金屬材料焊接知識

金屬材料焊接知識金屬材料焊接知識第一節(jié)金屬材料焊接性的基本概念 、焊接性的定義金屬的焊接性是指材料對焊接加工的適應(yīng)性，主要指在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度，它包括兩個方面的內(nèi)容。（1）接合性能：既在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬形成焊接缺陷的敏感性。（2）使用性能：既在一定的焊接工藝條件下，一定金屬的焊接接頭對使用要求的適應(yīng)性。金屬焊接性的內(nèi)容是多方面的，對于不同材料、不同工作條件下的焊件，焊接性的內(nèi)容不同。因此焊接性只是相對的概念。二、影響焊接性的因素金屬材料焊接性的好壞主要決定于材料化學(xué)成分，而且與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、鋼度、焊接方法、采用的焊接材料、焊接工藝條件及結(jié)構(gòu)的使用條件有密切關(guān)系。1?結(jié)構(gòu)因素焊接接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會影響應(yīng)力狀態(tài)，從而對焊接性產(chǎn)生影響，焊接時(shí)應(yīng)盡量使焊接接頭處于鋼度較小的狀態(tài)，使之能夠自由收縮，這樣有利于防止焊接裂紋。2?材料因素材料因素包括母材本身和使用的焊接材料，如焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體等。它們在焊接時(shí)都參與熔池或半熔化區(qū)內(nèi)的冶金過程，直接影響焊接質(zhì)量。母材或焊接材料選用不當(dāng)時(shí)，會造成焊接金屬化學(xué)成分不合格，力學(xué)性能和其他使用性能降低：這會出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷。也就是使結(jié)合性能變差。工藝因素對于同一母材，當(dāng)采用不同的焊接工藝方法和工藝措施時(shí)，所表現(xiàn)的焊接性也不同。焊接方法對焊接的影響，首先表現(xiàn)在焊接熱源能量密度大小、溫度高低以及熱輸入的多少。工藝措施對防止焊接接頭缺陷，提高使用性能也有重要的作用。如焊前預(yù)熱、焊后緩冷和去氫處理等，他們對防止熱影響區(qū)淬硬變脆、降低焊接應(yīng)力、避免氫致冷裂紋是比較有效的措施，另外，如合理安排焊接順序，則能減小應(yīng)力變形。4?使用條件焊接結(jié)構(gòu)的使用條件是多種多樣的，有在高溫、低溫下工作，在腐蝕介質(zhì)中工作及在靜載或動載工作下工作等。在高溫工作，可能產(chǎn)生蠕變，在低溫工作或有沖擊載荷工作時(shí)，容易發(fā)生脆性破壞，在腐蝕介質(zhì)下工作時(shí)，接頭要求具有耐腐蝕性。總之，使用條件越不利，焊接性就越不能保證。第二節(jié)低碳鋼的焊接目前我國鍋爐和壓力容器生產(chǎn)中最常用的低碳鋼是Q235B、Q235C和20g等，由于它的含碳量（含碳量在0.25%以下），及其他合金元素少，這類鋼材焊接性能良好。、低碳鋼焊接特點(diǎn)可裝配成各種不同接頭，適應(yīng)各種不同位置施焊，且焊接工藝和技術(shù)比較簡單，容易掌握。150C焊左接右一。150C容器。塑性較好，焊縫產(chǎn)生裂紋和氣孔的傾向小，可制造各類大型構(gòu)架和壓力不需要使用特殊的設(shè)備，對焊接電源沒有特殊要求。交直流弧焊機(jī)都可以焊接，但在焊接低碳鋼時(shí)，如焊條或工藝規(guī)范選擇不當(dāng)，可能出現(xiàn)熱影響區(qū)晶粒長大，溫度越高，熱影響區(qū)在高溫停留時(shí)間越長，晶粒長大越嚴(yán)重。、低碳鋼焊接低碳鋼幾乎可采用所有的焊接方法來進(jìn)行焊接，并都能保證焊接接頭的良好質(zhì)量。用得最多的焊接方法如手工電弧焊，埋弧自動焊、電渣焊、氬弧焊和二氧化碳焊等。i?手工電弧焊焊接低碳鋼的手工焊焊條見表12-1、表12-3、表12-4,焊條的選擇主要是根據(jù)被焊接低碳鋼的強(qiáng)度等級以及焊接結(jié)構(gòu)的工作條件。表12-1常用低碳鋼（部分）的焊接材料鋼號—手工焊—自動焊LLtPPrTkJ1~~tLLt亠”rTkJ1~~t焊條牌號焊絲牌號焊劑牌號

Q235A?B結(jié)422H08A■^劑143120R結(jié)422結(jié)426結(jié)427H08MnA^劑1431120g結(jié)422結(jié)427H08MnA焊劑431焊接規(guī)范的確定，主要考慮焊接過程的穩(wěn)定、焊縫成型的良-好及焊縫中不屬及熱產(chǎn)生缺陷。當(dāng)基本金屬厚度較大或周圍溫度較低時(shí)，由于焊縫金的影響區(qū)預(yù)熱，預(yù)熱溫冷卻速度很快，也有可能出現(xiàn)裂縫，這時(shí)需要對焊件進(jìn)行適當(dāng)度一般為100-150C。2?埋弧自動焊 ：劑來獲得。焊低碳鋼的自動焊接頭的等級強(qiáng)度，主要靠選擇相應(yīng)焊絲和焊絲和焊接見表12-2。接材料表12-2常用低碳鋼（部分）的焊鋼號埋弧自動焊一氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊絲焊絲牌號焊劑牌號Q235A?BH08A焊劑431H08Mn2SiA20RH08MnA焊劑431H08Mn2SiA20gH08MnA焊劑431H08Mn2SiA

表12-3幾種常用碳鋼焊條的化學(xué)成分（%）焊條牌號國際型號MnSiNiCrMoVSPJ422E4303J427E431.0.0.0.0.152530203008J426E43①0.0①①①①169J502E5003J507E500.00.0153540J506E50161.0.0.0.0.J507E50600.730203008H15②5②②②②J507E50C15J506E50

