㈠ 不锈钢管(奥氏体)焊接特点和方法是什么
不锈钢管(奥氏体)焊接特点和方法是什么?
答:
一)奥氏体不锈钢管焊接特点:
奥氏体不锈钢具有良好的可焊性,但焊接材料或焊接工艺不正确时,会出现以下缺陷:
1.晶问腐蚀
(1)晶间腐蚀产生原因
晶问腐蚀发生于晶粒边界,所以叫晶问腐蚀。它是奥氏体不锈钢最危险的一种破坏形式,它的特点是腐蚀沿晶界深人金属内部,并引起金属机械性
能和耐腐蚀性能的下降。奥氏体不锈钢在450~850%温度区间范围内停留一定时问后,则晶界处会析出C ,其中的铬主要来自晶粒表层,内部的铬如来不及补充,会使晶界晶粒表层的含铬量下降而形成贫铬区,在强腐蚀介质的作用下,晶界贫铬区受到腐蚀就会形成晶间
腐蚀。受到晶间腐蚀的不锈钢在表面上没有明显的变化,但在受力时会沿晶界断裂,几乎完全丧失强度。
(2)防止晶间腐蚀的措施
①选用超低碳C≤0.03%、添加钛或铌等稳定元素的不锈钢焊条。
②采用小规范,目的是为了减少危险温度范围停留时间,采用小电流、快焊速、短弧焊及不作横向摆动。焊缝可采用强制冷却(如铜垫板、水冷)方法加快焊接接头的冷却速度,减少热影响区。多层焊时,应控制层间温度,要前一道焊缝冷却至60℃以下时再焊。
③接触介质的那面焊缝最后焊接。
④焊后固溶处理。将工件加热至1050~1150%后淬火,使晶界上的C C6溶人晶粒内部,形成均匀的奥氏体组织。
2.热裂纹
(1)热裂纹产生原因
①液相线和固相线距离大,凝固过程温度范围大,使低熔点杂质偏析严重,而且集中在晶界处。
②膨胀系数大,所以冷却收缩时的应力也大。
(2)控制热裂纹产生的措施
①控制焊缝金属组织,尽量使焊缝金属呈双相组织,铁素体的含量控制在3% ~5%以下。因为铁素体能大量溶解有害的S、P杂质。
②控制化学成分,应减少焊缝金属中的镍、碳、硫、磷含量,增加铬、钼、硅及锰等元素,可以减少热裂纹的产生。
③选用适当的焊条药皮类型。用低氢型药皮焊条可以使焊缝晶粒细化,减少杂质偏析,提高抗裂性。用酸性药皮焊条氧化性强,使合金元素烧损多,抗裂性下降,而且晶粒粗大,使热裂纹极易产生。
④采用适当的焊接规范和冷却速度。采用小规范,即小电流、快焊速来减少焊接熔池过热、快速冷却,以减少偏析,使抗裂性提高。多层焊时,要控制层问温度,前一焊道冷却至6o℃后再焊。
3.应力腐蚀开裂
(1)应力腐蚀开裂产生原因
应力腐蚀开裂是焊接接头在特定腐蚀环境下,受拉伸应力作用时所产生的延迟开裂现象。奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂是焊接接头比较严重的失效形式,表现为无塑性变形的脆性破坏。
(2)应力腐蚀开裂防止措施
①合理制定成形加工和组装工艺,
尽可能减小冷却变形度,避免强制组装,防止组装过程中造成各种伤痕(各种组装伤痕及电弧灼痕,都会成为SCC的裂源,易造成腐蚀坑)。
②合理选择焊材。
焊缝与母材应有良好的匹配,不产生任何不良组织,如晶粒粗化及硬脆马氏体等。
③采取合适的焊接工艺。
保证焊缝成形良好,不产生任何应力集中或点蚀的缺陷,如咬边等采取合理的焊接顺序,降低焊接残余应力。
④消除应力处理。
焊后热处理,如焊后完全退火或退火;在难以实施热处理时采用焊后锤或喷丸等。
4.焊缝成形不良
(1)焊缝成形不良产生原因
奥氏体不锈钢焊接时,由于焊缝中合金元素含量高,熔池流动性差,易造成焊缝表面成形不良。主要表现在根部焊道背面成形恶化及盖面焊道表面粗糙。焊缝表面成形不良对焊缝性能的影响在常温或高温工况下表现不明显,但在低温工况下,其成形不良所造成的应力集中,对焊缝低温性能的影响不亚于焊缝内部质量的影响。
