1cr18ni9ti不锈钢TIG焊的焊接工艺评定

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不锈钢管(1Cr18Ni9Ti)的焊接

不锈钢管(1Cr18Ni9Ti)的焊接

不锈钢管(1Cr18Ni9Ti)的焊接作者:芦旭东来源:《职业·中旬》2013年第07期摘要:不锈钢具有优良的化学稳定性,在工业得到日益广泛的应用,特别是在需要耐酸及耐高温管道中应用较广。

不锈钢因其介质多为易燃、易爆及有毒物质,且压力较高,所以,对焊接质量要求很高。

本文探讨采用TIG打底和内外填丝法,用MAG焊填充和盖面效果良好,质量和效率都得到了保证。

关键词:TIG焊 MAG焊混合气体以材质为1Cr18Ni9Ti的不锈钢管件(规格为φ133mm×11mm)为例,采用钨极氩弧(TIG)焊打底,用混合气体(Ar+CO2)保护焊填充及盖面。

一、焊接前的准备工作清理坡口,清理油污、污物,焊缝周围10mm内修磨削;采用双面坡口,坡口角度为60°,挫钝边为0.5mm,装配间隙为3~4mm;管内充氩气保护;定位焊采用刚性固定法,但必须注意定位焊质量。

二、TIG焊的焊接工艺参数措施钨极选用φ2.5mm,端部为圆锥形,伸出长度为4~6mm;喷嘴的直径选用φ12mm,电流采用直流正接;焊丝TCS-308L、直径2.5mm、电流80~90A、气体流量5~15L/min。