16—>A1一 >a ―亠r —①元糸總量不人于1?5%；②元糸總量不人于1.75%。表12-4幾種常用碳鋼焊條的力學(xué)性能焊條牌號國際型號(TS(Mpa)T0.2(Mpa)8s(%)AKV(J)溫度(C)J422E4303>420>330>22>270J427E4315—30J426E4316J502E5003>490>410>200J507E5015>22—30J506E5016J507E50H15J507E50C15J506E50D16比起手工焊，埋弧自動焊可以采用較大的焊接規(guī)范參數(shù)，生產(chǎn)效率高，熔深也較大。在生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中，采用埋弧自動焊焊接較厚工件時(shí)，可以用一道或多道焊來完成，厚壁容器一般均采用多道埋弧自動焊。在多層自動焊時(shí)，焊第一層是值得注意的。因?yàn)楹傅谝粚訒r(shí)，基本金屬的熔入比例較大，若遇到基本的含碳量處于規(guī)范范圍的上限，在焊縫中含碳量就可能略有升高；同時(shí)，第一層埋弧自動焊容易形成不利的焊縫橫截面形狀（如所謂0形截面），容易產(chǎn)生熱裂縫。因此在多層自動焊焊接厚板時(shí)，要求焊坡口根部第一層時(shí)采用的焊接規(guī)范比焊上面幾層的小些。如采用手工焊打底埋弧自動焊，上述情況就不太突出。在進(jìn)行環(huán)縫自動焊時(shí)，為防止熔池中金屬外流及保證自動焊焊劑的良好保護(hù)作用。焊絲的位置應(yīng)從最高處朝旋轉(zhuǎn)的相反方向作偏移，以使熔池中液態(tài)金屬保持在焊件的上表面。第三節(jié)低合金鋼焊接、概述在碳素鋼中加入一定量的合金元素，可以大大提高鋼的強(qiáng)度，并能獲得各種特殊的性能，這種鋼稱為合金鋼。合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 5%的合金鋼稱為低合金剛。低合金剛加入合金元素有 Mn、Si、Mo、V、Ti、Cu、B、Cr、Ni等。這些合金元素的加入使鋼材具有強(qiáng)度高、韌性好、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、耐低溫等一系列優(yōu)良性能。、低合金結(jié)構(gòu)鋼的分類低合金結(jié)構(gòu)鋼是以該鋼材的屈服點(diǎn)進(jìn)行分類的，其牌號和化學(xué)成分見表12-5，新舊低合金結(jié)構(gòu)鋼的標(biāo)準(zhǔn)牌號對照見表 12-6。表12-5低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號和化學(xué)成分(GB/T1591-94)質(zhì)量C<MnSiwP<S<VNbTiAl>Cr<NiwArx020100?16005500450045002?0150015?0060002?020B0.201.00?1.600.550.0400.0400.02?0.150.015?0.0600.02?0.20C0.201.00?1.600.550.0350.0350.02?0.150.015?0.0600.02?0.200.015D0.181.00?1.600.550.0300.0300.02?0.150.015?0.0600.02?0.200.015E0.181.00?1.600.550.0250.0250.02?0.150.015?0.0600.02?0.200.015Q345Q345表12-5低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號GB/T1591-94GB1591-88Q34512MnV、14MnNb、16Mn、16MnRE、18Nb三、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)的共同特點(diǎn)是焊縫和熱影響區(qū)具有不同程度的淬硬傾向，對氫的敏感性強(qiáng)，焊接應(yīng)力較大時(shí)，焊接接頭易產(chǎn)生裂紋。焊縫和熱影響區(qū)的淬硬傾向低合金結(jié)構(gòu)鋼中強(qiáng)度等級和含碳量較低的一些鋼種，如 Q295(09MnV、09Mn2)等，焊縫和熱影響區(qū)的淬硬傾向并不大，隨著強(qiáng)度等級的提高，鋼中碳和合金元素的含量增加，熱影響區(qū)的淬硬傾向就增大，熱影響區(qū)組織中馬氏體組織所占的比例也就增大。影響熱影響區(qū)淬硬程度的因素很多，其中只要有：材料和結(jié)構(gòu)方面的因素。如鋼材的品種、化學(xué)成分、厚度、接頭形式及焊縫尺寸等。焊接工藝方面的因素。如焊接工藝方法、焊接參數(shù)、焊縫附近的起焊溫度等。焊接熱輸入較大時(shí)，可以防止淬硬組織，但卻容易產(chǎn)生魏氏組織；焊接熱輸入較小時(shí)，則相反。因此對于不同的鋼種，應(yīng)該分別選擇不同的焊接參數(shù)。焊接裂紋低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)，在焊接接頭中可能產(chǎn)生的焊接裂紋有冷裂紋、熱裂紋和再熱裂紋。(1)冷裂紋。冷裂紋是低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)常見的一種裂紋， 并且往往有延遲的性質(zhì)。焊接強(qiáng)度強(qiáng)度等級較低的低合金結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，由于淬硬傾向很小，焊縫和熱影響區(qū)金屬的塑性較好，故產(chǎn)生冷裂紋的可能性不大。冷裂紋主要發(fā)生在強(qiáng)度級別較高鋼材的厚板結(jié)構(gòu)中。（2）熱裂紋。低合金結(jié)構(gòu)鋼產(chǎn)生熱裂紋的可能性比冷裂紋小得多，只有在原材料化學(xué)成分不符合規(guī)格（如含S、C量偏高，嚴(yán)重偏析）時(shí)才有可能產(chǎn)生。（3） 再熱裂紋。含有V、Cr、Mo、B等合金元素的低合金結(jié)構(gòu)鋼有產(chǎn)生再熱裂紋的傾向。四、低合金鋼的焊接工藝特點(diǎn)1?焊接材料的選用低合金結(jié)構(gòu)鋼是強(qiáng)度鋼，所以應(yīng)該按照等強(qiáng)度的原則選擇對應(yīng)的焊接材料。焊縫金屬的強(qiáng)度不宜超過母材過多，否則會使焊縫塑性降低，甚至?xí)a(chǎn)生裂紋。另外，選擇焊接材料時(shí)，還要考慮到焊件的厚度、坡口形式、焊后的冷卻速度和對焊縫金屬使用性能的特殊要求等。焊接低合金結(jié)構(gòu)鋼用焊條、焊絲及焊劑見表12-7。表12-7焊接低合金結(jié)構(gòu)鋼用焊條、焊絲及焊劑鋼材牌號焊條電弧焊用焊條型號匚/QAH 埋弧焊 焊前預(yù)執(zhí)八、、焊絲牌號焊劑牌號Q295E4301E4303E4315E4316H08AH08MnAHJ431一般情況下不預(yù)熱Q345E5001E5003I形坡口H08An一般

