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文檔簡介
1、不銹鋼的焊接哈爾濱工業(yè)大學(xué) 劉愛國電話mail:一、不銹鋼的分類按化學(xué)成分分鉻不銹鋼 1Cr13鉻鎳不銹鋼 1Cr18Ni9Ti鉻錳氮不銹鋼 Cr17Mn13Mo2N一、不銹鋼的分類按組織分鐵素體不銹鋼 1Cr17奧氏體不銹鋼 1Cr18Ni9Ti沉淀硬化不銹鋼 0Cr17Ni7Al馬氏體不銹鋼 1Cr13雙相不銹鋼 1Cr21Ni5Ti二、不銹鋼的特點(diǎn)合金化程度高電阻率高:約為碳鋼的5倍(奧氏體不銹鋼)線膨脹系數(shù)大:比碳鋼大40% (奧氏體不銹鋼)導(dǎo)熱系數(shù)小:約為碳鋼的1/3(奧氏體不銹鋼)電阻率及線膨脹系數(shù)大小排列: 碳鋼鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼 奧氏體不銹鋼三、
2、焊接性分析夾雜氣孔裂紋熱裂紋冷裂紋再熱裂紋應(yīng)力腐蝕裂紋層狀撕裂冶金缺陷性能變化接頭脆化接頭軟化工藝焊接性三、焊接性分析常規(guī)力學(xué)性能耐磨性能使用焊接性低溫韌性抗脆斷性能高溫蠕變性能疲勞性能耐腐蝕性能 四、不銹鋼焊接的主要問題 熱裂紋 奧氏體不銹鋼焊接時(shí)容易產(chǎn)生1. 焊接熱裂紋形成的兩大要素低熔共晶應(yīng)力四、不銹鋼焊接的主要問題2.奧氏體不銹鋼焊接熱裂紋形成原因a. 線膨脹系數(shù)大 熱應(yīng)變、熱應(yīng)力大b. 導(dǎo)熱系數(shù)小 溫度梯度大 熱應(yīng)力大c. Ni含量高 易形成低熔共晶,對S、P等雜質(zhì)敏感d. 合金化程度高 液固線間距大 偏析加劇e. 奧氏體穩(wěn)定 形成粗大柱狀晶四、不銹鋼焊接的主要問題3.奧氏體不銹鋼焊
3、接熱裂紋解決措施(1) 冶金措施a. 焊縫金屬中增加一定數(shù)量的鐵素體組織b. 控制焊縫金屬中Cr、Ni比c. 嚴(yán)格控制焊縫中S、P等雜質(zhì)的含量d. 加入適當(dāng)?shù)腗n元素四、不銹鋼焊接的主要問題3.奧氏體不銹鋼焊接熱裂紋解決措施(2) 工藝措施a. 選擇合理的焊接結(jié)構(gòu)、接頭形式、焊接順序,減小焊接應(yīng)力b. 小電流快速焊接,減小熱輸入c. 采用多道多層焊,冷卻后焊接下一道焊縫四、不銹鋼焊接的主要問題 冷裂紋 馬氏體不銹鋼焊接時(shí)容易產(chǎn)生1. 焊接冷裂紋形成的三大要素淬硬組織拘束應(yīng)力氫四、不銹鋼焊接的主要問題2.馬氏體不銹鋼焊接冷裂紋形成原因a. 線膨脹系數(shù)大 熱應(yīng)變、熱應(yīng)力大b. 導(dǎo)熱系數(shù)小 溫度梯度
4、大 熱應(yīng)力大c. 焊縫和熱影響區(qū)為馬氏體組織,硬度高四、不銹鋼焊接的主要問題3.馬氏體不銹鋼焊接冷裂紋解決措施a. 焊前預(yù)熱b. 焊后熱處理c. 選用奧氏體不銹鋼焊條或鎳基焊條d. 選用低氫焊條四、不銹鋼焊接的主要問題 應(yīng)力腐蝕裂紋 1.應(yīng)力腐蝕裂紋形成的兩大要素腐蝕環(huán)境應(yīng)力水平四、不銹鋼焊接的主要問題2.不銹鋼應(yīng)力腐蝕裂紋形成原因a. 線膨脹系數(shù)大 焊接殘余應(yīng)力大b. 導(dǎo)熱系數(shù)小 焊接殘余應(yīng)力大c. 工作在腐蝕介質(zhì)中四、不銹鋼焊接的主要問題3.不銹鋼焊接應(yīng)力腐蝕裂紋解決措施a. 合理調(diào)整焊縫成分b. 焊縫采用雙相組織c.選擇合理的焊接結(jié)構(gòu)、接頭形式、焊接順序,減小焊接殘余應(yīng)力d. 焊后消除應(yīng)
