A不鏽鋼的焊接缺陷預防措施

A不鏽鋼的焊接缺陷預防措施

A不鏽鋼的焊接

顯微組織:奧氏體

成分:高鉻不鏽鋼+適量的Ni

典型鋼種:18-8鋼 0Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti 25-20鋼 2Cr25Ni20Si2 4Cr25Ni20 25-35鋼 0Cr21Ni32 4Cr25Ni35 1、焊接性分析

變形能力強、含碳量低,焊接性良好; 問題:腐蝕、焊接熱裂紋、鐵素體含量的控制、脆化等

A不鏽鋼的焊接缺陷預防措施

焊接接頭的晶間腐蝕

A不鏽鋼的焊接缺陷預防措施

焊接接頭的晶間腐蝕區

焊縫區腐蝕 ①焊態下已有Cr23C6析出,如多層焊的重複加熱區域 ②接頭在焊態下無貧鉻層,焊後經敏化處理,有發生傾向

理論最敏感溫度:400-800℃,原因: ①低於400℃,C活動能力弱, Cr23C6析出困難 ②高於800℃,鉻的活動能力增強,使貧鉻層消失

實際由於接頭處於焊接的快速連續冷卻過程中, Cr23C6析出需更高的溫度,接頭的敏化溫度為:600-1000℃。

預防措施: ①降低母材和焊縫中的含碳量 :將鋼中的碳降低到小於或等於其室溫時在γ相中的溶解度,這樣在加熱時就不會有或很少有Cr23C6析出,從而從根本上避免了貧鉻層的形成。如 00Crl9Ni10、00Crl8Nil0N及焊絲H00Crl9Nil2Mo2 ②在鋼中加入穩定的碳化物形成元素(鈦、鈮、鉭等):如0Crl8Ni11Ti、0Crl8Ni11Nb及焊絲H0Cr20Ni10Ti、H0Cr20Ni10Nb等 (3)焊後進行固溶處理:固溶處理可使已經析出的Cr23C6重溶於奧氏體中。 固溶處理:T=1050-1150℃ 此方法對大型複雜零部件有一定的困難,處理後再次在敏化溫度範圍加熱,仍然會形成貧鉻層 。

(4)改變焊縫的組織狀態:使焊縫由單一的γ相改變為γ+δ雙相。 原因:δ相可以打亂粗大的柱狀樹枝晶,使面積較小而直的晶界變為曲折的晶界,從而破壞腐蝕通道; 鉻在δ相中溶解度大,有良好的供鉻條件,從而減少貧鉻層形成。 δ相量: 4%-12% ,最好5%左右。 δ相過多: ①有脆化傾向,過量δ存在多層焊時易形成σ相; ②因δ相與γ相之電極電位不同,還會引起選擇性腐蝕。 (5)均勻化處理 (6)操作上:儘量採用窄焊縫,多道多層焊,焊接區快速冷卻,焊縫背面可用純銅墊 。

A不鏽鋼的焊接缺陷預防措施

HAZ敏化區

在焊接熱影響區峰值溫度處於敏化溫度區間的部位所發生的腐蝕

溫度範圍:600-1000℃

普通的18-8鋼才有敏化區,含Ti、Nb的和超低碳的18-8鋼不易出現

防治措施:

採用含鈦、鈮或低碳18-8鋼

選用較低線能量、快速冷卻的工藝

採用固溶處理或穩定化退火

A不鏽鋼的焊接缺陷預防措施

刀狀腐蝕

發生部位:在熔合區產生的晶間腐蝕

發生材質:含有鈮、鈦的18-8鋼的過熱區,如0Cr18Ni11Ti、0Cr18Ni11Nb等,超低碳時也不容易發生。

產生原因: 焊接時,過熱區的峰值溫度高達1200℃以上,鋼中的TiC溶人奧氏體,分解出的碳在冷卻過程中偏聚在晶界形成過飽和狀態,而鈦則因擴散能力遠比碳低而留於晶內。當接頭在敏化溫度區間(450-850℃)再次加熱,過飽和的碳在晶間以Cr23C6形式析出,在晶界形成貧鉻層,使耐腐蝕能力降低。

產生條件:高溫加熱+中溫敏化相繼作用

防治措施:

(1)降低含碳量:一般要求WC<0.06%

(2)減少近縫區的過熱:選用小線能量

(3)避免在敏化溫度下工作

(4)焊後熱處理:固溶處理、穩定化處理。

(5)合理安排焊接順序:與腐蝕介質接觸的焊縫應儘可能最後焊接。與腐蝕介質接觸的焊縫無法最後焊接時.應調整焊接參數,使後焊焊縫的敏化區不要與第一面焊縫表面的過熱區重合。

A不鏽鋼的焊接缺陷預防措施

應力腐蝕開裂

導熱性差、線脹係數大,焊接殘餘應力大

介質:氯化物、氟化物

防止措施

A、選擇合適的材料 B、消除產品殘餘應力 C、改進結構設計和加工工藝 D、進行防腐蝕處理,保護奧氏體不鏽鋼表面的鈍化膜

點腐蝕

點蝕指數:PI=wCr+3.3wMo+(13-16)wN(PI越小,點蝕傾向越大)

PI>35-40

含Mo鋼耐點蝕能力強;TIG自熔焊接所形成焊縫易形成點蝕。

產生部位:焊縫中的不完全混合區

預防措施:

A、不進行自熔焊接;

B、焊接材料與母材“超合金化”匹配,減少Cr、Mo的偏析;

C、考慮母材的稀釋作用,以保證足夠的合金含量;

D、提高Ni含量,必要時用Ni基合金焊材。

A不鏽鋼的焊接缺陷預防措施

熱裂紋

焊縫中主要是結晶裂紋,熱影響區及多層焊層間金屬,則多為高溫液化裂紋。

產生原因:

A、奧氏體鋼是單相組織,焊縫從凝固冷卻到室溫不發生相變.很容易形成方向性很強的粗大柱狀晶組織 B、奧氏體鋼中合金元素的品種多,數量大,不僅硫、磷等雜質會與鐵形成低熔點共晶,合金元素之間或與雜質間作用也可形成低熔點化合物或共晶.

C、熱導率低,熱膨脹係數大,局部加熱時溫度分佈不均勻,收縮量大等都將使接頭在冷卻過程中產生較大的內應力。

防止措施:

A、控制鋼材中的硫磷含量,含鎳量越高,控制越嚴;

B、合理進行合金化 :如在單相穩定奧氏體鋼中適當增加Mn、C、N的含量,可以改善抗裂性(合金中有Cu時,Mn與Cu共存將促進偏析而使裂紋增加,此時不能提高含Mn量 ) ; 對18-8不鏽鋼,當焊接材料的Cr/Ni<1.6時,易產生熱裂紋,Cr/Ni=2.3-3.2時,可防止熱裂紋。

C、工藝上:減少熔池過熱和接頭的殘餘應力,如小線能量、不預熱、降低層間溫度。

D、控制焊縫化學成分,獲得雙相組織:γ+δ (5%左右)。

原因: (1)δ打亂A方向性,細化晶粒,低熔點雜質被δ分散和隔開,避免低熔點雜質呈連續網狀分佈,阻礙熱裂紋擴展和延伸; (2)δ能溶解較多的S、P,使其在晶界上數量大大減少,提高抗裂能力。


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