E5015E5016屮厚板開坡口H08MnA10Mn210MnSi厚板開坡口H10Mn2HHHJ4iHJ??131350情況下不預(yù)熱1形坡口H08MnAHJ一般情況下E5015中厚板開坡口4E5016H10MnSiH131不預(yù)熱Q390E5501E551610Mn21HJ?或預(yù)熱E5515H:.10008Mn2SiHJ■350150°C厚板開坡口■?250H08MnMoAE5515預(yù)熱E5516150CE6016-HJ431Q420H08MnMoAD1HJ350以上施E6015-焊D1

預(yù)熱Q460E7015-H08Mn2MoAHJ350150CD2H08MnMoVAHJ250以上施焊2.焊接參數(shù)的確定焊接參數(shù)對低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接接頭的性能有著直接的影響。焊接參數(shù)影響到焊縫的冷卻速度，當(dāng)選擇較大的焊接參數(shù)時(shí)，即熱輸入大，貝耿旱縫冷卻速度??；反之，選擇較小的焊接參數(shù)時(shí)冷卻速度則大。所以，為減小過熱區(qū)的淬硬傾向，焊接參數(shù)應(yīng)選擇大些。對于過熱敏感、且有一定淬硬性的鋼材，焊接時(shí)要用小的焊接參數(shù)，以減少焊件在高溫停留的時(shí)間；同時(shí)，采用預(yù)熱措施，以減少過熱區(qū)的淬硬程度。預(yù)熱的防止裂紋和熱影響區(qū)出現(xiàn)淬硬組織的有效措施。預(yù)熱溫度的選擇與鋼材的化學(xué)成分、板厚、焊件的剛度、接頭的形式和環(huán)境溫度有關(guān)。預(yù)熱溫度的選擇見表12-8。對于厚板或強(qiáng)度等級較高，且有延遲裂紋傾向的低合金結(jié)構(gòu)鋼，要求焊后及時(shí)進(jìn)行回火處理，以消除焊接殘余應(yīng)力，改善熱影響區(qū)的顯微組織，使殘留在焊縫中的氫能夠逸出。幾種常用低合金鋼焊前預(yù)熱及焊后處理參數(shù)見表12-8。表12-8低合金結(jié)構(gòu)鋼焊前預(yù)熱及焊后熱處理的參數(shù)鋼材牌號預(yù)熱溫度(C )焊后熱處理參數(shù)焊條電弧焊電渣焊Q295(09MnV、不預(yù)熱(般供不熱處理

09Mn2)應(yīng)的板厚16mr)iQ345(16Mn、12MnV、14MnNb)100?150(8>30mm600?650°C回火900?930C正火600?650C回火cueQ390(15MnV、16MnNb)100?150(8>28mm550C或650C回火950?980C正火550C或650C回火Q420(15MnVN、14MnVTiRE)100?150(8>25mm950C正火650C回火五、常用低合金鋼的焊接工藝(一)Q345(16Mn)鋼是利用我國富有資源Mn、Si為合金兀素，其屈服點(diǎn)大于345MPa,是我國產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的低合金結(jié)構(gòu)鋼。16Mn鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能見表12-9.表12-9Q345（16Mn）鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（％）力學(xué)性能（不低于）CSiMn屈服點(diǎn)（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa）伸長率（%）0.200.551.001.60275?345470?53021?22（1） 焊接性。16Mn鋼具有良好的焊接性，淬硬傾向比Q235鋼稍大些。在大厚度、大剛度結(jié)構(gòu)上進(jìn)行小焊接參數(shù)，焊接時(shí)可能出現(xiàn)裂紋，特別是在低溫條件下進(jìn)行焊接。因此，在低溫條件下焊接時(shí)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，焊件厚度超過一定范圍時(shí)應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行焊后熱處理。（2） 焊接方法。常見的焊接方法都可用于16Mn鋼的焊接。①16Mn鋼的焊條電弧焊：焊條電弧焊時(shí)應(yīng)采用強(qiáng)度等級為E50的焊條，應(yīng)用最多的是E5015焊條。對于要求不高的焊件，可采用E5001焊條和E5003焊條。②16Mn鋼的埋弧焊：埋弧焊時(shí)選用HJ431焊劑和HJ350焊劑，配合H08MnA焊絲、H10Mn2焊絲或HlOMnSi焊絲，可以得到很好的效果。當(dāng)焊件開I形坡口時(shí)，一般可選用H08MnA焊絲；對于開其他形狀坡口焊件的焊接，選用合金元素含量較高的焊絲H10Mn2和H10MnSi;對于大厚度深坡口的焊件，可選用H10Mn2焊絲，這樣都可以保證得到力學(xué)性能較高的焊接接頭。③ 16Mn鋼的C02氣體保護(hù)焊：采用的焊絲有細(xì)焊絲和粗焊絲兩種，前者主要用于薄板結(jié)構(gòu)及厚板窄間隙焊接；后者用于中厚板結(jié)構(gòu)或鑄鋼件補(bǔ)焊中，焊絲牌號常用 H08Mn2Si和H10MnSi。（二）Q390（15MnV和15MnTi）鋼的焊接15MnV鋼和15MnTi鋼屬于390MPa級的低合金結(jié)構(gòu)鋼。它們分別是在16Mn鋼的基礎(chǔ)上加入3（V）為0.02%?0.20%和3（Ti）為0.02%?0.20%煉制而成的。V或Ti的加入，能使鋼材強(qiáng)度提高，同時(shí)又能細(xì)小晶粒、減少鋼材的過熱傾向。15MnV鋼和15MnTi鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能見表12-10。表12-1015MnV鋼和15MnTi鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能鋼號化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)力學(xué)t生能(不低于)CMnHr\r\SlVr\HOTl丿出月服占八、、(MPa)抗拉強(qiáng)度(MPa伸長率(%HC15M(CO1.00<1CIZ0.02330?490?19nV(0.201.60(cc0.550.2039065020HC15MCO1.000.02?330?490?19nil—0.201.60(0.550.2039065020(1)焊接性。這類鋼焊接性較好。當(dāng)板厚小于32mm、在0C以上焊接時(shí)，原則上可不預(yù)熱；當(dāng)板厚大于32mm或在0C以下施焊時(shí)，應(yīng)預(yù)熱到100?150C,焊后采用550?560E回火處理。