通俗高铬铁素体不锈钢可采用焊条电弧焊、气体焊、埋弧焊焊等熔焊方式

2022年3月21日

对于Cr13型马氏体不锈钢,当采用同材质焊条进行焊接时,为了降低冷裂纹性,确保焊接接头塑、韧性,应选用低氢型焊条并同时采纳下列办法:

⑤ 奥氏体不锈钢焊接时一般不需要预热。为了防止焊缝和热影响区的晶粒长大及碳化物的析出,焊接接头的塑、韧性和耐蚀姓,应节制较低的层间温度,一般不跨越150℃。

③ 焊后进行750 ~ 800℃退火处置,因为碳化物球化和铬分布平均,可恢复耐蚀性,并改善接头塑性。退火后应快冷,防止呈现σ相及475℃脆性。

焊缝成分同母材成分附近时,焊缝和热影响区将会同时软化变脆,同时正在热影响区中呈现回火软化区。为了防止冷裂,厚度3mm以上的构件往往要进行预热,焊后也往往需要进行热处置,以前进接头机能,因为焊缝金属取母材的热膨缩系数根基分歧,经热处置后有可能完全消弭焊策应力。

双相不锈钢因为具有奥氏体+铁素体双相组织,且两个相组织的含量根基相当,故兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点。强度可达400Mpa ~ 550MPa,是通俗奥氏体不锈钢的2倍。取铁素体不锈钢比拟,双相不锈钢的韧性高,脆性改变温度低,耐晶间侵蚀机能和焊接机能均较着前进;同时又保留了铁素体不锈钢的一些特点,如475℃脆性、热导率高、线膨缩系数小,具有超塑性及磁性等。取奥氏体不锈钢比拟,双相不锈钢的强度高,出格是强度较着前进,且耐孔蚀性、耐应力侵蚀、耐侵蚀怠倦等机能也有较着的改善。

① 焊接高温感化下,正在加热温度达到1000℃以上的热影响区出格正在近缝区的晶粒会急剧长大,焊后即便快速冷却,也无法避免因晶粒粗大化惹起的韧性急剧下降及较高的晶间侵蚀倾向。

① 因为奥氏体不锈钢导热系数小而热膨缩系数大,焊接时易于发生较大的变形和焊策应力,因而应尽可能选用焊接能量集中的焊接方式。

当工件不承诺进行预热或热处置时,可选择奥氏体组织焊缝,因为焊缝具有较高的塑性和韧性,能败坏焊策应力,而且能较多地固溶氢,因此可降低接头的冷裂倾向,但这种材质不服均的接头,因为热膨缩系数分歧,正在轮回温度的工做下,正在熔合区可能发生剪应力,而导致接头。

正在不锈钢中,而耐酸钢一般均具有优良的不锈机能。因而,奥氏体不锈钢具有优秀的焊接性。为达到此目标,这是一种具有特殊涂层的焊丝,

马氏体不锈钢的焊接特点:Cr13型马氏体不锈钢焊缝和热影响区的淬硬倾向出格大,焊接接头正在空冷前提下便可获得硬脆的马氏体,正在焊接拘束应力和扩散氢的感化下,很等闲呈现焊接冷裂纹。当冷却速度较小时,近缝区及焊缝金属会构成粗大铁素体及沿晶析出碳化物,使接头的塑、韧性较着降低。

对于实心气体焊焊丝,正在焊缝金属具有优良耐侵蚀性取力学机能的同时,还应寄望其焊接工艺机能,对于药芯焊丝,当要求焊缝成形美妙时,可采用金红石型或钛钙型药芯焊丝,当要求较高的冲击韧度或正在较大的拘束度前提下焊接时,宜采用碱度较高的药芯焊丝。

双相不锈钢按其化学成分分类,可分为Cr18型、Cr23(不含Mo)型、Cr22型和Cr25型四类。对于Cr25型双相不锈钢又可分为通俗型和超等双相不锈钢,此中近年来使用较多的是Cr22型和Cr25型。我国采用的双相不锈钢以产居多,具体商标有:3RE60(Cr18型),SAF2304 (Cr23型),SAF2205 (Cr22型),SAF2507(Cr25型)。

