西安不銹鋼焊接性能的介紹
西安不銹鋼焊接性能的介紹
為確保不銹鋼加工焊接的質(zhì)量，需要對焊接加工的整個(gè)工序制定科學(xué)合理的作業(yè)程序。下面就來(lái)看下某加工廠(chǎng)的不銹鋼焊接程序，需要事先注意的是其適用于不銹鋼覆面、預埋件與相關(guān)結構件的焊接以及所有不銹鋼管道與設備的焊接安裝。
首先是焊接選材，應符合設計圖紙與設計規范的規定。
其次是焊接方法的選擇，可選用適用性較好的例如手工電弧焊或填充焊絲鎢極氬弧焊。
在焊前加工前還要做好相應準備工作，焊接作業(yè)者應具備相應的專(zhuān)業(yè)知識與技能，有相應資格。焊接的接頭型式與坡口尺寸，也要符合設計圖紙要求或相關(guān)國家規范的要求。
在焊前要對待焊坡口進(jìn)行檢查與清潔。具體來(lái)說(shuō)是在焊前，對焊接坡口及坡口兩側不小于50mm周?chē)鷥茸龊们鍧崱?*油、水、氧化物、灰塵等有害雜質(zhì)。**的辦法可依據有害雜質(zhì)的具體情況進(jìn)行，可使用丙酮擦洗、壓縮空氣吹刷或不銹鋼鋼絲刷刷去。焊接坡口與焊縫熱影響區的表面要確保光潔、平整、沒(méi)有毛刺、夾渣、裂紋，母材無(wú)分層及夾渣。此外還要采取相應的措施避免焊接飛濺物對母材表面產(chǎn)生的污染，例如噴涂防飛濺劑、覆蓋與遮擋等。
在焊接時(shí)，需要遵守一些規定，例如焊接場(chǎng)所要防止容易受到風(fēng)、雨、雪等的直接襲擊，手工電弧焊環(huán)境的風(fēng)速不大于10m/s，氣體保護焊為2m/s，焊接環(huán)境濕度小于90%，溫度應高于-10℃。所使用的焊接設備，其性能要保持良好，計量?jì)x表應經(jīng)計量鑒定并在有效期內。焊接電源和構件的接觸要確保可靠，不能由于接觸**而破壞母材。要防止在焊接坡口之外的母材上引、熄弧，有必要時(shí)，還要在焊縫起止處加與母材相同的引、熄弧板。
在點(diǎn)焊前要調整好裝配間隙、錯口等做檢查。點(diǎn)焊使用和實(shí)際施工相一致的焊接方法和工藝。不銹鋼焊接件可使用機加工或等離子切割機配合磨光機做坡口加工，坡口表面要保持光潔，并依照圖紙要求做好組對。可以使用不銹鋼鋼絲刷將坡口表面及兩側50mm范圍內清理干凈；采用氬弧焊時(shí)，還要用丙酮進(jìn)行擦洗；手工電弧焊時(shí)，應在坡口兩側刷上防飛濺劑。
在不銹鋼加工焊接時(shí)，為控制焊接應力和焊后變形，構件焊縫的焊接順序與具體要求，執行施工方案或程序、焊接工藝卡的規定。單面焊的雙面成形，要優(yōu)先使用氬弧焊打底，手工電弧焊填充。氬弧焊打底時(shí)，反面要使用氬氣保護措施。在雙面焊時(shí)，在封底焊前，要使用砂輪打磨的方法清根，去除根部缺陷。在多層焊的情況，要使用低熱輸入，防止焊接電弧的橫向擺動(dòng)，焊層要薄，焊道間的層間溫度不能高于150℃，從而降低焊件局部過(guò)熱。在多層焊接加工時(shí)，每焊完一層要做目視檢查，去除會(huì )影響后續焊道的焊接缺陷。各層道的起止處要盡量錯開(kāi)，焊道銜接要保持平緩過(guò)渡。氬弧焊施焊時(shí)，要遵守先送氣后起弧、熄弧后再停氣的原則，氬氣的純度應大于99.9%。在焊縫組裝與焊接整個(gè)過(guò)程中應嚴格控制不銹鋼與碳鋼接觸，可使用不銹鋼墊片、木板進(jìn)行隔離或在碳鋼表面刷油漆做隔離。在**缺陷時(shí)，要使用不銹鋼施工專(zhuān)用工具，來(lái)避免鐵素體受到污染。在焊接完畢后，焊工要仔細清理焊縫表面，并交付檢驗。
選擇不銹鋼是因為它們具有更強的耐腐蝕性，高溫抗氧化性或其強度。對不同類(lèi)型的不銹鋼進(jìn)行了鑒定，并對可用于制造不銹鋼部件的焊接工藝和技術(shù)提供指導，而不會(huì )損害材料的腐蝕，氧化和機械性能或將缺陷引入焊縫。
不銹鋼材料的獨特性能源于在不銹鋼中添加合金元素，主要是鉻和鎳。通常，生產(chǎn)不銹鋼需要超過(guò)10%的鉻。四種牌號的不銹鋼根據其材料特性和焊接要求進(jìn)行了分類(lèi)：奧氏體、鐵素體、馬氏體、奧氏體鐵素體（雙相）不銹鋼。
合金基團主要根據其微觀(guān)結構來(lái)指定。前三種由單相組成，但第四種組包含鐵素體和奧氏體。
