奥氏体不锈钢低温换热器的 焊接工艺剖析
奥氏体不锈钢的焊接综述

奥氏体不锈钢的焊接综述摘要:随着现代工业的发展,不锈钢的应用将越来越广,而奥氏体不锈钢的用量是最广的。
本文对奥氏体不锈钢的焊接性进行分析,概述其焊接工艺要点。
关键词:奥氏体不锈钢;热裂纹;晶间腐蚀0 引言不锈钢[1]是指能耐空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其他腐蚀介质腐蚀的,具有高度化学稳定性的钢种。
这类钢除了具有优良的耐蚀性能外,还具有优良的力学性能、工艺性能以及很大的工作温度范围(1050℃至-269℃),适于制造要求耐腐蚀、抗氧化、耐高温和超低温的零部件和设备,广泛应用于石油、化工、电力、仪表、食品、医疗、航空及核能等工业部门。
奥氏体不锈钢[2]在不锈钢中应用最广(约占70%),它是在18%铬铁素体型不锈钢中加入Ni、Mn、N等奥氏体形成元素而获得的。
由于奥氏体不锈钢在任何温度下都不发生相变,无淬硬倾向,对氢也不敏感,焊接接头在焊态下具有良好的塑性和韧性。
但由于奥氏体的导热系数小、熔点低、线膨胀系数大,在相同的焊接规范下,被加热到600℃以上的区域时,焊缝金属高温停留时间长,容易形成粗大的铸态组织,并产生较大的应力和变形等。
残余应力的存在易产生焊接热应力裂纹和应力腐蚀开裂。
对于奥氏体不锈钢的焊接来说,其最重要的是防止焊接接头产生热裂纹和晶间腐蚀。
1 母材的焊接性分析1.1 焊接接头的热裂纹焊接奥氏体不锈钢最常见的是出现焊缝凝固裂纹。
焊接热影响区近缝区多半是液化裂纹,在厚大焊件中也有时出现焊道下裂纹。
热裂纹主要形式有:横向裂纹、纵向裂纹、弧坑裂纹、显微裂纹、根部裂纹和热影响区裂纹等。
1.1.1 产生焊接热裂纹的主要原因(1)奥氏体不锈钢的线膨胀系数大,导热系数小,延长了焊缝金属在高温区停留时间,提高了焊缝金属在高温时经受的拉伸应变。
(2)奥氏体不锈钢焊缝结晶时,液相线与固相线之间的距离大,凝固过程的温度范围大,使低熔点杂质偏析严重,并且在晶界聚集。
(3)纯奥氏体焊缝的柱状晶间存在低熔点夹层薄膜,在凝固结晶后期以液态膜形式存在于奥氏体柱状晶粒之间,在一定的拉应力作用下起裂、扩展形成晶间开裂。
关于奥氏体不锈钢的焊接工艺

、
热裂纹常发生在焊缝 区, 在焊缝结 晶过程 中产生的 叫结晶裂纹 , 也 有发生在热影 响区中 , 在加热到过热温 度时 , 晶间低熔点 杂质发生熔化 , 产生裂纹 ,叫液化 裂纹。 l 、热裂纹 产生原因
①晶间存在液态间层 。 焊缝 :存 在低熔点杂质偏析形成液态间层。 热影响区 :过热区晶界存在低熔点杂质 。 ②存在 焊接拉应力 。 2 、热裂纹 的防止措施
( 一 )晶 间腐 蚀
①限制钢材和焊材 的低熔点杂质 ,如 s 、P 含量 。 ②控制焊接规范 , 适当提高焊缝成形 系数 ( 即焊道 的宽度与计算厚 度之 比)枣焊缝成形 系数太小 ,易形成 中心线偏析 ,易产生热裂纹 。 ③ 调整焊缝化学成分 , 避免低熔点共晶物 ; 缩 小结 晶温度范 围 , 改 善焊缝 组织 ,细化焊缝 晶粒 ,提高塑性 ,减少偏析。 ④ ) ,晶 间 腐蚀 。
( 二 )应 力腐蚀开裂 l 、应力腐蚀开裂产生原因
应力腐蚀 开裂是指 承受应力 的合金 在腐 蚀性环境 中由于烈纹 的扩 展而互生失效的一种通用术语 。 应力腐蚀开裂具有脆性断 口形貌 , 但它 也可能发生于韧性高 的材料 中。 发生应力腐蚀开裂 的必要条件是要有拉 应力 ( 不论是残余应力还是外加应力 , 或者 两者兼 而有之 ) 和特定 的腐 蚀介质存在 。 2 、应力腐蚀开裂防治措施