(2)焊接方法。常用的焊接方法都可以用于這類鋼的焊接。①埋弧焊，對于厚度較小，焊后不回火的焊件，可采用 H08MnA旱絲配合HJ431進(jìn)行焊接；對于厚度較大或坡口較深的焊縫，則采用H10Mn2旱絲或H08Mn2Si焊絲配合HJ431或HJ350進(jìn)行焊接；對于特大厚度深坡口的焊縫可采用H08MnMo焊絲配合HJ431或HJ350HJ250進(jìn)行焊接。②焊條埋弧焊，對于厚度不大、坡口不深的結(jié)構(gòu)，可采用E5015焊條、E5016焊條；厚度較大的結(jié)構(gòu)應(yīng)采用E5503-G焊條；對于不重要的結(jié)構(gòu)，也可采用E5501焊條、E5503焊條。③C02氣體保護(hù)焊，焊接用焊絲采用H08Mn2SiA。④電渣焊，采用H10MnMoV焊絲或H08Mn2MoV焊絲配合HJ431焊劑或町360焊劑。(三)18MnMoNb鋼的焊接18MnMoNb鋼是采用鈮來強(qiáng)化的中溫壓力容器用鋼。 18MnMoNb鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能見表12-11?；瘜W(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)力學(xué)性能(不低于)抗拉強(qiáng)P長CMnSiNbMo屈服點(diǎn)度率(MPa)(MPa)(%)0.200.21.200.150.0250.40410?570?170.4544074021.600.500.0500.65焊接性。18MnMoNb鋼碳當(dāng)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0?57%，所以焊接性較差，焊接時(shí)具有一定的淬硬傾向，故焊前除電渣焊外一般需要預(yù)熱，預(yù)熱溫度為200?250Eo為防止焊后產(chǎn)生延遲裂紋，焊后應(yīng)立即進(jìn)行熱處理。電渣焊接頭焊后進(jìn)行900?980E正火加630?670E回火處理，如遇鋼材性能偏低或要更充分發(fā)揮鋼材的性能潛力，可采用調(diào)質(zhì)處理；在焊條電弧焊或埋弧焊后進(jìn)行回火或消除應(yīng)力熱處理，其加熱溫度通常比鋼材回火溫度約低30°C。焊接方法。18MnMoNb鋼焊接裝配定位有應(yīng)局部預(yù)熱到200C以上，否則會在焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生微裂紋。焊條電弧焊時(shí)，可采用E6016-DI、E7015-D2等抗拉強(qiáng)度大于650MPa的焊條，使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守堿性焊條的使用規(guī)則，徹底清除焊件坡口的油、污、銹、水，以免由氫引起冷裂紋。埋弧焊時(shí)，焊絲可選用H08Mn2Mo或H08MnMc，配合HJ252焊劑或HJ350焊劑，焊接時(shí)層間溫度應(yīng)控制在300C以下。電渣焊時(shí)，可選用H10Mn2Mo或H10Mn2MoV兩種焊絲，配合HJ431焊劑或HJ250焊劑、HJ360焊劑。(四)珠光體耐熱鋼的焊接耐熱鋼是指用于制造在高溫下長期使用的零件而專門冶煉出來的一種工業(yè)用鋼。這種鋼在高溫下具有足夠的強(qiáng)度和抗氧化性，珠光體耐熱鋼是以 Cr、Mo為主要合金元素的低合金結(jié)構(gòu)鋼，由于它的旗本組織是珠光體，故稱為珠光體耐熱鋼。常用珠光體耐熱鋼的化學(xué)成分、室溫力學(xué)性能和高溫力學(xué)性能見表 12-12。表12-12常用珠光體耐熱鋼的化學(xué)成分、室溫力學(xué)性能和高溫力學(xué)性能鋼號化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)熱處理狀態(tài)常溫力學(xué)性能高溫性能CMnSiCrMoWV抗拉強(qiáng)度(MPa屈服占八、、(MPa伸長度(%)/沖擊韌度(J/cm 珠光體耐熱鋼的特性珠光體鋼的合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過 5%,在 珠光體耐熱鋼的特性珠光體鋼的合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過 5%,在500?600C有良好的熱強(qiáng)性，工藝性能好，比較經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用范圍廣泛。鋼種 Cr、Mo含量的高低是決定鋼的抗氧化能力和高溫強(qiáng)度的主要因素。鋼種的碳容易和鉻形成化合物，降低固溶體中鉻的濃度，從而降低鋼的抗氧化性能，所以耐熱鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)在0.25%以下。釩、鎢、鈮、鈦等合金元素可與碳形成穩(wěn)定的碳化物，提高珠光體鋼的高溫強(qiáng)度。 珠光體耐熱鋼的焊接性這種鋼淬硬性傾向較大，易產(chǎn)生冷裂紋，且多出現(xiàn)在焊縫和熱影響區(qū)中，并且在焊后熱處理過程中易產(chǎn)生再熱裂紋。 珠光體耐熱鋼的焊接工藝預(yù)熱。預(yù)熱是焊接珠光體耐熱鋼的重要工藝措施。為了保證焊接質(zhì)量，不論是在定位焊或焊接過程中，都應(yīng)預(yù)熱并保持在 150?300C的溫度范圍內(nèi)，用氬弧焊打底和C0氣體保護(hù)焊時(shí)，可降低預(yù)熱溫度或不預(yù)熱保溫焊和連接焊。所謂保溫焊，是指在整個焊接過程中，應(yīng)使焊件(焊縫附近30?100mm范圍)保持足夠的溫度。因此在焊接過程中，應(yīng)經(jīng)常測量焊件溫度并不使溫度下降。所謂連續(xù)焊，是指焊接過程最好不要間斷，如果必須間斷，則應(yīng)在間斷時(shí)使焊件緩慢均勻地冷卻，再焊之前仍要重新預(yù)熱。短道焊。