(2)防止措施
对于焊缝成形不良以及焊接热影响区的晶问腐蚀问题,可以通过焊接工艺来加以解决。采用钨极氩弧焊打底、较小的焊接线能量,来控制热影响区处于敏化温度区间的范围。
二)奥氏体不锈钢焊接方法:
不锈钢最常用的焊接方法有:手工焊、金属极气体保护焊、和钨极惰性气体保护焊。
1、 手工焊
手工焊是一种非常普遍的、易于使用的焊接方法.电弧的长度靠人的手进行调节,它决定于电焊条和工件之间缝隙的大小.同时,当作为电弧载体时,电焊条也是焊缝填充材料。
这种焊接方法很简单,可以用来焊接几乎所有材料.对于室外使用,它有很好的适应性,即使在水下使用也没问题.大多数电焊机可以TIG焊接.在电极焊中,电弧长度决定于人的手:当你改变电极与工件的缝隙时,你也改变了电弧的长度.在大多数情况下,焊接采用直流电,电极既作为电弧载体,同时也作为焊缝填充材料.电极由合金或非合金金属芯丝和焊条药皮组成.这层药皮保护焊缝不受空气的侵害,同时稳定电弧.它还引起渣层的形成,保护焊缝使它成型.电焊条即可是钛型焊条,也可是缄性的,这决定于药皮的厚度和成分.钛型焊条易于焊接,焊缝扁平美观.此外,焊渣易于去除.如果焊条贮存时间长,必须重新烘烤.因为来自空气的潮气会很快在焊条中积聚。
2、 金属极气体保护焊
这是一种自动气体保护电弧焊接方法.在这种方法中,电弧在保护气体屏蔽下在电流载体金属丝和工件之间烧接.机器送入的金属丝作为焊条,在自身电弧下融化.由于MIG/MAG焊接法的通用性和特殊性的优点,至今她仍然是世界上最为广泛的焊接方法.它使用于钢、非合金钢、低合金钢和高合金为基的材料.这使得它成为理想的生产和修复的焊接方法.当焊接钢时,MAG可以满足只有0.6mm厚的薄规格钢板的要求.这里使用的保护气体是活性气体,如二氧化碳或混合气体.唯一的限制是当进行室外焊接时,必须保护工件不受潮,以保持气体的效果。
3、 钨极惰性气体保护焊
电弧在难熔的钨电焊丝和工件之间产生.这里使用的保护气体是纯氩气,送入的焊丝不带电.焊丝既可以手送,也可以机械送.也有一些特定用途不需要送入焊丝.被焊接的材料决定了是采用直流电还是交流电.采用直流电时,钨电焊丝设定为负极.因为它有很深的焊透能力,对于不同种类的钢是很合适的,但对焊缝熔池没有任何“清洁作用”。
三)奥氏体不锈钢的焊接技巧
根据上述不锈钢的焊接特点,为保证接头的质量,应当采用以下焊接工艺:
1.焊前准备。必须清除可能使焊缝金属增碳的各种污染。焊接坡口和焊接区焊前应用丙酮或酒精除油和去水。不得用碳钢钢丝刷清理坡口和焊缝表面。清渣和除锈应用砂轮、不锈钢钢丝刷等。
2.焊条必须存放在干净的库房内。使用时应将焊条放在焊条筒内,不要用手直接接触焊条药皮。
3.焊接薄板和拘束度较小的不锈钢焊件,可选用氧化钛型药皮焊条。因为这种焊条的电弧稳定,焊缝成型美观。
4.对于立焊和仰焊位置,应采用氧化钙型药皮焊条。其熔渣凝固较快,对熔化的焊缝金属可起到一定的支托作用。
5.气体保护焊和埋弧自动焊时,应选用铬锰含量比母材高的焊丝,以补偿焊接过程中合金元素的烧损。
6.在焊接过程中,必须将焊件保持较低的层问温度,最好不超过150℃。不锈钢厚板焊接时,为加快冷却,可从焊缝背面喷水或用压缩空气吹焊缝表面,但层问必须注意清理,防止压缩空气污染焊接区。
7.手工电弧焊时,应在焊条说明书规定的电流范围内选择焊接电流。由于不锈钢电阻值较大,靠近夹持端的一段焊条容易受电阻热的作用而发红,在焊至后半段焊条时应加快熔化速度,使焊缝熔深减少,但熔化速度太快又会造成未熔合和熔渣等缺陷。从保证接头的耐腐蚀性考虑,也要求选用较小的焊接电流,减少焊接热输入量,防止焊接热影响区的过热。
