奧氏體不銹鋼在物理性能、化學成分等方面與結構鋼存在較大差異,因而奧氏體不銹鋼焊接工藝有其特點。


1. 焊接方法及規范選擇


  奧氏體不銹鋼可用鎢極氬弧焊(TIG)、熔化極氬弧焊(MIG)、等離子弧焊(PAW)及埋弧焊(SAW)等方法進行焊接。


  奧氏體不銹鋼焊接,因為其熔點低、熱導率小、電阻系數大,焊接時母材和焊接材料都容易被加熱、熔化,所以使用的焊接電流比較小,只是普通碳鋼的80%左右。同時應采用窄焊縫、窄焊道,減少高溫停留時間,防止碳化物析出影響耐腐蝕性,減少焊縫收縮應力,降低熱裂紋敏感性。


2. 奧氏體不銹鋼焊接材料的選擇


 奧氏體不銹鋼品種多,使用環境復雜多變,焊接材料的選擇是一項謹慎而又重要的工作。奧氏體不銹鋼選擇焊接材料的主要依據是:根據母材的主要化學成分選擇焊材。


  ①. 填充金屬如焊條、焊絲等,應根據被焊材料的品種、規格及配合的不同焊接工藝來選用。表6-3列出在采用鎢極氬弧焊、熔化極氬弧焊、等離子弧焊及埋弧焊時,常用的奧氏體不銹鋼焊絲型號。


  ②. 焊材的成分,特別是焊接材料中的Cr、Ni合金元素要高于母材,例如18-8焊接采用19-9焊接材料等。


  ③. 在可能的條件下,應采用含有少量(4%~12%)鐵素體的焊接材料,保證焊縫良好的抗裂性能。


  ④. 焊縫中不允許或不可能存在鐵素體相時,焊材應選用含Mo、Mn等合金元素的焊接材料。


  ⑤. 焊材的C、S、P、Si、Nb應盡可能低,特別是C、S、P等元素。Nb在純奧氏體焊縫中會引起凝固裂紋,但焊縫中有少量鐵素體,可以有效地避免。


  ⑥. 焊后需要進行穩定化或消除應力處理的焊接結構,通常選用含Nb的焊接材料。如06Cr18Ni10Nb、06Cr18Nil2Mo2Nb等。常用藥芯焊絲型號及化學成分(%),見表6-4。


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  藥芯焊絲用保護氣體,見表6-5。


  埋弧焊常于奧氏體不銹鋼中厚板的焊接,有時也可用于薄板焊接。在埋弧焊焊接過程中,Cr、Ni元素的燒損可通過焊劑和焊絲中合金元素的過渡得到補充。由于埋弧焊的熔深大,應注意防止焊縫中心區熱裂紋的產生和熱影響區耐腐蝕性的降低。


  奧氏體不銹鋼熱裂敏感性大,這就要求焊縫金屬成分大致與母材成分匹配,同時應控制焊縫中鐵素體的含量。對長期在高溫下工作的焊件,焊縫中鐵素體含量應不大于5%.大多數奧氏體不銹鋼可采用埋弧焊焊接,焊絲應選用低Si、低S、低P,成分與母材相近的焊絲。對Cr、Ni含量大于20%的奧氏體不銹鋼,為提高其抗裂性能,可選用高Mn(6%~8%)焊絲,焊劑應選用堿性或中性焊劑,以防止向焊縫中增Si。奧氏體不銹鋼專用焊劑增Si極少,還可以向焊縫過渡合金,補償合金元素的燒損,可以滿足焊縫性能和化學成分的要求。奧氏體不銹鋼埋弧焊焊接時,應注意選擇較細的焊絲和較小的焊接線能量。



3. 焊接奧氏體不銹鋼時的注意要點


  ①. 打磨所使用的砂輪片只能專用于打磨不銹鋼;所用的鋼絲刷及清除焊渣的工具一律皆由不銹鋼制成;不銹鋼件表面不允許暴露在火焰加工處,否則將損壞不銹鋼的耐腐蝕性。


  ②. 焊接操作時,應用短弧。在用氣體保護焊時,惰性氣體保護必須良好。當用實芯焊絲作為熔化極焊接不銹鋼時,保護氣體不宜用含CO2的混合氣;而藥芯焊絲由于有渣保護,不會因CO2氣而增加焊縫的含碳量。


  ③. 一般不預熱,只有特別厚的構件在焊接前才預熱100~150℃.


  ④. 在焊接中,層間溫度應嚴格控制(≤150℃).


  ⑤. 應盡可能用較小的線能量進行焊接。


  ⑥. 反面成型的氣體保護焊,焊根側必須用還性氣體或純氬保護。


  ⑦. 考慮到確保焊縫中經計算后預先確定的鐵素體含量,應當用鐵素體測定儀復測焊縫中的實際鐵素體含量。一般母材的熔化量應控制在整個焊縫斷面面積的35%以下。


  ⑧. 對于加入穩定劑以穩定碳的奧氏體不銹鋼,建議用超低碳不含穩定劑的填充材料,反之亦然,以防止晶間腐蝕。


  ⑨. 由于奧氏體不銹鋼受熱變形大,應加強焊件夾緊與定位焊。


  ⑩. 不允許在工件坡口處有電弧擦傷母材的痕跡。


  ?. 為確保焊接接頭的耐腐蝕性,其表面應呈光亮狀;殘渣、焊縫的顏色等皆應去除,去除的辦法是砂輪打磨、酸洗、噴丸、刷洗或拋光。因為表面愈平整光滑,其耐蝕性就愈高。表面酸洗可用相應酸洗液或酸洗膏,在其規定的時間內完成酸洗,再用清潔水加以沖洗。在去除焊后的顏色時,最好的辦法是用石英砂進行噴丸處理。


  ?. 修復焊前,修焊處表面也應酸洗。酸洗之后應對表面進行鈍化處理,然后用清水沖洗干凈,方可進行修復焊接。


  ?. 噴丸處理時只允許用石英砂或不銹鋼丸粒。經噴丸處理后的表面有金屬光澤,但表面過于粗糙者,應再做酸洗、鈍化處理。


  ?. 在焊接中,為加快焊縫冷卻速度,推薦采用起淬冷作用的銅墊塊。


  奧氏體不銹鋼埋弧焊焊絲及焊劑選用,見表6-3。


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