短道焊也是為了使焊縫及熱影響區(qū)緩慢冷卻，辦法是如果要焊一條長焊縫，則每一溫度「C)抗久強(qiáng)度(10h/MPa)5蠕變極限1%(10h/MPa)5c)00?930C正火0.080.400.170.400.4048020015312CrMo680?730C回火(緩冷>410>265>24>110510120700.150.70().370).700.55到300C空冷)54070350.120.400.170.800.40900C正火500100?1408015CrMo——440295>22>940.180.700).37-.100.55650C回火55050?70450.080.400.170.900.250.151000?1020C正火48020019012Cr1MoV740C回火440255>22>785201601300.150.70).371.200.350.3058080600.178.300.172.000.350.300.701040?1060C油淬635>14>55580110?142120?14020Cr3MoWVA7853451860090?13854?680.240.60).373.000.500.600.90650?720C回火62058?9536?500道不要焊太長，使得被焊的這一段在較短的時(shí)間內(nèi)重復(fù)受熱。厚板宜用多層多道焊，以增加焊縫自回火作用。采用短道焊法，焊縫和熱影響區(qū)的每一點(diǎn)在很短時(shí)間內(nèi)都重復(fù)受熱，但這種方法有許多不便之處，如果在焊接過程中焊件溫度并不低或有其他輔助加熱方法，則不必采用這種方法。焊后緩冷。焊后應(yīng)立即用石棉布覆蓋焊縫及熱影響區(qū)，使其緩慢冷卻。焊后熱處理。焊后應(yīng)立即進(jìn)行高溫回火，以防止產(chǎn)生延遲裂紋，消除應(yīng)力和改善組織。幾種常用珠光體耐熱鋼焊條的選用及預(yù)熱、焊后熱處理參數(shù)見表12-13。表12-13常用珠光體耐熱鋼焊條的選用及預(yù)熱、焊后熱處理參數(shù)材料牌號焊接工藝焊后熱處理參數(shù)(C)預(yù)熱溫度「C)焊條型號(牌號)12CrMo200?250E5515-B1(R207)680?72015CrMo200?250E5515-B2(R307)680?72020CrMo250?350E5515-B2(R307)650?68012CrMoV200?250E5515-B2-V(R31C)710?7504?珠光體耐熱鋼的焊接方法(1)焊條電弧焊。焊條電弧焊時(shí)焊條的選擇是根據(jù)化學(xué)成分，而不是根據(jù)力學(xué)性能選用。為了確保材料的耐熱性，焊條的合金含量應(yīng)與母材相當(dāng)或略高于母材。珠光體耐熱鋼焊條的選用見表12-13。焊條電弧焊的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動靈活，能進(jìn)行全位置焊，因而在鉻-鉬耐熱鋼管道焊接中應(yīng)用十分廣泛；但是，焊條電弧焊難以建立起理想的低氫條件，從而使焊接工藝復(fù)雜化。珠光體耐熱鋼管對焊接的坡口形式見圖 12-2。U形坡口用于較厚管子的對接，這種坡口形式對坡口根部間隙要求嚴(yán)格，否則對根部焊接質(zhì)量有較大的影響。帶墊圈坡口形式的優(yōu)點(diǎn)是根部間隙較大，便于運(yùn)條，保證根部能焊透；但必須注意墊圈與管子間的間隙應(yīng)小于0.5?1?Omm否則焊縫根部兩側(cè)容易產(chǎn)生裂紋。(2) 鎢極氬弧焊。鎢極氬弧焊的焊接氣氛具有超低氬特點(diǎn)，焊接鉻 -鉬耐熱鋼時(shí)可以降低預(yù)熱溫度。用鎢極氬弧焊焊接珠光體耐熱鋼時(shí)，焊接方法可以是手工鎢極氬弧焊打底時(shí)，能清晰地看見焊接電弧和熔池，焊接熔池小，液體金屬凝固快，容易實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形，特別適用于小直徑薄壁管的焊接。鎢極氬弧焊的缺點(diǎn)是熔敷效率低，因此在焊接厚壁管時(shí)，鎢極氬弧焊只用做打底焊，其余填充焊道可采用焊條電弧焊。鎢極氬弧焊打底時(shí)的坡口形式見圖12-3坡口不留間隙，焊接時(shí)可以填充焊絲也可以不填充焊絲。鎢極氬弧焊打底的焊接參數(shù)見表12-14。表12-14鎢極氬弧焊打底的焊接參數(shù)管子規(guī)格鎢極直徑(mm)鎢極伸出長度1(mm焊接電流(A)噴嘴直徑(mm)填允焊絲直徑(mm氬氣流量(L/min)小直徑薄壁管2.55?690?11082.08?122.56?811082.510?薄壁管13015目前，全位置機(jī)械化脈沖氬弧焊已成功地應(yīng)用于珠光體耐熱鋼管子的焊接。用這種方法焊接，既可以打底，也可以蓋面，具有效率高、質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。材料為12CrlMoV規(guī)格為巾38mrtK4mm管子全位置機(jī)械化脈沖氮弧焊的焊接參數(shù)見表12-15。表12-15巾38mM4mml2Cr1MoVt子全位置脈沖氬弧焊的焊接參數(shù)層次基值電流(A)脈沖電流(A)鉤極離焊件距離(mm脈寬比(%)率(Hz)旋轉(zhuǎn)速度_(r/s)氣體流量(L/min)打底層、八1亠60?701400.2?0.33540641/8012?16IllLrm面層401702.8?3.03540641/8012?16注：1?焊絲：ER55-B2L,巾1.0mm；2?鉤極：肺鉤極，巾3mm；3?坡口形式：V形，a=50o,鈍邊2?25mm根部間隙0.8?1.4mm常用珠光體耐熱鋼鎢極氬弧焊時(shí)的焊絲型號及牌號見表12-16常用珠光體耐熱鋼鎢極氬弧焊時(shí)的焊絲型號及牌號見表12-16表12-16珠光體耐熱鋼鎢極氬弧焊用焊絲型號

及牌號鋼號12CrMo15CrMo12Cr1MoV焊ER55TB2^ER55-B2絲(TGR55CM(TGR55CMER55-B2型))-MnV號ER55-B2LER55-B2L(TGR55V(牌號(TGR55CML)(TGR55CML))(3)熔化極氣體保護(hù)焊。這種焊接方法可采用氬氣加少量 CO(或Q)的氧化性混合氣體。這種氣體也具有低氫特點(diǎn)。珠光體耐熱鋼熔化極氣體保護(hù)焊平焊時(shí)主要采用射流過渡；全位置焊時(shí)采用脈沖射流過渡或短路過渡。在實(shí)現(xiàn)耐熱鋼厚壁大直徑管道機(jī)械化焊接方面，熔化極氣體保護(hù)焊是很有前途的。熔化極氣體保護(hù)焊焊接珠光體耐熱鋼的焊絲選用見表12-17。表12-17熔化極氣體保護(hù)焊焊接珠光體耐熱鋼的焊絲選用表鋼號焊絲型號(牌號)12CrMoER55-B2(TGR55CM) ER55-B2L(TGR55CML)15CrMoER55-B2(TGR55CM) ER55-B2L(TGR55CML)12CriM0VER55B2MnV (TGR55V)(4)埋弧焊。埋弧焊熔敷速度快，特別適用于珠光體耐熱鋼厚壁壓力容器的對接縱縫和環(huán)境以及大型鑄件和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的焊接。埋弧焊的缺點(diǎn)是不能在任意空間位置進(jìn)行焊接，對于小直徑管和薄壁構(gòu)件難發(fā)揮其應(yīng)有的效率。