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奥氏体不锈钢的焊接特点及质量问题

作者:管件 来源: 日期:2018-11-8 22:30:17 人气:4

 由于奥氏体不锈钢有物理性能特点以及对耐腐蚀性、抗裂性等的具体要求,故焊接特点如下:

    (1)焊接变形大:由于奥氏体不锈钢热导率较小、线膨胀系数较大,在自由状态焊接时易于产生较大的变形,因此,应选用能量集中的焊接方法,以机械化快速焊接为好。

    (2)对焊接材料要求严:选择焊接材料时,应当考虑焊缝成分的要求,以保证晶间腐蚀和抗热裂性能。

    (3)焊接时熔深大:在同样的焊接电流下,奥氏体不锈钢的熔深比结构钢大.

    (4)宜快速焊接:一般采用同质填充金属,焊接时应尽可能使焊接的冷却速度加快。

    (5)宜短弧、直线焊接:焊丝或焊芯中所含合金元素与氧有较大的亲和为防止合金元索的烧损必须采用短弧焊、不摆动的工艺方法。

    ( 6)宜保持稳定的焊接工艺参数;为了获得稳定的焊缝成分,必须在焊接时保持熔合比的稳定,因此,焊接工艺参数应当保持稳定

    由于奥氏体不锈钢本身具有的物理及性能特点,在熔化焊过程中主要存在的焊接缺陷有:焊接裂缝、焊缝区晶间腐蚀、气孔、咬边、焊瘤、未焊透、凹陷等。

    (1)焊接裂纹:奥氏体钢焊接时在焊缝及近缝区都可能产生热裂纹。热裂纹产生的原因是:缝金属凝固期间存在较大的拉应力,这是产生凝固裂纹的必要条件。由于奥氏体不锈钢的热导率小、线膨胀系数大,在焊接条件下必然形成较大的拉应力;方向性强的焊缝柱状晶组织,利于有害杂质的偏析及晶间液态夹层的形成;母材及焊缝的合金组成比较复杂,合金元素也能形成有害的易熔夹层。防止产生焊缝裂纹的措施;严格限制有害杂质含量;尽量避免形成单相奥氏体组织;适当调整合金成分,可以明显地改善单相奥氏体焊缝的抗裂性:尽量减小焊缝的过热,在焊接工艺上应尽量减小熔池过热,采用小线能量及小截面焊缝是有益的。

    (2)晶间腐蚀:晶间腐蚀现象就是在有些情况下,金属晶粒本身具有较好的耐腐蚀性,而晶粒边界却由于发生了某些变化而完全丧失了耐腐蚀性,结果在腐蚀介质的作用下,金属表面虽然看不出有什么损坏,但是,晶界却被迅速溶解,并且不断向金属内部深入,完全破坏了晶粒之间的联系,使结构早期破坏、力学性能显著下降。当18-8不锈钢的含碳量C<0.03%时,即超低碳不锈钢,几乎没有晶间腐蚀倾向。含有TiNb18-8不锈钢也具有较强的晶间腐蚀能力。18-8不锈钢焊接时的热作用,对于焊缝金属和焊接热影响区的某些部位,实际上相当于经受了敏化处理,因此在焊后状态这些部位就丧失了耐晶间腐蚀的能力易发生晶间腐蚀。  晶间腐蚀产生的原因较多,较完善的是碳化铬析出造成晶间贫铬的理论,就是碳与铬在晶粒边界形成碳化铬,造成品界贫铬而使之丧失耐晶间腐蚀的能力。加热条件是与合金元素的扩散相联系的。当加热温度低于450℃或加热时间较短时,不利于合金元素扩散而难以形成铬的碳化物,这样就不致产生贫铬现象:当加热温度比较高时,Cr的扩散速度增大,虽然也还在不断地形成铬的碳化物,但是由于铬的扩散情况得到改善,晶粒表层的贫铬现象可以逐步消失。但当18-8不锈钢长时间处于敏化温度,就会因晶界贫铬而发生晶间腐蚀。防止产生晶间腐蚀的措施:在母材及焊缝中加入稳定剂TiNb。由于TiNb是较强的碳化物形成元素,因而能够优先形成钛或铌的碳化物而阻止碳化铬的形成,使晶粒和晶界的含铬量均在耐腐蚀的浓度以上,这是常用的有效措施;在18-8钢及焊缝金属中加入铁素体形成元素,从而获得奥氏体与铁索体的双相组织;尽可能降低母材及焊缝金属中含碳量。碳对不锈钢的耐腐蚀性能是有害的,所以不锈钢中部限制了含碳量,当含碳量降至奥氏体中的溶解度以下(<0.03%)时,就可以避免碳化铬的析出;焊接时应采用小焊接电流、快速焊接,目的是减小热影响区宽度,缩短焊接敏化温度区间停留的时间,以及细化焊缝组织。

    (3)气孔:气孔是焊缝金属中的气泡上浮时,其中有一部分来不及跑掉而凝固于焊缝金属中的产物,星球形小孔。产生气孔的气体多半是氢气,其次有氧、氮等。为了防止这些气体,焊前母材的清理,尤其是必须清除水分和油脂。

    (4)咬边:是形成应力集中的根源,对造成焊缝破坏的危险性较大.因为咬边是由于焊接速度和焊接电流过大时引起的,所以作为防止方法,可以控制焊接速度和焊接电流。

    (5)焊瘤:瘤是熔敷金属堆到未熔化的母材边界上所造成的状态。和咬边一样,除缺口应力集中较大外,还有容量引起间隙腐蚀的缺点。在焊接电流过小或焊接速度过慢时,就会产生焊瘤。

    (6)凹陷:由于电流过大、通电时间过长、电极端部过小等原因引起的.虽然对焊接强度没有影响,但可降低耐蚀性能,并影响管材拉拔.

    (7)未焊透;由于熔敷金属没有充分熔深时所产生的,故可导致焊缝的强度不足,造成焊缝破坏。由于焊接间隙过小、焊接电流较小、弧长过长等原因都会产生未焊透。