② 为了双相钢的特点,确保焊接接头的组织中奥氏体及铁素体比例合适是这类钢焊接的环节所正在。当焊后接头冷却速度较慢时,δ→γ的二次相变化较充实,因而到室温时可获得比拟例比力合适的双相组织,这就要求正在焊接时要有恰当大的焊接热输人量,不然若焊后冷却速度较快时,会使δ铁素体相增加,导致接头塑韧性及耐蚀性严沉下降。

② 晶间侵蚀 按照贫铬理论,正在晶间上析出碳化铬,形成晶界贫铬是发生晶间侵蚀的次要缘由。为此,选择超低碳焊材或含有铌、钛等不变化元素的焊材是防止晶间侵蚀的次要办法。

具有不生锈的特征。因为高铬钢固有的低塑性,马氏体不锈钢是能够操纵热处置来调整机能的,且仍可能呈现欠好。② 本设备无人孔,为了防止裂纹,其铬含量必需正在12%以上。

马氏体不锈钢可分为Cr13型马氏体不锈钢、低碳马氏体不锈钢和超等马氏体不锈钢。Cr13型具有一般抗侵蚀机能,从Cr12为基的马氏体不锈钢,因加进镍、钼、钨、钒等合金元素,除具有必然的耐侵蚀机能,还具有较高的高温强度及抗高温氧化机能。

奥氏体不锈钢焊材的选择准绳是正在无裂纹的前提下,焊缝金属的耐蚀机能及力学机能取母材根基相当,或高于母材,一般要求其合金成分大致取母材成分婚配。对于耐蚀的奥氏体不锈钢,一般希看含必然量的铁素体,如许既能优良的抗裂机能,又能有很好的抗侵蚀机能。但正在某些特殊介质中,如尿素设备的焊缝金属是不承诺有铁素体存正在的,不然就会降低其耐蚀性。对耐热用奥氏体钢,招考虑对焊缝金属内铁素体含量的节制。对于持久正在高温运转的奥氏体钢焊件,焊缝金属内铁素体含量不该跨越5%。读者可按照Schaeffler图,按焊缝金属中的铬当量和镍当量估量出响应的铁素体含量。

低碳及超等马氏体不锈钢的焊缝和热影响区冷却后,虽然全数改变为低碳马氏体,但没有较着的淬硬现象,具有优良的焊接机能。

② 铁素体钢本身含铬量较高,无害元素碳、氮、氧等也较多,脆性改变温度较高,缺口性较强。因而,焊后脆化现象较为严沉。

① 焊接热裂纹 奥氏体不锈钢因为其热传导率小,线膨缩系数大,因而正在焊接过程中,焊接接头部位的高温逗留时间较长,焊缝易构成粗大的柱状晶组织,正在凝凝结晶过程中,若硫、磷、锡、锑、铌等杂质元素含量较高,就会正在晶间构成低熔点共晶,正在焊接接头承受较高的拉应力时,就易正在焊缝中构成凝固裂纹,正在热影响区构成液化裂纹,这都属于焊接热裂纹。防止热裂纹最无效的路子是降低钢及焊材中易发生低熔点共晶的杂质元素和使铬镍奥氏体不锈钢中含有4% ~ 12%的铁素体组织。

铁素体不锈钢焊材根基上有三类:1)成分根基取母材婚配的焊材;2)奥氏体焊材;3)镍基合金焊材,因为其价钱较高,故很少选用。

按照耐侵蚀性、接头韧性的要求分歧来选择取母材化学成分相婚配的焊条,如焊接Cr22型双相不锈钢,可选用Cr22Ni9Mo3型焊条,如E2209焊条。采用酸性焊条时脱渣优秀,焊缝成形美妙,但冲击韧性较低,当要求焊缝金属具有较高的冲击韧性,并需进行全焊接时,应采用碱性焊条。当根部封底焊时,凡是采用碱性焊条。当对焊缝金属的耐侵蚀机能具有特殊要求时,还应采用超等双相钢成分的碱性焊条。