珠光體耐熱鋼采用埋弧焊時(shí)用的焊絲和焊劑見表 12-18。表12-18珠光體耐熱鋼采用埋弧焊時(shí)用的焊絲和焊劑鋼號焊絲牌號焊劑12CrMoHIOMoCrAH13CrMoAHJ35015CrMoH08CrMoAH13CrMoAHJ35012Cr1MoVH08CrMoVAHJ250HJ260第四節(jié)不銹鋼的焊接一、概述不銹鋼即在空氣中能抵抗腐蝕的鋼，這種鋼鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含Cr不小于12%,在空氣、水、蒸汽中不腐蝕和生銹。不銹鋼之所以有良好的耐腐蝕性，是由于鉻可以使鋼具有咼的鈍化能力。不銹鋼在航空、化工和原子能等工業(yè)中，得到日益廣泛的應(yīng)用。各種不銹鋼都具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，但并不是絕對不會生銹，如在加工、使用和保養(yǎng)不當(dāng)時(shí)，不銹鋼仍會生銹。在不銹鋼中除含有Cr以外，還可以加入Ni、Mn等元素，以增加其抗腐蝕的性能，使鋼能抵抗某些酸性介質(zhì)的腐蝕，這種在酸、堿及其他化學(xué)侵蝕介質(zhì)中能抵抗腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。在不銹鋼中加入一定量的 Si、Al等合金元素，可提高不銹鋼在高溫下的抗氧化性和高溫強(qiáng)度，這種剛稱為熱強(qiáng)鋼。耐酸鋼、熱強(qiáng)鋼通常也稱為不銹鋼。耐酸鋼、熱強(qiáng)鋼一般具有不銹的性質(zhì)，但不銹鋼不一定具有耐酸、耐熱的性能。二、不銹鋼的分類按化學(xué)成分分。鉻不銹鋼：lCr13、1Crl7、lCr25Ti等。鉻鎳不銹鋼：lCr17Ni8、1Crl8Ni9、12Mo3Ti等。按顯微組織分。奧氏體不銹鋼：當(dāng)鋼中3(Cr)為18%、3(Ni)為8%?10%時(shí)，便具有穩(wěn)定的奧氏體組織，這種鋼稱為奧氏體不銹鋼。這類鋼無磁性，經(jīng)淬火也不硬化，但具有冷加工硬化性。奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性、塑性、高溫性能和焊接性，是不銹鋼中應(yīng)用最廣泛的一個剛種。奧氏體不銹鋼的主要缺點(diǎn)是含貴重合金元素鎳較多，屬于這類鋼的牌號有： 1Cr17Ni7、1Cr17Ni8、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Si3、0Cr25Ni20等，應(yīng)用最多的是1Cr17Ni8、1Cr18Ni9Ti。馬氏體不銹鋼：這種剛的顯微組織為馬氏體，特點(diǎn)是除含有較高的鉻以外，還含有較高的碳［3(C)0?1%?0?5%］，所以這類鋼具有淬硬性，在熱處理和拋光后具有最好的力學(xué)性能。屬于這類鋼的牌號有： 2Cr13、3Cr13、3Cr13Mo8Cr17等，其中以2Cr13應(yīng)用最廣。鐵素體不銹鋼：這種鋼的顯微組織為鐵素體，3( Cr)為13%?30%的高鉻鋼屬于此類鋼，其含碳量很低，3(C)均在0.15%以下。這類鋼具有良好的熱加工性和一定的冷加工性，經(jīng)過淬火也不會硬化，在加熱到 475C時(shí)會發(fā)生脆化。屬于這類鋼的牌號有：1Cr17、1Cr17M00Cr13AI、1Cr25Ti等。此外，還有一些復(fù)相鋼，特別是奧氏體-鐵素體型不銹鋼，如1Cr18Ni11Si4AlTi、0Cr26Ni5Mo1Cr21Ni5Ti等，其具有很優(yōu)異的耐蝕性能，尤其是耐應(yīng)力腐蝕開裂性能。三、不銹鋼的物理性能合金元素含量越多，導(dǎo)熱性越差，而線膨脹系數(shù)和電阻率越大。以18-8型［鉻的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)3(Cr)為18%,鎳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)3(Ni)為9%］不銹鋼為代表，其物理性能與低碳鋼的比較見表12-19。表12-1918-8型不銹鋼和低碳鋼的物理性能

比較導(dǎo)熱率表12-1918-8型不銹鋼和低碳鋼的物理性能

比較導(dǎo)熱率電阻率鋼號(qm[W/(m?k)]100C1500C熱膨脹系數(shù)

(10-6Ci)0C?|oC?四、不(20。100C650C18-873X10816.3321.3516.918.7Q2351銹鋼的耐蝕性15X10-81能58.6241.8612.214.7鉻可以使鋼具有高的鈍化能力，不銹鋼中含有大量的鉻，處于鈍化態(tài)的不銹鋼其表面被致密的氧化膜所覆蓋，這層氧化膜對內(nèi)部金屬起著保護(hù)作用，抑制金屬釋放電子的溶解過程，降低腐蝕速度，從而增加了不銹鋼的耐蝕性能。但在不同的酸中，由于鋼中所含合金元素的作用效果不同，耐蝕性能的表現(xiàn)也有所不同。在HNO這種氧化性酸中，Cr、V、Si能提高鋼的耐蝕性；在還原性酸(如HCI或HSQ)中，Ni的作用對耐蝕有利；對于HSQ,Cu的作用最好?？偟目磥恚?(M0在2%?3%時(shí)，在各類酸中，特別是在還原性酸中，能比較明顯地改善鋼的耐蝕性。五、不銹鋼的焊接性焊接不銹鋼時(shí)，如焊接工藝不當(dāng)或焊接材料選用不正確，會產(chǎn)生一系列缺陷，這樣將直接影響焊接接頭的性能和焊縫的質(zhì)量。1?焊接接頭的抗腐蝕性不銹鋼的焊接接頭在腐蝕性介質(zhì)中長期工作時(shí)，會產(chǎn)生3種腐蝕現(xiàn)象，即整體腐蝕、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕。晶間腐蝕和整體腐蝕見圖 12-4。整體腐蝕：任何不銹鋼是腐蝕性介質(zhì)作用下，其工作表面總會有腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生，這種腐蝕叫做整體腐蝕。不銹鋼由于具有良好的抗腐蝕性能，所以其整體腐蝕量并不大，并且和焊接也無關(guān)。晶間腐蝕：奧氏體不銹鋼在450?850C加熱時(shí)，會由于沿晶界沉淀出鉻的碳化物，致使晶粒周邊形成貧鉻區(qū)，在腐蝕介質(zhì)中即可沿晶粒邊界發(fā)生所謂晶間腐蝕。此時(shí)，外觀雖仍呈光澤，但因晶粒已失去聯(lián)系，敲擊時(shí)已失去金屬聲音。產(chǎn)生晶間腐蝕的不銹鋼，在受到應(yīng)力作用時(shí)，即會沿晶界斷裂，強(qiáng)度幾乎完全損失，是不銹鋼最危險(xiǎn)的一種破壞形式。