8.在操作技术上应采用窄焊道技术,焊接时尽量不摆动焊条,在保持良好熔合的前提下,尽可能提高焊接速度。
9.不锈钢焊件焊后一般不作消除应力处理。虽然在不锈钢的焊接中也存在较高的残余应力,但由于接头各区在焊后具有良好的塑性和韧性,使残余应力的有害影响显著减小。更重要的是消除应力处理的温度范围正好处于不锈钢的敏化温度区,消除应力处理反而导致耐蚀性的降低。因此不锈钢焊件的焊后热处理的目的不应是消除接头的残余应力,而应是提高接头的耐蚀性。主要有固溶处理和稳定化处理。
㈡ 奥氏体不锈钢焊接工艺要点
1)焊接方法:TIG焊、MIG焊、焊条电弧焊等
2)不需予热
3)控制层间温度,Max200℃回,最好答<100℃
4)快速冷却,尽量减少在450℃~850℃的停留时间
5)工艺上,采用低线能量(小电流、快速焊)
6)操作上,采用窄焊道、多道焊、不摆动技术,注意填满弧坑。
7)正确选用焊接材料,选用低含碳量和含稳定化元素的焊材,含适量铁素体促进元素(Cr、Mo、Si等)的焊材,限制焊缝中杂质含量。
8)背面气体保护
9)清理时,采用奥氏体不锈钢钢丝刷
10)加工场地,材料、工具要清理,与其他材料分开存放。
11)焊后颜色处理及酸洗
㈢ 可以从哪些方面来分析奥氏体不锈钢焊接性
化学发光分析测定的物质可以分为三类:第一类物质是化学发光反应中的反应内物;第二类物质是化学发容光反应中的催化剂、增敏剂或抑制剂;第三类物质是偶合反应中的反应物、催化剂、增敏剂等。这三类物质还可以通过标记方式用来测定其他物质,进一步扩大化学发光分析的应用范围。
㈣ 18-8奥氏体不锈钢焊接性分析
铬镍奥氏体不锈钢焊接质量问题及对策
摘要:分析了铬镍奥氏体不锈钢焊接存在的质量问题,从奥氏体不锈钢接头的耐蚀性、热裂敏感性、接头脆化倾向及奥氏体不锈钢焊缝中的气孔倾向四方面,探讨了铬镍奥氏体锈钢焊接质量问题产生的原因及影响因素,提出了奥氏体不锈钢焊接质量问题的改进途径。结果表明,提高接头的耐蚀性和抗热裂性能的主要冶金措施是,选用焊缝为超低C、含有少量δ相(3%~5%)、含有稳定化元素Nb的焊接质量的主要工艺措施是,采用焊接能量集中的焊接方法,工艺参数选择应遵循尽可能加快接头冷却的原则,工艺措施应有利降低焊接残余拉应力,必要时可以采用稳定化退火或固溶处理。防止奥氏体不锈钢焊缝中气孔的根本措施是,限制气体来源和改善熔池中气体逸出条件。
铬镍奥氏体不锈钢及其焊接结构以其优良的耐蚀性、力学性能等综合性能,优先在化工、石油和动力、核能等工业部门获得应用,并迅速向汽车、电子、仪表、冶金、交通、食品、轻纺、医药、装饰及供水等部门推展,其钢材的年消耗量在不锈钢中所占比例不仅最大,而且逐年递增。近年来,国内铬镍奥氏体不锈钢市场更出现了需求量快速增长的势头。从理论上讲,与铁素体不锈钢和马氏体不锈钢相比,铬镍奥氏体不锈钢的焊接性被认为是较好的,但这并不意味着在所有的情况下该钢的焊接质量都能达到较高的使用要求。在役的奥氏体不锈钢焊接结构中,焊接接头出现裂纹和腐蚀破坏等问题案例时有发生,不仅影响了结构的正常使用和安全性,还给企业造成经济损失。铬镍奥氏体不锈钢的焊接质量问题归根结底是与其焊接性相关。
关于铬镍奥氏体不锈钢的焊接性研究,已有不少文献报道,但是在蓬勃发展的不锈钢结构制造业中,各企业的制造水平良莠不齐,生产过程中焊接装备的先进性、工艺的合理性和质量管理的科学性,不仅存在一定的差异,而且缺乏坦诚交流。而对大好形势,那些在奥氏体不锈钢焊接结构中出现焊接质量问题的企业难道会束手无策吗?铬镍奥氏体不锈钢焊接质量保证的关键技术究竞在那里?为此,本文将铬镍奥氏体不锈钢的电弧焊接质量问题与其产生机理相联系,探讨影响因素,开展铬镍奥氏体不锈钢焊接质量改进途径研究。该项研究对推动相关企业的技术进步,提升产品竞争力,具有重要意义和参考价值。