⑤ 操作 上填满 弧坑 。 ( 四 )焊缝成 型不良 1 、焊缝成 型不 良原 因 焊缝成 型不 良与很多 因素有关 , 如工艺参数选择不对 , 人员操作手 法不对 , 也有 环境 的影响 因素 。 当焊缝表 面出现 凹坑 、 塌陷等 , 很可能会造成焊缝应力集 中, 影响 接头 的疲 劳使用寿命 。当焊缝 内部 出现孔洞时 ,影响接头的拉 伸性 能。 焊缝 表面出现 焊瘤 、飞溅等影响美观 ,叉增加焊后的修 复的成本 。
低温焊接奥氏体钢的预热措施

低温焊接奥氏体钢时,预热是一种重要的工艺措施,可以有效地预防淬硬和焊接裂纹的产生。
以下是一些有效的预热措施:
1. 选择合适的预热温度:预热温度应根据具体的钢种和焊接工艺来确定。
一般来说,奥氏体钢的预热温度应高于其相变温度,通常在200℃~300℃之间。
2. 均匀预热:预热时应使整个焊接区域均匀升温,避免出现温差过大的现象。
可以采用分段预热的方法,即先对焊缝两侧进行预热,然后再对焊缝进行预热。
3. 使用预热设备:预热设备可以提供均匀、稳定的加热效果,使预热更加高效。
常用的预热设备包括电阻焊机、感应焊机等。
4. 保持预热温度:预热过程中应保持恒温,避免温度波动过大。
可以采用加热元件或传感器来监控预热温度,确保预热温度稳定。
5. 充分焊接:在预热和焊接过程中,应保持适当的焊接速度和电流密度,避免过度焊接和热影响区过大。
通过以上预热措施,可以有效地预防奥氏体钢在低温焊接过程中出现淬硬和焊接裂纹的问题。
试论奥氏体不锈钢的焊接工艺

试论奥氏体不锈钢的焊接工艺
白 宇 211103198601221513
不 锈 钢 是 指 具 有 抗 腐 蚀 性 能 的 一 类 钢 种 ,是 石 油 、化 工 等 工 业 部 门
中 广 泛 使 用 的 金 属 材 料 。根 据 其 组 织 特 点 ,不 锈 钢 分 为 马 氏 体 不 锈 钢 、
回 火 )。
2.2 焊 接 接 头 应 力 腐 蚀 开 裂
应 力 腐 蚀 是 指 在 静 拉 伸 应 力 与 电 化 学 介 质 共 同 作 用 下 ,因阳极溶解 过 程 阴 极 氢 脆 引 起 的 断 裂 。拉 应 力 的 存 在 是 应 力 腐 蚀 开 裂 的 必 要 条 件 , 由 于 奥 氏 体 钢 导 热 性 差 ,线 膨 胀 系 数 大 ,在 约 束 焊 接 变 形 时 就 可 残 留 较 大 的 焊 接 应 力 ,而 消 除 残 余 应 力 是 防 止 应 力 腐 蚀 的 有 效 措 施 之 一 。
S P Sn S b 有 利 于 、 、
、
之 类 有 害 杂 质 的 偏 析 ,而 促 使 形 成 晶 间 液 态 夹 层 ,
显然易于促使产生焊缝凝固裂纹及增大焊缝热裂倾向。 工 程 焊 接 施 工 过 程 中 , 为 防 止 产 生 热 裂 ,在 焊 接 工 艺 上 一 方 面 尽 量
选 择 杂 质 较 低 的 焊 接 材 料 ,尽 量 减 小 熔 池 过 热 ,避 免 形 成 粗 大 柱 状 晶 , 采用小线能量及小截面焊道是尽量减少焊接接头热裂的有效措施。
2.3焊 接 接 头 热 裂
奥 氏 体 钢 焊 接 时 在 焊 缝 及 近 缝 区 均 可 能 见 到 热 裂 纹 ,但 最 常 见 的 主