5、力處理四、不銹鋼焊接的主要問題 焊縫的晶間腐蝕 奧氏體不銹鋼焊縫為例1. 晶間腐蝕形成原因a. 含碳量0.03%b. 缺少Ti、Nb等穩(wěn)定化元素c. 在450 850 范圍內(nèi)停留時(shí)間長成份條件工藝條件四、不銹鋼焊接的主要問題1. 晶間腐蝕形成原因450 850 C擴(kuò)散晶界+CrCr23C6沉淀 晶界貧Cr層晶間腐蝕固溶處理后碳飽和四、不銹鋼焊接的主要問題2.奧氏體不銹鋼焊縫晶間腐蝕解決措施(1) 冶金措施a. 選用超低碳(C0.02wt%)不銹鋼焊條b. 選用含有Ti、Nb等穩(wěn)定化元素的不銹鋼焊條c. 使焊縫金屬具有雙相組織四、不銹鋼焊接的主要問題2.奧氏體不銹鋼焊縫晶間腐蝕解決措施(2) 工
6、藝措施 減小危險(xiǎn)溫度范圍的停留時(shí)間a. 選用合適的焊接方法,減小熱輸入b. 小電流高速焊接c. 窄焊縫,多道多層焊d. 不允許焊條擺動(dòng)e. 焊接區(qū)強(qiáng)制冷卻f. 焊后固溶處理 (1100 保溫,急冷)四、不銹鋼焊接的主要問題 熱影響區(qū)敏化區(qū)的晶間腐蝕 在熱影響區(qū)熱循環(huán)峰值溫度600 1000范圍內(nèi)也會(huì)發(fā)生晶間腐蝕,腐蝕的產(chǎn)生原因和焊縫區(qū)晶間腐蝕相同。四、不銹鋼焊接的主要問題 奧氏體不銹鋼焊接熱影響區(qū)過熱區(qū)的“刀蝕” 刀狀腐蝕只出現(xiàn)在含有Ti或Nb等穩(wěn)定化元素的18-8不銹鋼焊接接頭中,并且是出現(xiàn)在緊鄰焊縫的過熱區(qū)中。這種破壞呈深而窄的刀削切口形式,故稱為刀狀腐蝕,簡稱“刀蝕”。四、不銹鋼焊接的主
7、要問題1. “刀蝕”形成原因冷卻C原子擴(kuò)散450 850再次加熱奧氏體晶界偏聚Cr23C6沉淀 晶界貧Cr層刀蝕過熱區(qū)溫度超過1200, TiC、NbC溶解敏化 高溫過熱 中溫敏化四、不銹鋼焊接的主要問題2.“刀蝕”的解決措施a. 采用超低碳母材+超低碳焊材(最好途徑)b. 減小過熱c. 避免中溫敏化d. 焊后固溶處理四、不銹鋼焊接的主要問題 接頭脆化 鐵素體不銹鋼焊接時(shí)較嚴(yán)重1. 接頭脆化形成的原因a. 高溫加熱引起的粗晶脆化b. 相脆化 520 820 長期加熱生成脆性FeCr金屬間化合物,奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼中也會(huì)出現(xiàn)c. 475 脆性 Cr含量超過15.5%的純鐵素體不銹鋼在400 500 長期加熱,會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度升高、韌性下降的現(xiàn)象。d. 局部馬氏體脆化四、不銹鋼焊接的主要問
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