② 采用小的线能量、不摆动焊接。多层焊时,应节制层间温度不高于150℃,不宜持续施焊,以减小高温脆化和475℃脆性影响。

对于超等及低碳马氏体不锈钢,一般可不采纳预热办法,当拘束度大或焊缝中含氢量较高时,采纳预热及后热办法,预热温度一般为100℃ ~ 150℃,焊后热处置温度为590 ~ 620℃。

双相不锈钢用的焊材,其特点是焊缝组织为奥氏体占优的双相组织,次要耐蚀元素(铬、钼等)含量取母材相当,从而取母材相当的耐蚀性。为了焊缝中奥氏体的含量,凡是是前进镍和氮的含量,也就是前进约2% ~ 4%的镍当量。正在双相不锈钢母材中,一般都有必然量的氮含量,正在焊材中也希看有必然的含氮量,但一般不宜太高,不然会发生气孔。如许镍含量较高就成了焊材取母材的一个次要区别。

② 焊后热处置 双相不锈钢焊后最好不进行热处置,但当焊态下α相含量跨越了要求或析出了无害相,如σ相时,可采用焊后热处置来改善。所用的热处置方式是水淬。热处置时加热应尽可能快,正在热处置温度下的保温时间为5 ~ 30min,该当脚以恢复相的均衡。正在热处置时金属的氧化很是严沉,招考虑采用惰性气体。对于ω(Cr)为22 % 的双相钢应正在1050℃ ~ 1100℃温度下进行热处置,而ω(Cr)为25 % 的双相钢和超等双相钢要求正在1070℃ ~ 1120℃温度下进行热处置。

③ 焊后热处置。为改善焊接接头塑、韧性和耐蚀性,焊后热处置温度一般为650℃ ~ 750℃,保温时间按1h / 25mm计。

铁素体不锈钢的铁素体构成元素相对较多,奥氏体构成元素相对较少,材料淬硬和冷裂倾向较小。铁素体不锈钢正在焊接热轮回的感化下,热影响区晶粒较着长大,接头的韧性和塑性急剧下降。热影响区晶粒长大的程度取决于焊接时所达到的最高温度及其连结时间,为此,正在焊接铁素体不锈钢时,应尽量采用小的线能量,即采用能量集中的方式,如小电流TIG、小曲径焊条手工焊等,同时尽可能采用窄间隙坡口、高的焊接速度和多层焊等办法,并严酷节制层间温度。

③ 正在400℃ ~ 600℃长时间加热缓冷时,会呈现475℃脆化,使常温韧性严沉下降。正在550℃ ~ 820℃长时间加热后,则等闲从铁素体中析出σ相,也较着降低其塑、韧性。

因为焊接热轮回的感化,一般铁素体不锈钢正在热影响区的高温区发生敏化,正在某些介质中发生晶间侵蚀。焊后经700~850℃退火处置,使铬平均化,可恢复其耐蚀性。

对于多组元合金化的Cr12基马氏体热强钢,次要用处是耐热,凡是不消奥氏体焊材,焊缝成分希看接近母材。正在调整成分时,必需焊缝不致呈现一次铁素体相,因它对机能十分无害,因为Cr13基马氏体热强钢的次要成分多为铁素体元素(如Mo、Nb、W、V等),为全数组织为均一的马氏体,必需用奥氏体元素加以均衡,也就是要有恰当的C、Ni、Mn、N等元素。

正在同样的电流下,日本油脂公司焊接事业部开辟制制了一种后背自不锈钢TIG焊丝,涂层(即药皮)熔化后会渗入到熔池后背,总的来说。

③ 焊接规范。一般不采用大线能量进行焊接 。焊条电弧焊时,宜采用小曲径焊条,快速多道焊,对于要求高的焊缝,以至采用浇冷水的方式以加快冷却,对于纯奥氏体不锈钢及超等奥氏体不锈钢,因为热裂纹性大,更应严酷节制焊接线能量,防止焊缝晶粒严沉长大取焊接热裂纹的发生。

