奧氏體不銹鋼焊接經(jīng)常出問(wèn)題及解決方案

奧氏體不銹鋼焊接經(jīng)常出問(wèn)題奧氏體不銹鋼在焊接特點(diǎn)：焊接過(guò)程中的彈、塑性應(yīng)力和應(yīng)變量很大，卻極少出現(xiàn)冷裂紋。焊接接頭不存在淬火硬化區(qū)及晶粒粗大化，故焊縫抗拉強(qiáng)度較高。奧氏體不銹鋼焊接主要問(wèn)題：焊接變形較大；因其晶界特性和對(duì)某些微量雜質(zhì)（Ｓ、Ｐ）敏感，易產(chǎn)生熱裂紋。奧氏體不銹鋼的５大焊接問(wèn)題及處理措施０１碳化鉻的形成，降低焊接接頭抗晶間腐蝕能力晶間腐蝕：根據(jù)貧鉻理論，焊縫和熱影響區(qū)在加熱到４５０－８５０℃敏化溫度區(qū)時(shí)在晶界上析出碳化鉻，造成貧鉻的晶界，不足以抵抗腐蝕的程度。（１）針對(duì)焊縫晶間腐蝕和目材上敏化溫度區(qū)腐蝕，可采用下列措施加以限制：ａ．減少母材及焊縫的含碳量，母材中添加穩(wěn)定化元素Ｔｉ、Ｎｂ等元素使之優(yōu)先形成ＭＣ，以避免Ｃｒ２３Ｃ６形成。ｂ．使焊縫形成奧氏體加少量鐵素體的雙相組織。焊縫中存在一定數(shù)量的鐵素體時(shí)，可細(xì)化晶粒，增加晶粒面積，使晶界單位面積上的碳化鉻析出量減少。鉻在鐵素體中溶解度較大，Ｃｒ２３Ｃ６優(yōu)先在鐵素體中形成，而不致使奧氏體晶界貧鉻；散步在奧氏體之間的鐵素體，可防止腐蝕沿晶界向內(nèi)部擴(kuò)散。ｃ．控制在敏化溫度區(qū)間的停留時(shí)間。調(diào)整焊接熱循環(huán)，盡可能縮短６００～１０００℃的停留時(shí)間，可選擇能量密度高的焊接方法（如等離子氬弧焊），選用較小的焊接線能量，焊縫背面通氬氣或采用銅墊增加焊接接頭的冷卻速度，減少起弧、收弧次數(shù)以避免重復(fù)加熱，多層焊時(shí)與腐蝕介質(zhì)的接觸面盡可能最后施焊等。ｄ．焊后進(jìn)行固溶處理或穩(wěn)定化退火（８５０～９００℃）保溫后空冷，以使碳化物充分析出，并使鉻加速擴(kuò)散）。（２）、焊接接頭的刀狀腐蝕，為此，可采取如下預(yù)防措施由于碳的擴(kuò)散能力較強(qiáng)，在冷卻過(guò)程中將偏聚在晶界形成過(guò)飽和狀態(tài)，而Ｔｉ、Ｎｂ則因擴(kuò)散能力低而留于晶體內(nèi)。當(dāng)焊接接頭在敏化溫度區(qū)間再次加熱時(shí)，過(guò)飽和碳將在晶間以Ｃｒ２３Ｃ６形式析出。ａ．降低含碳量。對(duì)于含有穩(wěn)定化元素的不銹鋼，含碳量不應(yīng)超過(guò)０．０６％。ｂ．采用合理的焊接工藝。選擇較小的焊接線能量，以減少過(guò)熱區(qū)在高溫停留時(shí)間，注意避免在焊接過(guò)程中產(chǎn)生“中溫敏化”效果。雙面焊時(shí)，與腐蝕介質(zhì)接觸的焊縫應(yīng)最后施焊（這是大直徑厚壁焊管內(nèi)焊在外焊之后進(jìn)行的原因所在），如不能實(shí)施則應(yīng)調(diào)整焊接規(guī)范及焊縫形狀，盡量避免與腐蝕介質(zhì)接觸的過(guò)熱區(qū)再次受到敏化加熱。ｃ．焊后熱處理。焊后進(jìn)行固溶或穩(wěn)定化處理。０２應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂可采用下列措施防止應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的發(fā)生：ａ．正確選擇材料及合理調(diào)整焊縫成分。高純鉻－鎳奧氏體不銹鋼、高硅鉻－鎳奧氏體不銹鋼、鐵素體－奧氏體不銹鋼、高鉻鐵素體不銹鋼等具有較好的抗應(yīng)力腐蝕性能，焊縫金屬為奧氏體－鐵素體雙相鋼組織時(shí)抗應(yīng)力腐蝕性良好。ｂ．消除或減小殘余應(yīng)力。