一、铬镍奥氏体不锈钢的焊接质量问题
虽然说奥氏体不锈钢与铁素体和马氏体不锈钢相比,较容易焊接,但在一些情况下,仍然会出现下列焊接质量问题。
1.铬镍奥氏体不锈钢接头的耐蚀性
铬镍奥氏体不锈钢接头的耐蚀性包括两种腐蚀现象:晶间腐蚀和应力腐蚀开裂。晶间腐蚀是金属材料(含接头)在特定的腐蚀介质中沿晶粒边界发生的腐蚀现象。遭受晶间腐蚀的不锈钢或接头,有时表面上没有痕迹,但在受到应力时,由于晶粒已失去联系,几乎完全丧失强度,会发生沿晶界断裂事故。接头可有三个部位出现晶间腐蚀现象(见图1),其中a为焊缝上的晶间腐蚀,b为母材敏化区晶间腐蚀,发生在热循环峰值温度600~1000℃的热影响区,c为刀状腐蚀,发生存焊缝熔合线外侧很窄的范围内,形状窄而深,类似刀切形状。应力腐蚀开裂是金属材料(含接头)在应力与腐蚀介质同时作用情况下发生的低应力脆性开裂现象。
统计资料表明,在奥氏体不锈钢结构中,应力腐蚀引起的事故占整个腐蚀破坏事故的50%以上。应力腐蚀裂纹一股都很细小,不易检查发现,往律造成没有预兆的低应力突发性事故,危害很大。
2.铬镍奥氏体不锈钢接头的热裂敏感性
铬镍奥氏体不锈钢接头的焊缝及近缝区均可能出现热裂纹,但最常见的是焊缝凝固裂纹,有时亦可发现近缝区液化裂纹。纯奥氏体焊缝对凝固裂纹的敏感性较高,Crl8Ni8Nb型不锈钢具有液化裂纹敏感性,而Cr25Ni20型不锈钢既对凝固裂纹敏感,也对失塑裂纹敏感。
3.铬镍奥氏体不锈钢接头的脆化倾向
考虑到奥氏体不锈钢接头的工作条件,通常是在常温或不太高的温度下(例如350℃以下)使用,对于接头的要求主要是耐蚀性必须过硬,而对接头的力学性能没有特别要求。况且铬镍奥氏体不锈钢接头的常温力学性能,通常是可以满足使用要求的。然而,在低温和高温条件下,该接头均会出现脆化倾向。有资料证明,即使是单相γ组织的焊缝,其低温韧性(-196℃)仍然不如固溶处理的1Cr18Ni9Ti母材,焊缝金属的韧性下降了31%。有更多资料证明,奥氏体焊缝经高温服役后,它的韧性指标急剧下降。可见,该接头的力学性能是有局限性的,并非万能或全功能型,它的低温或高温脆化倾向与焊缝显微组织特性相关。如果要将此接头用于低温或高温环境工作,必须搞清脆化机理,改善显微组织,提出合理上艺措施。
4.铬镍奥氏体不锈钢焊缝中的气孔倾向
在铬镍奥氏体不锈钢熔化焊时,焊缝中的气孔敏感性较大。虽然经过半个多世纪的研究,在气孔的控制和防止方面已经取得长足的进步,特别是近年来随着新材料、新工艺、新技术的出现,奥氏体不锈钢焊缝的抗气孔性能明显提高,但在实际应用中,焊缝中的气孔倾向仍时有发生。这表明铬镍奥氏休不锈钢焊缝中气孔生成机理的复杂性和未知性,同时也表明继续深入研究气孔生成机理的必要性和重要性。
二、铬镍奥氏体不锈钢的焊接质量问题产生原因及影响因素
1.铬镍奥氏体不锈钢接头的耐蚀性
品间腐蚀形成机理及影响因素如下:
(1)品间腐蚀形成机理关于奥氏体不锈钢接头的晶间腐蚀形成机理说法不一,目前比较通用的解释称之为“贫铬理论”以wC=0.08%的18-8型不锈钢接头为例,该理论的要点是:该钢接头是奥氏体组织,室温下C元素在奥氏体中的溶解度很小,约为0.02%~0.03%,而一般奥氏体钢中wC,均超过0.02%~0.03%,如本钢中wC=0.08%,接近0.1%,它是靠淬火状态下使C固溶在奥氏体中,以保证该钢具有较高的化学稳定性,这样奥氏体组织必然为C所过饱和而呈不稳定状态。当接头被加热,温度一般在450~850℃之间,超过溶解度的C将向晶界扩散,并和Cr结合形成Cr的C化物Cr23C6或(Cr、Fe)23C6沉淀于晶界。这时由于晶粒内部Cr的扩散速度较慢,在形成Cr的C化物时可能发生“供不应求”现象,致使靠近晶界的晶粒表面一个薄层严重缺Cr,以至于Cr含量低于不锈钢必须的临界值12%,于是导致晶粒边缘贫铬而丧失了耐腐蚀性能。
(2)晶间腐蚀的影响因素①焊缝化学成分的影响。焊缝中加入适量铁素体形成元素,如Ti、Nb、Mo、V、Si等,促使焊缝形成γ+δ双相组织,分裂或割断奥氏体晶粒,使其难以形成连续网状Cr的C化物,改善焊缝抗品间腐蚀能力。焊缝中加入强烈形成C化物的元素,如Ti、Nb、Ta、Zr等,优先与C结合,减少形成Cr的C化物的可能性,也可避免品间腐蚀。减少焊缝中的含C量,减少或避免C化物的析出,能降低品间腐蚀倾向。②加热温度和时间的影响。450~850℃为危险温度区,在这一区间最易发生Cr的C化物析出,在此区间停留时间越长,发生晶问腐蚀越严重。低于450℃和高于850℃,不发生晶间腐蚀。③焊接条件的影响。有人做过试验,对铬镍奥氏体不锈钢试件,焊前进行冷处理(-70℃),其焊接接头就可避免晶间腐蚀(对此结果尚存争议)。④焊后热处理规范的影响。进行敏化处理(650℃×2h,空冷),接头抗晶问腐蚀性能最差;试件焊后不进行热处理,接头抗晶问腐蚀性能较差;试件进行稳定化处理(880℃×2h,空冷),或固溶处理(1050℃×0.5h,水冷),接头抗晶问腐蚀性能最好。
应力腐蚀开裂形成机理及影响因素如下:
(1)应力腐蚀开裂形成机理有多种理论对奥氏体不锈钢接头的应力腐蚀现象进行解释,目前比较通用的有三种:①活化通路型机理。②保护膜破坏型机理。③氢致脆化型机理。
(2)应力腐蚀开裂的影响因素①应力的影响。对于奥氏体不锈钢接头,由于它的导热性差,线胀系数大,会产生较大的焊接残余应力。但是,通常压应力不会引起应力腐蚀裂纹,只有在拉应力作用下才会导致应力腐蚀裂纹的产生。同时,一般情况下,产生应力腐蚀的拉应力都很低,若没有腐蚀介质的联合作用,焊件可在该应力下长期工作而不产生断裂。可见拉应力的存在只是应力腐蚀产生的必要条件。②腐蚀介质的影响。首先,产生应力腐蚀的介质是具有选择性的,不在焊件材料特定选择的介质下工作的接头不会产生应力腐蚀。也就是说,每种材料只对某些特定介质敏感,而这种介质对其他材料可能没有明显作用。其次,注意到产生应力腐蚀的介质一般都较弱,若无拉应力同时作用,焊件在该介质中腐蚀速度很慢。可见腐蚀介质的存在应当是应力腐蚀产生的充分条件。③接头材料种类及化学成分的影响。纯金属不产生应力腐蚀,只有合金材料中才产生应力腐蚀;品界上合金元素偏析会导致应力腐蚀开裂。钢中Ni和C含量增加,将使抗应力腐蚀能力提高;而钢中Ni、Ti、M0、N等元素含量提高,则增大应力腐蚀倾向;微量元素P、As、Sb、Bi则促使应力腐蚀形成。
综上所述,应力腐蚀开裂产生的条件有三个:拉仲应力、腐蚀介质和材料成分。前者是应力腐蚀开裂产生的必要条件,后者则是充分条件,二者缺一不可。
2.铬镍奥氏体不锈钢接头的热裂敏感性
(1)热裂纹形成机理单相奥氏体焊缝在凝固过程中,低熔点相在一次结晶品粒边界形成低熔点液态薄膜,冷却收缩时,在焊缝中形成微裂纹。这些微裂纹在继续冷却过程中会扩展至焊缝表面,形成宏观裂纹,这种裂纹是在高温状态下形成的。有理由认为,由于奥氏体不锈钢的导热系数小,线膨胀系数大,焊缝金属凝固期问存在较大的拉应力,是产生凝固裂纹的必要条件;而容易形成方向性强的柱状晶焊缝组织,有利于有害杂质的偏析及晶问液态薄膜的形成,是凝固裂纹产生的充分条件。