N i 要 是 焊 缝 凝 固 裂 纹 , 有 时 也 出 现 近 缝 区 液 化 裂 纹 。
奥氏体不锈钢的焊接工艺及方法

奥氏体不锈钢的焊接工艺及方法(1)手弧焊1)焊前准备当板厚>3mm时要开坡口,坡口两侧20~30mm内用丙酮擦净清理,并涂石灰粉,防止飞溅损伤金属表面。
2)点固焊点固焊焊条与焊接焊条型号相同,直径要稍细些。
点固高度不超过工件厚度的2/3,长度不超过30mm。
4)焊接工艺(A)采用小规范可防止晶间腐蚀、热裂纹及变形的产生。
焊接电流比低碳钢低20%;(B)为保证电弧稳定燃烧,可采用直流反接法;(C)短弧焊,收弧要慢,填满弧坑;(D)与腐蚀介质接触的面最后焊接;(E)多层焊时要控制层间温度;(F)焊后可采取强制冷却;(G)不要在坡口以外的地方起弧,地线要接好;(H)焊后变形只能用冷加工矫正。
(2)氩弧焊奥氏体不锈钢采用氩弧焊时,由于保护作用好,合金元素不易烧损,过渡系数比较高。
所得焊缝成形好,没有渣壳,表面光洁,因此,焊成的接头具有较高的耐热性和良好的力学性能。
1)钨极氩弧焊适宜于厚度不超过8mm的板结构,特别适宜于厚度在3mm以下的薄板,直径在60mm以下的管子以及厚件的打底焊。
钨极氩弧焊电弧的热功率低,所以焊接速度较慢,冷却速度慢。
因此,焊缝及热影响区,在危险温度区间停留的时间长,所以钨极氩弧焊焊接接头的抗腐蚀性能往往比正常的手弧焊接头差。
2)熔化极混合气体脉冲氩弧焊如Ar和0.5%~1%的O2或Ar和1%~5%的CO2,外加脉冲电流,即采用混合气体的熔化极脉冲氩弧焊,这时焊接过程稳定,熔滴呈喷射过渡,焊丝熔化速度增快,电弧热量集中,特别是采用自动焊时,质量更好。
(3)等离子弧焊已成功地应用于奥氏体不锈钢的焊接。
电弧热量集中,可采用比钨极氩弧焊高得多的焊接速度,从而可提高焊接生产率。
(4)埋弧自动焊埋弧焊由于熔池体积大,冷却速度较小,容易引起合金元素及杂质的偏析。
因此,焊接奥氏体不锈钢时,为防止裂纹的产生,而在焊缝中加入的铁素体量就要多一些,这样就容易引起焊缝脆化,因此限制了埋弧焊的应用。
(5)奥氏体不锈钢的焊后处理为增加奥氏体不锈钢的耐腐蚀性,焊后应进行表面处理,处理的方法有抛光和钝化。
奥氏体不锈钢的焊接总结

奥氏体不锈钢的焊接总结奥氏体不锈钢是一种重要的金属材料,具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能,被广泛应用于工业制造中。
而焊接是连接金属材料的重要方式之一,也是生产过程中必不可少的环节。
在焊接奥氏体不锈钢时,需要考虑到合适的焊接方法、焊接工艺参数、焊接后的热处理等因素。
本文将从这些方面对奥氏体不锈钢的焊接进行总结。
一、焊接方法奥氏体不锈钢的焊接可以采用多种方法,常见的有手工电弧焊、氩弧焊、激光焊等。
1. 手工电弧焊:手工电弧焊是最常见的焊接方法之一。
其特点是操作简单,设备要求不高,适用于小型焊接作业。
但手工电弧焊的焊接效率较低,焊缝质量难以控制。
2. 氩弧焊:氩弧焊是目前最常用的奥氏体不锈钢焊接方法。
氩气的保护作用可以防止氧气和水分侵入焊缝,提高焊接质量。
氩弧焊还可以根据实际需要选择直流或交流。
3. 激光焊:激光焊是一种高能量密度的焊接方法,可以实现高速、高精度的焊接。
激光焊的热影响区较小,对焊接材料的变形和变质影响较小,适用于高要求的焊接作业。
但激光焊设备价格较高,操作要求较高。