進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理，采用拋光、噴丸和錘擊等機(jī)械方法降低表面殘余應(yīng)力。ｃ．合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。以避免產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。０３焊接熱裂紋（焊縫結(jié)晶裂紋、熱影響區(qū)液化裂紋）熱裂紋敏感性主要取決于材料的化學(xué)成分、組織與性能。Ｎｉ易與Ｓ、Ｐ等雜質(zhì)形成低熔點(diǎn)化合物或共晶，硼、硅等的偏析，將促使產(chǎn)生熱裂紋。焊縫易形成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶組織，有利于有害雜質(zhì)和元素的偏析。從而促使形成連續(xù)的晶間液膜，提高了熱裂紋的敏感性。若焊接不均勻加熱，則易形成較大的拉應(yīng)力，促進(jìn)焊接熱裂紋的產(chǎn)生。防止措施：ａ．嚴(yán)格控制有害雜質(zhì)Ｓ、Ｐ的含量。ｂ．調(diào)整焊縫金屬的組織。雙相組織焊縫具有良好的抗裂性能，焊縫中的δ相可細(xì)化晶粒，消除單相奧氏體的方向性，減少有害雜質(zhì)在晶界的偏析，且δ相能溶解較多的Ｓ、Ｐ，并能降低界面能，組織晶間液膜的形成。ｃ．調(diào)整焊縫金屬合金成分。在單相奧氏體鋼中適當(dāng)增加Ｍｎ、Ｃ、Ｎ的含量，加入少量的鈰、鎬、鉭等微量元素（可細(xì)化焊縫組織、凈化晶界），可減少熱裂紋敏感性。ｄ．工藝措施。盡量減小熔池過(guò)熱，以防止形成粗大的柱狀晶，采用小線能量及小截面焊道。例如２５－２０型奧氏體鋼易出現(xiàn)液化裂紋?？赏ㄟ^(guò)嚴(yán)格限制母材的雜質(zhì)含量及晶粒度，采用高能量密度的焊接方法、小線能量和提高接頭的冷卻速度等措施。０４焊接接頭的脆化熱強(qiáng)鋼應(yīng)保證焊接接頭的塑性，防止高溫脆化；低溫用鋼要求具有良好的低溫韌性，防止焊接接頭發(fā)生低溫脆斷。０５焊接變形較大因?qū)崧实?、膨脹系?shù)大，故焊接變形較大，可采用夾具防止變形。奧氏體不銹鋼的焊接方法和焊接材料的選擇：奧氏體不銹鋼可用鎢極氬弧焊（ＴＩＧ）、熔化極氬弧焊（ＭＩＧ）、等離子氬弧焊（ＰＡＷ）及埋弧焊（ＳＡＷ）等方法進(jìn)行焊接。奧氏體不銹鋼因其熔點(diǎn)低、導(dǎo)熱系數(shù)小、電阻系數(shù)大，故焊接電流較小。應(yīng)采用窄焊縫、窄焊道，減少高溫停留時(shí)間，防止碳化物析出，減少焊縫收縮應(yīng)力，降低熱裂紋敏感性。焊材成分尤其是Ｃｒ、Ｎｉ合金元素要高于母材。采用含有少量（４～１２％）鐵素體的焊接材料，以保證焊縫良好的抗裂（冷裂、熱裂、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂）性能。焊縫中不允許或不可能存在鐵素體相時(shí)，焊材應(yīng)選用含Ｍｏ、Ｍｎ等合金元素的焊接材料。焊材中的Ｃ、Ｓ、Ｐ、Ｓｉ、Ｎｂ應(yīng)盡可能低，Ｎｂ在純奧氏體焊縫中會(huì)引起凝固裂紋，但焊縫中有少量鐵素體可有效避免。焊后需進(jìn)行穩(wěn)定化或消除應(yīng)力處理的焊接結(jié)構(gòu)，通常選用Ｎｂ的焊接材料。埋弧焊用于焊接中板，Ｃｒ、Ｎｉ的燒損可通過(guò)焊劑和焊絲中合金元素的過(guò)渡得到補(bǔ)充；由于熔深大，應(yīng)注意防止焊縫中心區(qū)熱裂紋的產(chǎn)生和熱影響區(qū)耐腐蝕性的降低。應(yīng)注意選擇較細(xì)的焊絲和較小的焊接線能量，焊絲需低Ｓｉ、Ｓ、Ｐ。耐熱不銹鋼焊縫中鐵素體含量應(yīng)不大于５％。Ｃｒ、Ｎｉ