晶間腐蝕可以分別產(chǎn)生在熱影響區(qū)、焊縫或熔合線上，在熔合線上產(chǎn)生的晶間腐蝕又稱為刀狀腐蝕。晶間腐蝕產(chǎn)生的原因：奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的原因是由于晶界處形成貧鉻區(qū)(鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于12%)而造成的。形成貧鉻區(qū)的原因是當(dāng)奧氏體不銹鋼處在450?850C溫度下，碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度大于鉻在奧氏體中的擴(kuò)散速度。室溫下碳在奧氏體中的溶解度很小，3(C)約為0.02%?0.03%，當(dāng)奧氏體鋼中的3(C)超過0.02%?0.03%時(shí)，碳就不斷地向奧氏體晶界擴(kuò)散，并和鉻化合形成碳化鉻[Cr23C5或(Cr、Fe)23C6]。但由于鉻比碳原子半徑大，擴(kuò)散速度小，來不及向晶界擴(kuò)散，晶界附近大量的鉻和碳化合成碳化鉻沉淀于晶界，當(dāng)其3(Cr)小于12%時(shí)，便造成奧氏體邊界的貧鉻區(qū)，從而失去抗腐蝕能力，在腐蝕介質(zhì)中使用，即會引起晶間腐蝕。防止晶間腐蝕的措施：①控制含碳量：奧氏體不銹鋼中含碳量增加時(shí)，在晶界形成的碳化鉻也隨之增多，晶間腐蝕的傾向增大，所以碳是造成晶間腐蝕的最有害元素。減少奧氏體不銹鋼中的含碳量，是防止晶間腐蝕最根本的辦法。若奧氏體不銹鋼中的3(Cr)小于0.02%?0.03%時(shí)，則碳全部都能溶解在奧氏體中，即使在450?850E溫度下，也不會形成貧鉻區(qū)，更不會產(chǎn)生晶間腐蝕。奧氏體不銹鋼根據(jù)含碳量不同，分成三個等級：一般含碳量［3(Cr)〈0.14%］、低碳級［3(Cr)<0.06%］和超低碳級［3(Cr)<0.03%］。因?yàn)槌蛫W氏體不銹鋼原則上不會產(chǎn)生晶間腐蝕，故焊接這類鋼時(shí)也可采用超低碳不銹鋼焊絲，如H00Cr21Ni10［3(Cr)<0.03%］。②添加穩(wěn)定劑：在鋼和焊接材料中加入鈦、鈮等與碳的親和力比鉻強(qiáng)的元素，能夠與碳結(jié)合成穩(wěn)定的碳化物，從而避免在奧氏體晶界造成貧鉻，對提高抗晶間腐蝕能力有十分良好的作用，常用的不銹鋼材和焊接材料都含有鈦和鈮，女口1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti鋼材、E347-16焊條、H0Cr20Ni10Ti焊絲等。③采用雙相組織：加入合金元素使接頭中形成奧氏體加鐵素體的雙相組織，減少和隔離奧氏體晶粒的連續(xù)晶界，也可以避免晶間腐蝕的產(chǎn)生。合金元素對不銹鋼組織的影響可以分為兩大類，奧氏體生成劑：N、Ni、C、CuCoMn等；鐵素體生成劑：V、MoWCr、NbTi、Si等。當(dāng)不銹鋼中的3(Cr)與3(Ni)之比大于1?8時(shí)，就會出現(xiàn)鐵素體組織。④焊后固溶處理：將焊件中熱到1050?1100C，使碳迅速溶入奧氏體中，然后迅速冷卻，形成穩(wěn)定的奧氏體組織。這種處理方法的缺點(diǎn)是，如果焊件接頭需要在危險(xiǎn)溫度區(qū)內(nèi)工作，則仍不可避免形成貧鉻區(qū)而產(chǎn)生晶間腐蝕。⑤減少焊接熱輸入：采用小電流、大焊速、短弧、多道焊；先焊一層的溫度待冷卻至 800C以下后再焊下一層；也可在焊件下加襯銅墊板，或直接澆水冷卻，以增加焊接接頭的冷卻速度。這樣可縮短焊接接頭在危險(xiǎn)溫度區(qū)停留的時(shí)間，防止晶間腐蝕。⑥均勻化處理：將焊接接頭加熱至850?900E，保溫2h,使奧氏體內(nèi)部的鉻有充分時(shí)間擴(kuò)散到晶界，使晶界處的3(Cr)又恢復(fù)大于12%，從而避免產(chǎn)生晶間腐蝕。應(yīng)力腐蝕：這是不銹鋼在靜應(yīng)力(內(nèi)應(yīng)力或外應(yīng)力)與腐蝕同時(shí)作用下發(fā)生的破壞現(xiàn)象。如18-8型不銹鋼，由于導(dǎo)熱性差，線膨脹系數(shù)大，所以焊后會產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力。防止應(yīng)力腐蝕的措施首先是要消除應(yīng)力，通常可用錘擊法來松弛殘余應(yīng)力，或者在低溫(低于300?350。C)進(jìn)行退火處理，也可以在高于850°C進(jìn)行退火處理；其次可以在18-8型不銹鋼焊縫中形成一定數(shù)量的鐵素體組織，使鐵素體阻礙裂紋的擴(kuò)展，從而提高焊縫金屬抗應(yīng)力腐蝕的能力。2?焊接接頭的熱裂紋熱裂紋是不銹鋼焊接時(shí)比較容易產(chǎn)生的一種缺陷，包括焊縫的縱向和橫向裂紋、弧坑裂紋、打底焊的焊根裂紋和多層焊的層間裂紋等，特別是含鎳量較高的奧氏體不銹鋼，更容易產(chǎn)生熱裂紋，這是由于奧氏體鋼含有能形成低熔點(diǎn)共晶的合金元素和雜質(zhì)，如碳、硫、磷、鎳等。防止不銹鋼產(chǎn)生熱裂紋的措施是通過焊接材料向焊縫中加入形成鐵素體的元素；采用雙相組織的焊條，使焊縫形成奧氏體和鐵素體雙相組織；在焊接工藝上，采用堿性焊條，選用小電流、快速焊、收弧時(shí)盡量填滿弧坑以及采用氬弧焊打底等工藝。3?焊接接頭的脆化(1)c相脆化。奧氏體或鐵素體不銹鋼在高溫(375?875C)長時(shí)間保溫(幾小時(shí)到幾百小時(shí))就會形成一種Fe-Cr金屬間化合物，即c相。c相的性能極硬而脆，且分布在晶界處，使不銹鋼的沖擊韌度大大下降而脆化。為了消除已經(jīng)生成的c相，恢復(fù)焊接接頭的韌度，可以把焊接接頭加熱到 1000?1050C,然后快速冷卻。c相在1Cr17Ni8鋼、1Cr18Ni9Ti鋼的焊縫中一般不產(chǎn)生。(2)475C脆性。它主要出現(xiàn)于3(Cr)>15%的鐵素體不銹鋼中，這種剛在350?500C內(nèi)長期停留(幾個小時(shí)到幾十個小時(shí))，就會使焊縫沖擊韌度大大下降，出現(xiàn)脆化，由于475C時(shí)脆化速度最快，故稱為475C脆化。焊接過程中不可避免地要經(jīng)歷這個溫度。已產(chǎn)生475C脆化的焊縫，可經(jīng)900C淬火消除。4?熔合線脆斷奧氏體不銹鋼在高溫下長期使用，在沿焊縫熔合線外幾個晶粒的地方會發(fā)生脆斷現(xiàn)象，此種現(xiàn)象稱為熔合線脆斷。在鋼中加入鉬能提高鋼材抗高溫脆斷的能力。六、奧氏體不銹鋼的焊接工藝奧氏體不銹鋼具有良好的焊接工藝，常用的焊接方法，都能適用。