二、焊接工艺参数在焊接奥氏体不锈钢时,需要合理选择和控制焊接工艺参数,以确保焊接质量。
1. 焊接电流:焊接电流直接影响熔深和焊缝质量。
对于不同规格的奥氏体不锈钢,需要根据材料的导电性和热导性选择适当的焊接电流。
2. 焊接电压:焊接电压影响焊缝形状和焊缝宽度。
一般来说,较高的焊接电压可以增加焊缝宽度,但焊接材料的变形和变质也会增加。
3. 焊接速度:焊接速度直接影响焊接效率和焊缝质量。
过高的焊接速度可能导致焊缝质量不稳定,过低的焊接速度则会影响生产效率。
4. 氩气流量:氩气是保护气体,在焊接过程中起到保护焊缝的作用。
合适的氩气流量可以防止氧气和水分污染焊缝。
三、焊接后的热处理在焊接奥氏体不锈钢后,还需要进行相应的热处理,以消除焊接过程中产生的应力和晶间腐蚀敏感性。
1. 固溶处理:奥氏体不锈钢在800-1100℃范围内进行固溶处理,可以解决焊缝和热影响区的晶间腐蚀敏感性。
奥氏体不锈钢焊接作业指导书剖析

奥氏体不锈钢焊接作业指导书1.总则为了加强企业的基础性技术管理工作,不断提高企业的技术管理水平,规范奥氏体不锈钢焊接的施工工艺、质量标准、安全注意事项等内容,特编制此作业指导书。
本作业指导书适用于奥氏体不锈钢的焊接。
本作业指导书编制所依据的标准:《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》 GB50236-98;《石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程》SH/T3523-1999 《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709-20002.材料要求2.1钢材焊接工程所用的钢材应有出厂质量证明书。
贮存及运输应与一般结构钢分开,以免被铁锈等污染。
材料表面避免碰撞或摩擦而损伤,划线下料时不得打冲眼和用划针。
2.2 焊材所用的焊接材料,如焊条、焊丝等,必须符合国家标准要求和有关技术要求,必须有材质合格证件。
电焊条必须按照焊接和热处理管理规定-Q/JH121·20402.14-2004附件三:焊材烘干发放管理规定要求进行烘干、发放,否则严禁使用。
2.3 氩气焊接使用的氩气应符合国标《氩气》和有关技术要求。
2.4 钨极手工钨极氩弧焊宜采用铈钨极,钨极要符合电子发射能力强,电子发射逸出功小,许用电流大,容易引弧,电弧稳定性好,不易烧损,使用寿命长和无放射性等要求。
2.5 其它材料无齿锯片和角磨机片使用不锈钢专用锯片或磨片,否则禁止使用。
其它消耗材料应有合格证。
3.主要机具3.1 交、直流电焊机;3.2 手工钨极氩弧焊机;3.3 焊条保温筒;3.4 焊条烘干箱和保温箱;3.5 角向磨光机;3.5 等离子切割机;3.6 无齿锯。
4.作业条件4.1 技术准备技术人员要认真查阅图纸和有关资料、熟悉奥氏体不锈钢的焊接特点,应执行的有关标准和规范,编制出切实可行的详细的施工技术方案,如焊接技术方案、技术交底、焊接工艺规程等,并在施工前向焊工、检查人员和有关人员作认真的交底。
4.2 现场准备4.2.1 现场要有足够容量的电源。
奥氏体不锈钢焊接性能分析

奥氏体不锈钢焊接性能分析奥氏体不锈钢是一种重要的工程材料,具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和焊接性能。