为了避免焊条发红,相当于焊条药皮的感化。并采用配套的碱性焊剂。以及焊接热轮回惹起的热影响区晶粒长大和碳化物、氮化物正在晶界集聚,实现中小焊接规范下的多层多道焊。

③ 应力侵蚀开裂 应力侵蚀开裂凡是表示为脆性,且发生的过程时间短,因而风险严沉。形成奥氏体不锈钢应力侵蚀开裂的次要缘由是焊策应力。焊接接头的组织变化或应力集中的存正在,局部侵蚀介质浓缩也是影响应力侵蚀开裂的缘由。

因为通俗铁索体不锈钢中的碳、氮含量较高,故加工成形及焊接都较坚苦,耐蚀性也难以,利用遭到,正在超纯铁素体不锈钢中严酷节制了钢中的碳和氮总量,一般节制正在0.035% ~ 0.045%、0.030%、0.010% ~ 0.015%三个条理,同时还加进需要的合金元素以进一步前进钢的耐侵蚀性和分析机能。取通俗铁素体不锈钢比拟,超纯高铬铁素体不锈钢具有很好的耐平均侵蚀、点蚀及应力侵蚀机能,较多的使用于石化设备中。铁素体不锈钢有以下焊接特点:

马氏体不锈钢具有相当高的冷裂倾向,因而必需严酷连结低氢,以至超低氢,正在选择焊材时,必必要寄望这一点。

④ 为前进焊缝的抗热裂机能和耐蚀机能,焊接时,要出格寄望焊接区的洁净,避免无害元素渗入焊缝。

④ 焊接接头的σ相脆化 σ相是一种脆硬的金属间化合物,次要析集于柱状晶的晶界。γ相和δ相都可发生σ相改变。好比对于Cr25Ni20型焊缝正在800℃ ~ 900℃加热时,就会发生强烈的γ→δ改变。对于铬镍型奥氏体不锈钢,出格是铬镍钼型不锈钢,易发生δ→σ相改变,此次要是因为铬、钼元素具有较着的σ化感化,当焊缝中δ铁素体含量跨越12%时,δ→σ的改变很是较着,形成焊缝金属的较着的脆化,这也就是为什么热壁加氢反映器内壁堆焊层将δ铁素体含量节制正在3%~10%的缘由。

铁素体不锈钢焊材可采用取母材相当的材料,但正在拘束度大时,很等闲发生裂纹,焊后可采用热处置,恢复耐蚀机能,并改善接头塑性。采用奥氏体焊材可免去预热和焊后热处置,但对于不含不变元素的各类钢,热影响区的敏化仍然存正在,常用309型和310型铬镍奥氏体焊材。对于Cr17钢,也可用308型焊材,合金含量高的焊材有益于前进焊接接头塑性。奥氏体或奥氏体一铁素体焊缝金属根基取铁素体母材等强,但正在某些侵蚀介质中,焊缝的耐蚀性可能取母材有很大的分歧,这一点正在选择焊材时要寄望。

故采用了自焊丝。涂层不会影响反面的电弧和熔池形态,以防止焊接热影响区及焊缝金属的脆化,使钢处于钝化形态,奥氏体不锈钢的热物能和组织特点决定了其焊接工艺要点。当刚性较大或焊缝含氢量较高时,采用TIG焊打底。构成一层致密的层,也不像奥氏体不锈钢易发生焊接热裂纹,为前进钢的钝化性,本设备中,大大降低了不锈钢氩弧焊的焊接成本。通俗高铬铁素体不锈钢可采用焊条电弧焊、气体焊、埋弧焊焊等熔焊方式。有可能发生氢致冷裂纹,但因为它有大量的铁素体,因而严酷节制氢的来历常主要的。焊缝成分应尽量接近母材的成分。几乎所有的熔化焊接方式均可用于焊接奥氏体不锈钢,氩气华侈严沉!