(2)热裂纹影响因素冶金因素:①焊缝化学成分的影响。在单相γ组织焊缝中含有多量Ni,有害杂质S、P的作用将显著增强,特别是P的影响更严重。Si的有害影响超过Ni的作用;Si的影响效果还与组织状态有关,单相γ组织时,Si增多则热裂倾向增大;而当组织中出现δ相时,热裂倾向反而随Si增多而降低。促使热裂倾向的元素为(由强变弱):P>S>Si>Ni;能抑制热裂的元素(由强变弱):C>Mn>Cr。Mn还有改变焊缝结晶凝固模式作用,促使凝固过程出现δ相,而室温仍为单相γ组织,显著降低热裂纹倾向。②焊缝凝固模式的影响。初生相为δ铁素体,并形成δ+双相组织的结晶模式(简称先δ铁素体模式),其抗凝固裂纹能力最强;初生相为γ相,并形成单相γ组织结晶模式(简称全奥氏体模式),其抗凝固裂纹能力最低;而初生相为γ相,并形成γ+δ双相组织结晶模式(简称先奥氏体模式),其抗凝固裂纹能力优于全奥氏体模式。
工艺因素:①熔合比的影响。减小熔合比有利减小母材有害杂质对焊缝的影响,有利焊缝区化学成分的均匀化,保证防止热裂纹所必须的凝固模式顺利实施。②成形系数的影响。成形系数主要通过改变焊缝枝晶成长方向及其会合面的偏析情况影响热裂纹倾向。当成形系数较小时,最后凝固的枝晶会合面呈对向生长状态,是杂质析集严重的部位,因而最易在此会合面形成热裂纹。成形系数的控制与焊接参数相关,合理的成形系数对控制热裂纹有一定作用。③冷却速度的影响。冷却速度偏大时,增大焊缝的变形速度,小利于热裂纹的防止。冷却速度过小,熔池高温停留时间长,热裂纹倾向大。合理的冷却速度也是控制热裂纹所必须的。④拘束度的影响。降低接头的拘束度,能减小焊缝应变量及应变增长率,有利防止热裂纹产生。
3.铬镍奥氏体不锈钢接头的脆化机理
(1)接头的脆化机理关于奥氏体不锈钢焊缝低温脆化倾向,一方面由于焊接时产生的焊接残余应力较大,奥氏体焊缝屈强比很低,冷作硬化倾向极大,在收缩应力作用下奥氏体焊缝产生所谓“自生硬化”现象,使其强度提高而塑性下降;另一方面,带有粗大γ柱状晶的焊缝显微组织是不均匀的,有时为防止热裂纹,采用含有少量δ相的γ+δ双相组织焊缝,导致焊缝低温韧性下降。至于奥氏体焊缝高温脆化倾向则与焊缝中产生。相有关。在一定的合金系统,一定的温度范围(如600~850℃)条件下,单相奥氏体焊缝也会发生γ→σ。转变,而且。相主要沿晶界沉淀析出,导致接头严重脆化。
(2)接头脆化的影响因素①焊缝成分的影响。对于低温工作的奥氏体接头,焊缝中奥氏体和铁素体形成元素含量及其比值,对获得单相γ组织焊缝,控制或减少δ相,改善接头低温韧性有重要作用。一些资料显示,某些稀土元素加入奥氏体焊缝,对改善接头的低温韧性有效果。对于高温工作的奥氏体接头,γ→σ转变是最重要的影响因素,凡是抑制该项转变的元素(含稀土)含量及其相关比值,均可抑制接头的高温脆化。②焊接工艺的影响。采用不预热,限制热输入量,尽可能快速冷却的工艺,有利控制接头脆化。
4.铬镍奥氏体不锈钢焊缝中的气孔倾向
(1)焊缝中气孔形成机理关于气孔形成机理出现了多种理论,“气泡浮出速度理论”是该项研究的经典理论。该理论认为,焊缝中气孔的形成是冶金过程,它由气泡的生核、长大和上浮三个阶段组成。当液态金属中有过饱和的气体,熔池中存在大量现成表面时,气泡的生核就比较容易。当气泡内部的内部的压力大于阻碍气泡长人的外界压力时,气泡就要长人,并趋向外逸;当气泡的浮出速度”,小于或等于焊缝的凝固速度R时,可能残留在焊缝中形成气孔。