在工程实践中,对奥氏体不锈钢的焊接性能进行分析和研究,有助于优化焊接工艺、改善焊接质量,满足工程结构的要求。
本文将从焊接材料选择、焊接缺陷和焊接工艺参数等方面,对奥氏体不锈钢的焊接性能进行详细分析。
首先,对于奥氏体不锈钢的焊接,焊接材料的选择非常重要。
一般来说,焊接材料应具有与基材相似的化学成分和机械性能,以确保焊接接头的一致性。
同时,还需要考虑焊接材料的耐腐蚀性和耐高温性,以满足工程结构的使用要求。
常用的奥氏体不锈钢焊接材料有AWSE308、AWSE316等。
在选择焊接材料时,还需要考虑到焊接接头的力学性能要求,例如强度、韧性等。
其次,在奥氏体不锈钢的焊接过程中,常见的焊接缺陷包括气孔、夹渣、未熔合、未熔透等。
这些焊接缺陷会降低焊接接头的质量,甚至引起接头的失效。
为了减少焊接缺陷的产生,需要采取适当的预处理措施,例如清洁和除氧等。
同时,选择合适的焊接工艺参数,例如焊接电流、焊接速度等,可有效控制焊接过程中的熔合情况和热影响区的形成,从而减少焊接缺陷的发生。
最后,对于奥氏体不锈钢的焊接工艺参数选择,需要综合考虑焊接接头的形状、要求和工艺设备的特点。
一般来说,焊接时应采用较小的电流和较高的焊接速度,以减小热输入和热影响区的尺寸。
此外,还可采用预热和后续热处理等措施,改善焊接接头的性能和组织结构。
需要注意的是,焊接过程中应注意避免产生过高的残余应力和变形,可采用适当的焊接顺序和夹具。
综上所述,奥氏体不锈钢的焊接性能分析是一项复杂的工作,需要综合考虑焊接材料选择、焊接缺陷和焊接工艺参数等多个方面的因素。
通过合理选择焊接材料、预处理和控制焊接工艺参数,可以提高奥氏体不锈钢焊接接头的质量和性能,满足工程结构的要求。
在实际工程应用中,应根据具体情况和要求进行分析和优化,以确保焊接接头的可靠性和持久性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
1 绪论焊接技术自20世纪初期以后,几十年来获得迅猛发展,目前焊接结构已经基本上取代了铆接结构,并部分代替铸造和锻造结构。
焊接结构的用材量占钢产量的近50﹪,已广泛地应用于航空、航天、原子能、化工、造船、海洋工程、电子技术、建筑、机械制造等工业部门。
随着现代工业的发展和科学技术的进步,对焊接构件的性能提出了更高、更苛刻的要求,除需满足通常的力学性能外,还要满足如耐磨性、高温强度、耐腐蚀性、低温韧性、导电性、导热性等多方面的性能要求。
在这种情况下,任何一种金属材料都不可能完全满足整体焊接结构的使用要求,即使可能有某种金属材料相对比较理想一些,也常常由于十分稀缺、价格昂贵,而不能在工程中实际应用,而不锈钢的应用可以最大限度的满足要求,为其工业应用奠定了基础。
所有金属都和大气中的氧气进行反应,在表面形成氧化膜。
不幸的是,在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化,使锈蚀不断扩大,最终形成孔洞。
可以利用油漆或耐氧化的金属(例如,锌,镍和铬)进行电镀来保证碳钢表面,但是,正如人们所知道的那样,这种保护仅是一种薄膜。
如果保护层被破坏,下面的钢便开始锈蚀耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。
又称不锈耐酸钢。
实际应用中,常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢,而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。