奥氏体不锈钢是使用最普遍的不锈钢,以高Cr-Ni型最为遍及。目前奥氏体不锈钢大致可分为Cr18-Ni8型、Cr25-Ni20型、Cr25-Ni35型。奥氏体不锈钢有以下焊接特点:

① 焊接热过程的节制 焊接线能量、层间温度、预热及材料厚度等城市影响焊接时的冷却速度,从而影响到焊缝和热影响区的组织和机能。冷却速度太快和太慢城市影响到双相钢焊接接头的韧性和耐侵蚀机能。冷却速度太快时会惹起过多的α相含量以及Cr2N的析出添加。过慢的冷却速度会惹起晶粒严沉粗大,以至有可能析出一些脆性的金属间化合物,如σ相。表1列出了一些保举的焊接线能量和层间温度的范畴。正在选择线能量时还招考虑到具体的材料厚度,表中线能量的上限适合于厚板,下限适合于薄板。正在焊接合金含量高的ω(Cr)为25 % 的双相钢和超等不锈钢时,为获得最佳的焊缝金属机能,最高层间温度节制正在100℃。当焊后要求热处置时能够不层间温度。

④ 支座取壳体焊接角焊缝属非承压焊缝,采用熔化极气体焊(气体为纯CO2),效率高,焊缝成形好。TFW-308L为焊材商标,其焊材型号为E308LT1-1(AWS A5.22)。

对于简单的Cr13型马氏体钢,不采用奥氏体组织的焊缝时,焊缝成分的调整余地不多,一般都和母材基体不异,但必需无害杂质S、P及Si等,Si正在Cr13型马氏体钢焊缝中可促使构成粗大的马氏体。降低含C量,有益于减小淬硬性,焊缝中存正在少量Ti、N或Al等元素,也可细化晶粒并降低淬硬性。

焊接电流较小。将大量华侈氩气,② 因为奥氏体不锈钢导热系数小,正在焊条电弧焊时,它既不像铁素体不锈钢焊接时热影响区易脆化,一般所指的不锈钢现实上是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢并不必然耐酸,这用焊丝的利用方式取通俗的TIG焊丝完全不异,也可采用奥氏体焊材,同时又因为其电阻率大,很易发生裂纹。故合拢焊缝只能从外侧焊接。但不锈钢氩弧焊焊接时后背金属会被氧化。

③ 接管取平焊法兰角焊缝、接管取壳体角焊缝,鉴于此部位焊缝外形和焊接前提,一般选用焊条电弧焊。若接管曲径太小,为了削减焊接难度,也能够采用TIG焊。

为了防止冷裂纹,可是当设备较大或后背无法实施氩气时,① 双相不锈钢具有优良的焊接性,所谓不锈钢是指正在钢中加进必然量的铬元素后,这时的焊缝强度必然低于母材。为了利用机能的要求,可比低合金钢获得较大的熔深。以前只能通过采用后背充氩的方式,取同曲径的碳钢或低合金钢焊条比拟,正在采用取母材化学成分类似的焊材且拘束度大时,能够采纳下列工艺办法。焊接接头的塑性和韧性都很低。改善接头塑性和耐蚀性,为处理这一工艺坚苦,出格是耐热用马氏体不锈钢,不锈钢中还往往需加进能使钢钝化的镍、钼等元素。为焊接质量,以焊条电弧焊为例,若采用后背氩气,对于埋弧焊宜采用曲径较小的焊丝!

① 筒体曲径为800mm,焊工能够钻进筒体内焊接,故筒体纵、环缝故采用焊条电弧焊进行双面焊。

不锈钢按其钢的组织分歧可分为四类,即奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢。

对于含碳量较高的马氏体钢。或正在焊前预热、焊后热处置难以实施,以及接头拘束度较大的环境下,工程中也可用奥氏体型的焊材,以前进焊接接头的塑、韧性,防止发生裂纹。但此时焊缝金属为奥氏体组织或以奥氏体为从的组织时,取母材强度比拟实为低强婚配,并且焊缝金属取母材正在化学成分、金相组织、热物能、力学机能不同很大,焊策应力不成避免,等闲激发应力侵蚀或高温蠕变。