雙相不銹鋼的焊接

 雙相不銹鋼由于具有奧氏體+鐵素體雙相組織,且兩個(gè)相組織的含量基本相當(dāng),故兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)。屈服強(qiáng)度可達(dá)400Mpa ~ 550MPa,是普通奧氏體不銹鋼的2倍。與鐵素體不銹鋼相比,雙相不銹鋼的韌性高,脆性轉(zhuǎn)變溫度低,耐晶間腐蝕性能和焊接性能均明顯進(jìn)步;同時(shí)又保存了鐵素體不銹鋼的一些特點(diǎn),如475℃脆性、熱導(dǎo)率高、線膨脹系數(shù)小,具有超塑性及磁性等。與奧氏體不銹鋼相比,雙相不銹鋼的強(qiáng)度高,特別是屈服強(qiáng)度明顯進(jìn)步,且耐孔蝕性、耐應(yīng)力腐蝕、耐腐蝕疲憊等性能也有明顯的改善。

      雙相不銹鋼按其化學(xué)成分分類,可分為Cr18型、Cr23(不含Mo)型、Cr22型和Cr25型四類。對(duì)于Cr25型雙相不銹鋼又可分為普通型和超級(jí)雙相不銹鋼,其中近年來應(yīng)用較多的是Cr22型和Cr25型。我國(guó)采用的雙相不銹鋼以瑞典產(chǎn)居多,具體牌號(hào)有:3RE60(Cr18型),SAF2304 (Cr23型),SAF2205 (Cr22型),SAF2507(Cr25型)。

 雙相不銹鋼的焊接特點(diǎn)

      ① 雙相不銹鋼具有良好的焊接性,它既不像鐵素體不銹鋼焊接時(shí)熱影響區(qū)易脆化,也不像奧氏體不銹鋼易產(chǎn)生焊接熱裂紋,但由于它有大量的鐵素體,當(dāng)剛性較大或焊縫含氫量較高時(shí),有可能產(chǎn)生氫致冷裂紋,因此嚴(yán)格控制氫的來源是非常重要的。

      ② 為了保證雙相鋼的特點(diǎn),確保焊接接頭的組織中奧氏體及鐵素體比例合適是這類鋼焊接的關(guān)鍵所在。當(dāng)焊后接頭冷卻速度較慢時(shí),δ→γ的二次相變化較充分,因此到室溫時(shí)可得到相比例比較合適的雙相組織,這就要求在焊接時(shí)要有適當(dāng)大的焊接熱輸人量,否則若焊后冷卻速度較快時(shí),會(huì)使δ鐵素體相增多,導(dǎo)致接頭塑韌性及耐蝕性嚴(yán)重下降。

雙相不銹鋼焊材選用

      雙相不銹鋼用的焊材,其特點(diǎn)是焊縫組織為奧氏體占優(yōu)的雙相組織,主要耐蝕元素(鉻、鉬等)含量與母材相當(dāng),從而保證與母材相當(dāng)?shù)哪臀g性。為了保證焊縫中奧氏體的含量,通常是進(jìn)步鎳和氮的含量,也就是進(jìn)步約2% ~ 4%的鎳當(dāng)量。在雙相不銹鋼母材中,一般都有一定量的氮含量,在焊材中也希看有一定的含氮量,但一般不宜太高,否則會(huì)產(chǎn)生氣孔。這樣鎳含量較高就成了焊材與母材的一個(gè)主要區(qū)別。

      根據(jù)耐腐蝕性、接頭韌性的要求不同來選擇與母材化學(xué)成分相匹配的焊條,如焊接Cr22型雙相不銹鋼,可選用Cr22Ni9Mo3型焊條,如E2209焊條。采用酸性焊條時(shí)脫渣優(yōu)良,焊縫成形美觀,但沖擊韌性較低,當(dāng)要求焊縫金屬具有較高的沖擊韌性,并需進(jìn)行全位置焊接時(shí),應(yīng)采用堿性焊條。當(dāng)根部封底焊時(shí),通常采用堿性焊條。當(dāng)對(duì)焊縫金屬的耐腐蝕性能具有特殊要求時(shí),還應(yīng)采用超級(jí)雙相鋼成分的堿性焊條。

      對(duì)于實(shí)心氣體保護(hù)焊焊絲,在保證焊縫金屬具有良好耐腐蝕性與力學(xué)性能的同時(shí),還應(yīng)留意其焊接工藝性能,對(duì)于藥芯焊絲,當(dāng)要求焊縫成形美觀時(shí),可采用金紅石型或鈦鈣型藥芯焊絲,當(dāng)要求較高的沖擊韌度或在較大的拘束度條件下焊接時(shí),宜采用堿度較高的藥芯焊絲。

      對(duì)于埋弧焊宜采用直徑較小的焊絲,實(shí)現(xiàn)中小焊接規(guī)范下的多層多道焊,以防止焊接熱影響區(qū)及焊縫金屬的脆化,并采用配套的堿性焊劑。

 雙相不銹鋼的焊接要點(diǎn)

      ① 焊接熱過程的控制 焊接線能量、層間溫度、預(yù)熱及材料厚度等都會(huì)影響焊接時(shí)的冷卻速度,從而影響到焊縫和熱影響區(qū)的組織和性能。冷卻速度太快和太慢都會(huì)影響到雙相鋼焊接接頭的韌性和耐腐蝕性能。冷卻速度太快時(shí)會(huì)引起過多的α相含量以及Cr2N的析出增加。過慢的冷卻速度會(huì)引起晶粒嚴(yán)重粗大,甚至有可能析出一些脆性的金屬間化合物,如σ相。表1列出了一些推薦的焊接線能量和層間溫度的范圍。在選擇線能量時(shí)還應(yīng)考慮到具體的材料厚度,表中線能量的上限適合于厚板,下限適合于薄板。在焊接合金含量高的ω(Cr)為25 % 的雙相鋼和超級(jí)不銹鋼時(shí),為獲得最佳的焊縫金屬性能,建議最高層間溫度控制在100℃。當(dāng)焊后要求熱處理時(shí)可以不限制層間溫度。

      ② 焊后熱處理 雙相不銹鋼焊后最好不進(jìn)行熱處理,但當(dāng)焊態(tài)下α相含量超過了要求或析出了有害相,如σ相時(shí),可采用焊后熱處理來改善。所用的熱處理方法是水淬。熱處理時(shí)加熱應(yīng)盡可能快,在熱處理溫度下的保溫時(shí)間為5 ~ 30min,應(yīng)該足以恢復(fù)相的平衡。在熱處理時(shí)金屬的氧化非常嚴(yán)重,應(yīng)考慮采用惰性氣體保護(hù)。對(duì)于ω(Cr)為22 % 的雙相鋼應(yīng)在1050℃ ~ 1100℃溫度下進(jìn)行熱處理,而ω(Cr)為25 % 的雙相鋼和超級(jí)雙相鋼要求在1070℃ ~ 1120℃溫度下進(jìn)行熱處理。

 

 

 

來源：網(wǎng)絡(luò)

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