由于两者在化学成分上的差异,前者不一定耐化学介质腐蚀,而后者则一般均具有不锈性。
不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。
铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素,当钢中含铬量达到 1.2%左右时,铬与腐蚀介质中的氧作用,在钢表面形成一层很薄的氧化膜(自钝化膜),可阻止钢的基体进一步腐蚀。
除铬外,常用的合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等,以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。
不锈钢通常按基体组织分为:1、铁素体不锈钢。
含铬12%~30%。
其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高,耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。
2、奥氏体不锈钢。
含铬大于18%,还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。
综合性能好,可耐多种介质腐蚀。
3、奥氏体- 铁素体双相不锈钢。
兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点,并具有超塑性。
4、马氏体不锈钢。
强度高,但塑性和可焊性较差。
在高压容器、锅炉中,不锈钢焊接构件得到越来越广泛的应用,它不但能满足不同工作条件对材质的要求,而且通过焊接的方法连接成不同几何形状的零部件,生产、修复简便而且成本低。
如0Cr18Ni9钢是我≤0.16﹪)国在80年代末引进外国的配方研制的。
由于含碳量低(c合金配方合理,使这类钢具有较高的强度和韧性和耐腐蚀性,0Cr18Ni9钢的化学成分见表1,力学性能见表2。
表 1 母材的化学成分(质量分数/﹪)表 2 母材的力学性能2 低温高压容器介绍及焊接特点和方法2.1 前言随着我国低温液化气体贮运需求的加大,国内多家具有A 级、C 级压力容器制造资质的企业,生产了质量优良的低温绝热液化气体贮运设备,在我国气体应用的领域服役。
目前我国制造低温绝热液化气体贮运设备罐体内胆的低温材料,基本是18-8 型奥氏体不锈钢,其代表钢种是0Cr18Ni9。
为提高低温罐体内胆主体焊缝的施焊效率,减轻焊工的劳动强度,保证其焊接接头的低温韧性。
对δ≥10mm 的0Cr18Ni9 奥氏体不锈钢,采用埋弧焊工艺方法,开展了一系列工艺性试验,取得了满意的效果,并已应用于低温绝热压力容器的生产中。
2.2 低温绝热压力容器的使用特点及对其内胆主体焊接接头的质量要求2.2.1低温绝热压力容器的使用特点低温绝热型压力容器是用于盛装液氩、液氢、液氮、液氧、液化天然气等超低温液化气体的受压容器。
表2-1列出几种常用的工业气体或燃气的压力在101.325KPa 下的沸点温度。
表2-1列出几种常用的工业气体或燃气2.2.2内胆主体焊接接头的质量要求低温液化气体温度在0℃,压力在101.325KPa 下汽化为气体时,体积会迅速膨胀。