但是因?yàn)殡娫附舆^程的特點(diǎn)，會使奧氏體不銹鋼接頭的抗晶間腐蝕能力降低，并且在熔合線附近易產(chǎn)生嚴(yán)重的刀狀腐蝕，因此極少應(yīng)用。焊條電弧焊是焊接奧氏體不銹鋼最常用的焊接方法。這種焊接方法具有熱影響區(qū)小，易于保證焊接質(zhì)量，適應(yīng)各種焊接位置與不同板厚工藝要求的優(yōu)點(diǎn)。但這種方法生產(chǎn)率低，合金元素過渡系數(shù)小，更換焊條時(shí)，焊縫交接處的重復(fù)加熱會給接頭質(zhì)量帶來不利影響。(1)焊條的型號。奧氏體不銹鋼焊條有酸性鈦鈣型和堿性低氫鈉型兩大類。低氫鈉型焊條的抗熱裂性較好，但成形不如鈦鈣型焊條，抗腐性也較差。鈦鈣型焊條具有良好的工藝性能，生產(chǎn)中用得較普遍。根據(jù)國標(biāo) GB/T983-1995，不銹鋼焊條型號的編制方法如下：E___XXxx—xx1 1 1—表示藥皮類型、焊接位置及焊接電流種類I I 1—表示熔敖金屬中特殊要求的化學(xué)成分I 1 表示熔敖金屬化學(xué)成分分類代號1 表示焊條2)焊條的選擇。根據(jù)被焊不銹鋼的牌號選擇焊條(表12-20)。

表12-20焊接奧氏體不銹鋼時(shí)焊接材料的選用鋼號焊條型號（牌號）COAOH氬弧焊焊絲埋弧焊絲埋弧焊焊劑1Cr18Ni9E308-16(A101H1Cr9Ni9--)E308-15(A107)r~AnoH1Cr18Ni9TiE408-16(A101)E308-15(A107)r~QHHH1Cr19Ni9H1Cr9Ni9H0Cr20Ni1OTiHJ260HJ172Y1Cr18Ni9Se1Cr18Ni9Si3E316-1(A207)E316-1(A202NEH0CrNi12Mo2--00Cr17Ni14Mo2E316-16H00Cr19Ni12Mo2H00Cr19Ni12Mo2HJ260

(A202NE(3)焊接參數(shù)的選擇。焊接奧氏體不銹鋼時(shí)，應(yīng)控制熱輸入和層間溫度，以防止熱影響區(qū)晶粒長大及碳化物的析出。由于不銹鋼的電阻較大，焊接時(shí)產(chǎn)生的電阻熱較大，同樣直徑的焊條焊接電流值應(yīng)比低碳鋼焊條降低 20%左右,焊條長度也比碳素鋼焊條短，不然在焊接時(shí)會由于藥皮的迅速發(fā)紅失去保護(hù)而無法奧氏體不銹鋼焊條的藥皮有酸性和堿性兩種類型，但即使是使用酸性焊條，最好也選用直流反極性電源，因?yàn)榇藭r(shí)焊件是負(fù)極，溫度低，受熱少；此外，直流電源穩(wěn)定，也有利于保證焊縫直流。焊接奧氏體不銹鋼時(shí)不同焊接位置焊接電流的選擇見表12-21。表12-21焊接奧氏體不銹鋼時(shí)不同焊接位置焊接電流的選擇焊件厚度(mm焊條直徑(mm平焊焊接電流(A)立焊焊接電流(A)仰焊焊接電流(A)V 2330?502?2.52?350?8045?7550?802.5?3370?1003?53?480?14065?12075?1305?8490?1508?124?5100?80?13090?150165操作技術(shù)。焊接奧氏體不銹鋼時(shí)采用小的熱輸入，即采用電流?？焖俸?，不擺動，這樣可有效地防止晶間腐蝕、熱裂紋及變形的產(chǎn)生；一次焊成的焊縫不易過寬，最好不超過焊條直徑的3倍；多層焊時(shí)，每焊完一層要徹底清除焊渣，層間溫度應(yīng)低于60C,與腐蝕介質(zhì)接觸的焊縫，為防止由于過熱而產(chǎn)生晶間腐蝕，應(yīng)最后焊接；焊后可采取強(qiáng)制冷卻措施，加速接頭冷卻，焊接開始時(shí)，不要在焊件上隨便引弧，以免損傷焊件表面，影響其抗腐蝕性。七、鐵素體不銹鋼和馬氏體不銹鋼的焊接工藝1?鐵素體不銹鋼的焊接鐵素體不銹鋼的焊接性。鐵素體不銹鋼焊接時(shí)熱影響區(qū)晶粒急劇長大而形成粗大的鐵素體，由于鐵素體加熱時(shí)沒有轉(zhuǎn)變發(fā)生，這種晶粒粗化現(xiàn)象也不可能通過熱處理來改善，因而會造成明顯脆化的后果，而且也使冷裂紋傾向加大。焊接鐵素體不銹鋼時(shí)，在溫度高于1000c的熔合線附近快速冷卻時(shí)會產(chǎn)生晶間腐蝕，但經(jīng)650?850C加熱并隨后緩冷就可以加以消除。(2)鐵素體不銹鋼的焊接工藝。鐵素體不銹鋼只采用焊條電弧焊進(jìn)行焊接。為了減小475C脆化，避免焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋，焊前可以預(yù)熱，預(yù)熱溫度為 70?150C;焊接時(shí)，盡量縮短在430?480C之間的加熱或冷卻時(shí)間；為防止過熱，盡量減少熱輸入，例如焊接時(shí)采用小電流、快速焊，焊條最好不要擺動，盡量減少焊縫截面，不要連續(xù)焊，即待前一道焊縫冷卻到預(yù)熱溫度時(shí)再焊下一道焊縫，多層焊時(shí)要控制層間溫度；對于厚度大的焊件，為減少焊接應(yīng)力，每道焊縫焊完后，可用小錘輕輕敲擊；焊后常在700?750C之間退火處理，這種焊后熱處理可以改善接頭韌性及塑性。但應(yīng)注意，高鐵素體鋼在550?820C長期加熱時(shí)，將會析出c相，不僅使鋼脆化，還可降低耐蝕性。一旦發(fā)生 c相析出后，通過820C以上的加熱再使c相溶解，可消除c相脆化作用。焊接鐵素體不銹鋼用焊條見表 12-22o表12-22焊接鐵素體不銹鋼用焊條鋼的牌號對接頭性能的要求選用焊條型號(牌號)預(yù)熱及熱處理00612耐硝酸及耐熱E430-16(G302)1Cr151Cr17Mo提冋焊縫塑性E308-15(A107)不預(yù)熱，不熱處理

E316-15(A207)Y1Cr17抗氧化性E309-15(A307)不預(yù)熱，焊后760?780r回火1CM7提冋焊縫塑性E310-16(A402)E310-15(A407)E310MO-16(A412)不預(yù)熱，不熱處理2?馬氏體不銹鋼的焊接(1)馬氏體不銹鋼的焊接性。馬氏體不銹鋼有較大的晶粒粗化傾向，特別是多數(shù)馬氏體鋼，其成分特點(diǎn)使其組織往往處在馬氏體 -鐵素體的邊界上，在冷卻速度較小時(shí)，近縫區(qū)就會出現(xiàn)粗大的鐵素體和碳化物組織，因而使塑性和韌性顯著下降；若冷卻速度過大時(shí)，由于產(chǎn)生粗大的馬氏體組織，塑性和韌性也要下降，所以，焊接時(shí)冷卻速度的控制很重要。因?qū)嵝圆?，馬氏體不銹鋼焊接時(shí)的殘余應(yīng)力也大，容易產(chǎn)生冷裂紋。有氫存在時(shí)，馬氏體不銹鋼還會產(chǎn)生更為危險(xiǎn)的氫致延遲裂紋。鋼中含碳量越高，冷裂紋傾向也越大。馬氏體不銹鋼有較大的淬硬傾向。另外，馬氏體不銹鋼也有 475C脆性。預(yù)熱和控制層間溫度是防止裂紋的主要手段，焊后熱處理可改善接