由于鎳（加上碳，錳和氮）促進(jìn)奧氏體和鉻（加上硅，鉬和鈮）促進(jìn)鐵素體的形成，所以市售不銹鋼焊縫的結構可以基于其化學(xué)成分進(jìn)行大量預測。
由于不同的微觀(guān)結構，合金組具有不同的焊接特性和對缺陷的敏感性。
奧氏體不銹鋼的組成通常在16-26％鉻（Cr）和8-22％鎳（Ni）的范圍內。用于焊接制造的常用合金是304型，其含有約18％的Cr和10％的Ni。這些合金可以使用任何電弧焊接工藝（TIG，MIG，MMA和SA）輕松焊接。由于它們在冷卻時(shí)不可硬化，它們表現出良好的韌性，并且不需要預焊接或焊后熱處理。
盡管奧氏體不銹鋼易于焊接，但會(huì )發(fā)生焊接金屬和熱影響區裂紋。在含有少量鐵氧體的裂紋敏感性更高的完全奧氏體組織中，焊縫金屬凝固裂紋更可能發(fā)生。鐵素體的有益效果主要歸因于其溶解有害雜質(zhì)的能力，否則這些雜質(zhì)會(huì )形成低熔點(diǎn)偏析和枝晶間裂紋。
由于顯微組織中5-10％鐵素體的存在是非常有益的，所以填料組成的選擇對于抑制開(kāi)裂的風(fēng)險是至關(guān)重要的。舍弗勒圖表顯示了不同成分的鐵素體 - 奧氏體平衡。例如，當焊接304型不銹鋼時(shí)，使用具有略微不同合金含量的308型填充材料。
在不銹鋼焊接性能中，鐵素體不銹鋼的Cr含量通常在11-28％的范圍內。常用的合金包括430級，具有16-18％的Cr和407級具有10-12％的Cr。由于這些合金可以被認為主要是單相和不可硬化的，因此它們可以很容易地進(jìn)行熔焊。然而，粗粒HAZ韌性差。
焊接鐵素體不銹鋼的主要問(wèn)題是HAZ韌性差。過(guò)度的晶粒粗化可能導致高度受限的接頭和厚截面材料的開(kāi)裂。焊接薄型材料時(shí)（小于6mm）不需要特殊的預防措施。
在較厚的材料中，需要采用低熱量輸入以使晶粒粗化區的寬度和奧氏體填料的寬度*小化，以產(chǎn)生更堅韌的焊接金屬。盡管預熱不會(huì )降低晶粒尺寸，但會(huì )降低HAZ冷卻速度，使焊縫金屬保持在韌脆轉變溫度以上，并可能降低殘余應力。預熱溫度應在50-250度范圍內。C取決于材料成分。
*常見(jiàn)的馬氏體合金，例如410型，具有適度的鉻含量，12-18％的Cr，具有低Ni，但更重要的是具有相對較高的碳含量。與焊接奧氏體和鐵素體不銹鋼牌號相比，主要區別在于潛在的硬質(zhì)HAZ馬氏體結構和匹配成分焊接金屬。材料可以成功焊接，提供預防措施以避免熱影響區開(kāi)裂，特別是厚壁部件和高度受限制的連接處。
HAZ中的高硬度使得這種類(lèi)型的不銹鋼非常容易發(fā)生氫裂紋。隨著(zhù)碳含量的增加，開(kāi)裂的風(fēng)險通常會(huì )增加。為降低風(fēng)險必須采取的預防措施包括：使用低氫工藝（TIG或MIG），并確保焊劑或助焊劑涂層的消耗品按照制造商的說(shuō)明進(jìn)行干燥（MMA和SAW）；預熱到200到300度左右。C.實(shí)際溫度取決于焊接工藝，化學(xué)成分（特別是Cr和C含量），截面厚度以及進(jìn)入焊縫金屬的氫量；保持建議的*小間隔溫度。
進(jìn)行焊后熱處理，例如在650-750℃下進(jìn)行。C.時(shí)間和溫度將由化學(xué)成分確定。通常低于3mm的薄型低碳材料通常可以在沒(méi)有預熱的情況下進(jìn)行焊接，只要使用低氫工藝，接頭具有低限制性，并且關(guān)注清潔接頭區域。更厚的部分和更高的碳（> 0.1％）材料可能需要預熱和焊后熱處理。在焊接后立即進(jìn)行焊后熱處理，不僅可以回火（韌化）結構，還可以使氫從焊縫金屬和熱影響區擴散開(kāi)來(lái)。
雙相不銹鋼具有幾乎相等比例的奧氏體和鐵素體的兩相結構。*普通的雙相鋼的組成通常在22-26％Cr，4-7％Ni和0-3％Mo范圍內，通常用少量氮（0.1-0.3％）來(lái)穩定奧氏體。現代雙相鋼易于焊接，但必須嚴格遵守程序，特別是保持熱輸入范圍，以獲得正確的焊接金屬結構。
盡管可以使用大多數焊接工藝，但通常可以避免低熱輸入焊接程序。通常不需要預熱，必須控制*高層間溫度。填料的選擇非常重要，因為它被設計用于生產(chǎn)具有鐵素體 - 奧氏體平衡的焊接金屬結構以匹配母材。為了補償氮氣損失，填料可能會(huì )與氮氣混合，或者保護氣體本身可能含有少量的氮氣。