表2-2 给出温度0℃、压力在101.325KPa 条件下,单位体积低温液体生成的气体体积。
在密闭内胆(内表1 工业气体或燃气的压力在101.325KPa下的沸点温度内,同体积膨胀使压力升高表2-2 0℃和101.325K Pa 条件下单位体积生成的气体体积/ m3综上超低温、受压的使用特点,对低温绝热压力容器内胆的主体焊缝焊接接头保证其低温韧性,是满足安全使用的主要要素。
材质方面通常产品设计上采用耐低温使用的0Cr18Ni9 钢,其最低使用温度-196℃,而如何选择适合此钢种的焊接材料是焊接合格焊接接头的重点。
按GB150-1998 附录C 及JB4708-2000 的有关规定,包括焊缝及热影响区的低温夏比冲击试验的冲击功平均值AkV≥31J,才是合格的焊接接头的重点。
2.3 试验准备据国内一些资料介绍,对于0Cr18Ni9不锈钢,采用焊条电弧焊和手工氩弧焊,因其焊接线能量较低,很容易实现焊缝金属的低温韧性要求。
但是上述焊接方法焊接效率太低。
考虑选择焊接效率较高的埋弧焊工艺,其焊接线能量比焊条电弧焊和手工氩弧焊高些,但是合理的选择焊接材料及制定合理的焊接工艺参数,也是能够实现0Cr18Ni9 焊接接头的低温韧性要求的。
焊接方法已经选定采用埋弧焊工艺,接下来要考虑的就是填充金属材料的选择,焊接坡口形式的确定,焊接参数的确定。
这些影响焊缝金属冲击韧性的因素需要通过工艺试验及理化试验确定其正确性。
首先分析了0Cr18Ni9 钢焊接,从填充金属的材料选择上要考虑所选择的焊接材料应确保所熔敷的焊缝金属有与母材接近的成分,因此选择H0Cr20Ni10Ti 以及H0Cr21Ni10 两种焊丝作为试验用焊丝。
焊剂选择,从查阅资料上得到信息,要想焊缝金属得到低温下的较高韧性,必须选用碱性焊剂。
因为碱性焊剂的碱度大易于减少焊缝金属的夹杂物含量,夹杂物含量低,则焊缝金属的低温韧性就好。
因此选择与焊接材料匹配的SJ601焊剂作为试验用焊剂。
坡口形式的选择,根据本厂产品的特点和本厂已具备的板材厚度,选定1 16mm 作为本试验的试件厚度。
埋弧焊所需的坡口可以开坡口,也可不开坡口,但是为了试验不同坡口形式下的焊接参数,最终达到试验要求,为此我们把两种坡口均作为试验坡口。
焊接参数的选择,考虑不锈钢焊接性的特点,奥氏体钢导热性较低,电阻率较高,因此奥氏体钢焊接尽量采用较小的焊接线能量。
下面列举了试验数据。
2.4 埋弧焊工艺试验2.4.1 确定试验方案(见表2-3)表2-3 试验方案2.4.2选择焊接材料(1)确定试验用材的化学成分(%)焊丝和焊剂是埋弧焊的消耗材料,从普通碳素钢到高级镍合金多种金属材料的焊接都可以选用焊丝和焊剂配合进行埋弧焊接。
二者直接参与焊接过程中的冶金反应,因而它们的化学成分和物理性能不仅影响埋弧焊过程中的稳定性、焊接接头性能和质量,同时还影响着焊接生产率,因此根据焊缝金属要求,正确选配焊丝和焊剂是埋弧焊技术的一项重要内容。
表2-4 母材化学成分表2-5 试验用焊剂的化学成分(%)(2)确定试验用材的力学性能(见表2-6)表2-6 试验用母材的力学性能2.4.3工艺参数试验对于工艺参数的选择,为了获得良好的焊接热循环,在保证焊接良好的成形基础上,尽量选用小的焊接电流,适中的电流电压和尽可能大的焊速,为此试件均采用两种坡口型式(见图1)进行试验。
(1)选择试件的焊接工艺规范(见表2-7)表2-7 试件的焊接工艺规范(2)对施焊完成的试板进行检验表2-8 外观质量检验(3)无损检测四组焊接试件经X 射线检测,均达到JB/T4730.2-2005,100% Ⅱ级合格标准。