(2)焊缝中气孔的影响因素①焊缝凝吲迷度R的影响。R越大,越小利于气泡的浮山,越易于引起气扎。当材料一定时,R主要受工艺条件控制。采用冷却速度较快的工艺(小热输入量、快焊接述度),焊缝具有较大的凝固速度,气孔敏感性增火。②液态金属粘度η影响。η越大,气泡浮出困难,易于造成气扎。③液态金属密度ρ1的影响。ρ1越小,则气泡浮出速度ve越小,容易产生气孔。④气泡半径γ的影响。γ越火,越有利于气泡浮出。也就是说,当原始气体数量较多,使气泡半径增大到足以完全浮出时,反而可能不产生气扎。
总括以上,凡是与上述参数相关的焊接材料、方法以及工艺均可能影响气孔敏感性。
三、铬镍奥氏体不锈钢焊接质量的改进途径
1.接头耐蚀性的控制及防止措施
(1)晶间腐蚀的控制①冶金措施。从控制焊缝成分入手,如选用超低碳奥氏体不锈钏焊接材料;添加Nb、Ti等稳定化元素,以形成饱定碳化物NbC、TiC;形成γ+δ双相组织(3%~5%δ)等。②工艺措施。采用小热输入量、快速冷却工艺等。必要时还可以采用焊后热处理丁艺,如固溶处理或稳定化处理。
(2)应力腐蚀的防止①往结构发计方面,要合理选择耐蚀材料,同时要最大限度减少庖力集中和减少高应力区。②在施工制造方面,首先要合理选用焊接材料,如选用具有γ+δ双相组织的焊材等。其次要合理制定装焊工艺,尽量避免应力集中或焊接缺陷。最后要进行消除应力处理,可以采用残余变形和锤击法松弛残余应力,或者通过低温(低于300~350℃)退火处理,也可以实施大于850℃热处理消除践余应力。必须通过试验确定最佳规范参数。③在生产管理方面,要实施介质中杂质的控制,开展防蚀处理及监控分析等工作。
2.接头热裂纹的防止措施
(1)冶金措施首先选用具有γ+δ双相组织的焊接材料,必须控制铬镍当量比Creq/Nieq以保证获得“先δ铁素体”凝固模式。其次要限制焊缝中的有害杂质,如S、P等的含量。
(2)工艺措施①限制过热。可以采用小的焊接电流和小的焊接速度,降低焊接热输入量。②控制成形系数。成形系数的控制与焊接参数相关,合理的成形系数(在不提高焊接速度前提下,采用减小焊接电流工艺所获的)对控制热裂纹有一定作用。③减小熔合比。在减小母材对焊缝稀释率时,同样要求降低焊接电流。④降低拘束度。⑤控制装配间隙、改进装配质量等。
3.接头低温和高温韧性的控制措施
(1)焊缝成分的调整调整焊缝中γ相和δ相形成元素含量及其比值,扶得单相γ组织焊缝(尽量不出现δ相),添加适量稀土元素,以改善接头低温韧性。对于高温丁作的奥氏体接头,防止γ→σ转变是前提,添加抑制该项转变的元素(含稀土元素)并控制含量,以抑制接头的高温脆化。
(2)焊接工艺措施采用不预热,限制热输入量,尽可能快速冷却的工艺,有利控制接头晚化。
4.焊缝中气孔的防止措施
(1)消除气体来源首先焊前对工件及焊丝表面的铁锈、油污以及氧化膜进行清理,以防有害气体进入电弧区。同时对焊接材料必须防潮,使用前按照说明书要求进行烘干并保温,随用随取;其次还要加强焊接过程中的防护措施,如气保护焊接时必须防风,保护气流量及纯度也需控制等。
(2)正确选用焊接材料着重考虑焊接时带进熔池的水气数量以及熔池中气体逸出难易程度。
(3)控制焊接工艺条件选择焊接方法和焊接工艺参数时,总体原则是使电弧中带进的气体总量较少,而熔池中气体的逸出条件较好;同时要兼顾奥氏体不锈钢接头其他性能要求,如耐蚀性、抗裂性等。
四、结语
归纳全文,可以从以下几方而改进铬镍奥氏体不锈钢焊接质趋:
(1)提高接头的耐蚀性和抗热裂性能的主要冶金措施是:选用焊缝为超低C、含有少量δ相(3%~5%)、含有稳定化元素Nb的焊接材料。
(2)保证奥氏体不锈钢焊接质量的主要工艺措施是,采用焊接能量集中的焊接方法;工艺参数选择应遵循尽可能加快接头冷却的原则,工艺措施应有利降低焊接残余拉应力。如采用小电流、短弧焊、不预热、强迫冷却、不横摆及小熔合比等;同时还要注意焊接顺序,与腐蚀介质接触的焊缝必须最后焊接;避免重复加热,不宜采用多层焊等。
(3)为提高接头的抗品间腐蚀能力,必要时可以采用稳定化退火或固溶处理。
(4)防止奥氏体不锈钢焊缝中气孔的根本措施是,限制气体来源和改善熔池中气体逸出条件。
㈤ 奥氏体不锈钢的焊接性与焊接技术论文
焊接性很好,不需要特殊的工艺处理。因此这方面论文应该不多。主要是考虑耐蚀性能不下降
㈥ 奥氏体不锈钢如何焊接
不锈钢最常用的焊接方法有:手工焊、金属极气体保护焊、和钨极惰性气体保护焊。
1、
手工焊
手工焊是一种非常普遍的、易于使用的焊接方法.电弧的长度靠人的手进行调节,它决定于电焊条和工件之间缝隙的大小.同时,当作为电弧载体时,电焊条也是焊缝填充材料。
这种焊接方法很简单,可以用来焊接几乎所有材料.对于室外使用,它有很好的适应性,即使在水下使用也没问题.大多数电焊机可以TIG焊接.在电极焊中,电弧长度决定于人的手:当你改变电极与工件的缝隙时,你也改变了电弧的长度.在大多数情况下,焊接采用直流电,电极既作为电弧载体,同时也作为焊缝填充材料.电极由合金或非合金金属芯丝和焊条药皮组成.这层药皮保护焊缝不受空气的侵害,同时稳定电弧.它还引起渣层的形成,保护焊缝使它成型.电焊条即可是钛型焊条,也可是缄性的,这决定于药皮的厚度和成分.钛型焊条易于焊接,焊缝扁平美观.此外,焊渣易于去除.如果焊条贮存时间长,必须重新烘烤.因为来自空气的潮气会很快在焊条中积聚。
2、
金属极气体保护焊
这是一种自动气体保护电弧焊接方法.在这种方法中,电弧在保护气体屏蔽下在电流载体金属丝和工件之间烧接.机器送入的金属丝作为焊条,在自身电弧下融化.由于MIG/MAG焊接法的通用性和特殊性的优点,至今她仍然是世界上最为广泛的焊接方法.它使用于钢、非合金钢、低合金钢和高合金为基的材料.这使得它成为理想的生产和修复的焊接方法.当焊接钢时,MAG可以满足只有0.6mm厚的薄规格钢板的要求.这里使用的保护气体是活性气体,如二氧化碳或混合气体.唯一的限制是当进行室外焊接时,必须保护工件不受潮,以保持气体的效果。
3、
钨极惰性气体保护焊
电弧在难熔的钨电焊丝和工件之间产生.这里使用的保护气体是纯氩气,送入的焊丝不带电.焊丝既可以手送,也可以机械送.也有一些特定用途不需要送入焊丝.被焊接的材料决定了是采用直流电还是交流电.采用直流电时,钨电焊丝设定为负极.因为它有很深的焊透能力,对于不同种类的钢是很合适的,但对焊缝熔池没有任何“清洁作用”。
主要优点是可以焊接大材料范围广.包括厚度在0.6mm及其以上的工件,材质包括合金钢、铝、镁、铜及其合金、灰口铸铁、普通干、各种青铜、镍、银、钛和铅.主要的应用领域是焊接薄的和中等厚度的工件,在较厚的截面上作为焊根焊道使用。
㈦ 我是一个高级焊工要考技师了要写论文是关于奥氏体不锈钢焊接的,哪位师傅可以帮下忙,
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这个里面的论文你可以参考哈,既然是论文就要有自己的观点,这个还是你自己写比较版好。你考技师权,论文的侧重点要偏向于实际操作和生产,这样你的论文亮点将会很多。好了,加油!