫金屬凝固裂紋更可能發(fā)生。鐵素體的有益效果主要?dú)w因于其溶解有害雜質(zhì)的能力，否則這些雜質(zhì)會形成低熔點(diǎn)偏析和枝晶間裂紋。
由于顯微組織中5-10％鐵素體的存在是非常有益的，所以填料組成的選擇對于抑制開裂的風(fēng)險是至關(guān)重要的。舍弗勒圖表顯示了不同成分的鐵素體 - 奧氏體平衡。例如，當(dāng)焊接304型不銹鋼時，使用具有略微不同合金含量的308型填充材料。
在不銹鋼焊接性能中，鐵素體不銹鋼的Cr含量通常在11-28％的范圍內(nèi)。常用的合金包括430級，具有16-18％的Cr和407級具有10-12％的Cr。由于這些合金可以被認(rèn)為主要是單相和不可硬化的，因此它們可以很容易地進(jìn)行熔焊。然而，粗粒HAZ韌性差。
焊接鐵素體不銹鋼的主要問題是HAZ韌性差。過度的晶粒粗化可能導(dǎo)致高度受限的接頭和厚截面材料的開裂。焊接薄型材料時（小于6mm）不需要特殊的預(yù)防措施。
在較厚的材料中，需要采用低熱量輸入以使晶粒粗化區(qū)的寬度和奧氏體填料的寬度*小化，以產(chǎn)生更堅(jiān)韌的焊接金屬。盡管預(yù)熱不會降低晶粒尺寸，但會降低HAZ冷卻速度，使焊縫金屬保持在韌脆轉(zhuǎn)變溫度以上，并可能降低殘余應(yīng)力。預(yù)熱溫度應(yīng)在50-250度范圍內(nèi)。C取決于材料成分。
*常見的馬氏體合金，例如410型，具有適度的鉻含量，12-18％的Cr，具有低Ni，但更重要的是具有相對較高的碳含量。與焊接奧氏體和鐵素體不銹鋼牌號相比，主要區(qū)別在于潛在的硬質(zhì)HAZ馬氏體結(jié)構(gòu)和匹配成分焊接金屬。材料可以成功焊接，提供預(yù)防措施以避免熱影響區(qū)開裂，特別是厚壁部件和高度受限制的連接處。
HAZ中的高硬度使得這種類型的不銹鋼非常容易發(fā)生氫裂紋。隨著碳含量的增加，開裂的風(fēng)險通常會增加。為降低風(fēng)險必須采取的預(yù)防措施包括：使用低氫工藝（TIG或MIG），并確保焊劑或助焊劑涂層的消耗品按照制造商的說明進(jìn)行干燥（MMA和SAW）；預(yù)熱到200到300度左右。C.實(shí)際溫度取決于焊接工藝，化學(xué)成分（特別是Cr和C含量），截面厚度以及進(jìn)入焊縫金屬的氫量；保持建議的*小間隔溫度。
進(jìn)行焊后熱處理，例如在650-750℃下進(jìn)行。C.時間和溫度將由化學(xué)成分確定。通常低于3mm的薄型低碳材料通常可以在沒有預(yù)熱的情況下進(jìn)行焊接，只要使用低氫工藝，接頭具有低限制性，并且關(guān)注清潔接頭區(qū)域。更厚的部分和更高的碳（> 0.1％）材料可能需要預(yù)熱和焊后熱處理。在焊接后立即進(jìn)行焊后熱處理，不僅可以回火（韌化）結(jié)構(gòu)，還可以使氫從焊縫金屬和熱影響區(qū)擴(kuò)散開來。
雙相不銹鋼具有幾乎相等比例的奧氏體和鐵素體的兩相結(jié)構(gòu)。*普通的雙相鋼的組成通常在22-26％Cr，4-7％Ni和0-3％Mo范圍內(nèi)，通常用少量氮（0.1-0.3％）來穩(wěn)定奧氏體。現(xiàn)代雙相鋼易于焊接，但必須嚴(yán)格遵守程序，特別是保持熱輸入范圍，以獲得正確的焊接金屬結(jié)構(gòu)。
盡管可以使用大多數(shù)焊接工藝，但通常可以避免低熱輸入焊接程序。通常不需要預(yù)熱，必須控制*高層間溫度。填料的選擇非常重要，因?yàn)樗辉O(shè)計用于生產(chǎn)具有鐵素體 - 奧氏體平衡的焊接金屬結(jié)構(gòu)以匹配母材。為了補(bǔ)償?shù)獨(dú)鈸p失，填料可能會與氮?dú)饣旌希蛘弑Ｗo(hù)氣體本身可能含有少量的氮?dú)狻?