表2-9 晶间腐蚀检测晶间腐蚀按GB/T4334.2-2000标准,测试结果显示两种焊丝焊接结果均未有晶间腐蚀倾向。
(4)试验结果试件H01、H03 冷弯后均有裂纹产生,且-196℃冲击功焊缝和热影响区均较低。
而H02、H04 无裂纹产生。
按GB150-1998 附录C 规定,奥氏体不锈钢低温容器的焊接接头在-196℃Ak应≥ 31J(三个试件的平均值)。
V而试件H01、H03 热影响区低温冲击功平均值未达到标准要求。
而试件H02、H04达到了要求,并且试件H04 的低温冲击值。
2.5 试验结果分析从工艺试验的结果看,采用不开坡口较大线能量的焊接,试件H01、H03的焊缝余高存在不合格倾向,按照GB150 规定,尤其焊缝金属的低温冲击功不符合标准要求。
而采用开坡口较小线能量的焊接,焊缝金属的低温冲击功达到了标准要求。
几组试验表明焊接材料,采用H0Cr21Ni10 和H0Cr20Ni10Ti 都能满足要求。
焊剂选用碱度较高的SJ601 型烧结焊剂。
只要控制好其它方面的参数,能够取得合适的低温冲击功数值。
然而影响18-8 钢焊缝金属低温韧性的主要因素中焊接线能量的的影响最大。
这是因为,较小的焊接线能量有助于减少熔池的过热,避免接头出现过热组织从而获得较高的低温韧性。
反之,线能量加大,焊缝组织的品粒越易粗大,韧性越差。
因此焊接时,应采用较小的线能量和较快的冷却速度,以防焊缝及热影响区过热和碳化物析出。
3 0Cr18Ni9钢的焊接性分析3 0Cr18Ni9 的化学成分焊接性刚的焊接性主要取决于化学成分,奥氏体不锈钢以镉镍为主要的合金元素。
这种钢由于具有较高的变形能力并不可淬硬,所以总体上焊接性良好。
但是,为了全面保证焊接接头的质量,往往需要解决一些特殊的问题,如接头各种形式的腐蚀、焊接裂纹、铁素体含量的控制及σ相的脆化等等。
3.1腐蚀3.1.1焊接接头中的晶间腐蚀在腐蚀介质作用下,起源于金属表面沿晶界深入金属内部的腐蚀就是晶间腐蚀。
晶间腐蚀是一种局部性的腐蚀,它会导致晶粒间的结合力丧失,材料的强度几乎消失,所以必须重视这中腐蚀。
奥氏体产生晶间腐蚀的原因,现在比较认同的看法,是奥氏体钢在固溶状态下碳以过饱和形式溶解于γ固溶体,加热时过饱和的碳以Cr23C5的形式沿晶界析出。
Cr23C5的析出消耗了大量的铬,因而使晶界的附近碳的含量降低到低于钝化所需的最低量,形成了贫铬层。
这便是产生晶间腐蚀的根本原因。
防止晶间腐蚀的措施(1)降低母材和焊缝中的含碳量(2)在钢中加入稳定碳化物形成元素,改变碳化物的类型(3)焊后进行固溶处理(4)改变焊缝的组织状态即使焊缝由单向状态变成双相状态3.1.2 焊接接头的刀口腐蚀刀口腐蚀是焊接接头中特有的一种晶间腐蚀,只会发生于含有稳定剂的奥氏体不锈钢焊接接头中,腐蚀部位在热影响区的过热区,开始宽度只是3~5个晶粒,逐渐可扩大到 1.0~1.5mm,腐蚀一直深入到金属内部。
刀状腐蚀一般发生在焊后再次在敏化温度区间时,即高温过热与中温敏化连续作用的条件下,产生的原因也和Cr23C5析出后形成的贫铬层关,刀口腐蚀如图3-1图3-1 刀口腐蚀防止刀口腐蚀的措施(1)降低含碳量(2)减少近缝区的过热(3)合理安排焊接顺序(4)焊后进行稳定化处理焊后处理可使过热区的碳与稳定剂结合为稳定的碳化物,从而不会再以Cr23C5的形式析出。