三、TIG焊的具体的操作方法第一,先将管内空气置换干净,再进行焊接,提前5~10s送气,引弧后先不加焊丝,待根部熔带形成熔池后,即可填丝焊接。

为使背面成型良好,在仰焊部位采用内填丝法焊接,即焊丝要顺着坡口沿管子切点送到熔池前端,熔化金属应送至坡口根部。

为防止始焊处产生裂纹,始焊速度要慢些,并多填焊丝,电弧可以作横向摆动。

注意:两边稍作停留,焊丝均匀地、断续地送进熔池,向前施焊要均匀。

第二,在送丝过程中,焊丝不能与钨极接触,焊丝端部不得抽离保护区,以避免氧化影响质量。

在送丝时不要扰乱氩气气流,停至焊接位置时要注意氩气保护熔池。

第三,在焊接后半周时,电弧要先熔化前半圈仰焊的部位,待出现熔孔时再送给焊丝,前两滴可以多给点焊丝,防止接头内凹,然后进行正常焊接。

1cr18ni9不锈钢焊接工艺探讨

1cr18ni9不锈钢焊接工艺探讨

1cr18ni9不锈钢焊接工艺探讨作者:李万泉来源:《房地产导刊》2013年第05期摘要:1cr18ni9不锈钢是奥氏体不锈钢的一种。

作为奥氏体不锈钢焊接工艺设计重点在于对其的焊接性的分析,然后根据其焊接性分析制定焊接工艺。

包括选择合理的焊接方法,焊接参数,焊接材料,焊前准备,焊后热处理等。

关键词:奥氏体不锈钢焊接性焊接工艺一、1cr18ni9不锈钢的焊接性分析通常的奥氏体型不锈钢都具有非常好的塑性和韧性,因而便于制成各种形状的构件、容器或管道。

这类韧性、塑性本来就好的不锈钢又不会发生任何的淬火硬化,所以尽管其线膨胀系数比碳钢大得多,焊接过程中的弹、塑性应力应变量很大,却极少出现冷裂纹。

奥氏体型不锈钢焊接接头不存在淬火硬化区,又由于它有很强的加工硬化能力,所以即使受焊接热影响而软化的区域,其抗拉强度仍然不低。

1.1焊接热裂纹(1)1cr18ni9不锈钢的导热系数大约只有低碳钢的一半,而线膨胀系数却大得多,所以焊后在接头中会产生较大的焊接内应力。

(2)1Crl8Ni9不锈钢中的成分,如碳、硫、镍等会在熔池中形成低熔点共晶。

(3)1Cr18Ni9不锈钢的液、固相线的区间较大,结晶时间较长,且奥氏体结晶的枝晶方向性强,所以杂质偏析现象比较严重。

综上所述,1Cr18Ni9不锈钢焊接时比较容易产生焊接热裂纹,包括焊缝的纵向和横向裂纹、火口裂纹、打底焊的根部裂纹和多层焊的层间裂纹等1.2焊接接头的晶间腐蚀晶间腐蚀是奥氏体金属最危险的破坏形式之一。

不锈钢具有抗腐蚀能力的必要条件是含铬量大于12%。

当含铬量小于12%时,就会失去抗腐蚀能力。

奥氏体不锈钢处在450℃~850℃温度下,碳在奥氏体中的扩散速度大于铬在奥氏体中的扩散速度。

室温下碳在奥氏体中的溶解度很小,约为0.02%~0.03%,当奥氏体钢中含碳量超过0.02%~0.03%时,碳就不断地向奥氏体晶界扩散,并和铬化合形成铬化物(Cr23C6),造成奥氏体边界的贫铬区,当其含铬量小于12%时,便失去抗腐蚀能力。

1Cr18Ni9Ti不锈钢板TIG焊工艺设计

1Cr18Ni9Ti不锈钢板TIG焊工艺设计

1Cr18Ni9Ti不锈钢板TIG焊工艺设计摘要:本说明书分析了1Cr18Ni9Ti钢板的化学成分、力学性能和它的焊接性,并在此基础上制定了一套TIG焊的设计工艺,包括材料的焊接性能分析、TIG焊设备描述、TIG焊焊的各项工艺参数、焊接前的准备、焊后处理以及焊缝检验。

关键词:1Cr18Ni9Ti钢板 TIG焊一、母材的焊接性能分析1.1 母材的成分及性能母材规格:1Cr18Ni9Ti钢板一块,规格:-5×100×300,TIG焊。

母材的力学性能如表1所示,母材化学成分如表2所示。

表2 母材化学成分(%)1.2 1Cr18Ni9Ti钢的简介、特点及焊接性分析不锈钢是耐蚀和耐热高合金钢的统称。

不锈钢通常含有Cr、Ni、Mn、Mo等元素,具有良好的耐腐蚀性、耐热性和较好的力学性能,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,应用十分广泛,其焊接具有特殊要求。

而1Cr18Ni9Ti既可作为不锈钢,也可作为热强钢。

根据1Cr18Ni9Ti其镍的含量,它属于奥氏体钢。

奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢种,生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70%。

该类钢是一种十分优良的材料,有极好的抗腐蚀性和生物相容性,因而在化学工业、沿海、生物医学、石油化工等领域中得到广泛应用。

1.1奥氏体不锈钢的组织特点:①通常在常温下的组织为纯奥氏体,也有一些为奥氏体和少量铁素体,这种少量铁素体有助于防止热裂纹。

②不能用热处理方法强化。

但具有显著的冷加工硬化性,可通过冷变形方法提高强度。

③经冷变形产生的加工硬化,可采用固溶体处理使之软化。

1.2 母材焊接性能分析: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,焊接接头在焊接状态下具有较好的塑性和韧性,所以与其他类型的不锈钢相比其焊接性良好。

但在焊接材料选择不合适或焊接工艺制定不合理时,却易产生热裂纹,晶间腐蚀等缺陷,严重影响了1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的焊接接头质量。

1Cr18Ni9Ti焊接工艺作业指导书

1Cr18Ni9Ti焊接工艺作业指导书
焊剂
焊接
层次
焊接
方法
电流

极性
焊接材料
电流
A
电压
V
焊接
速度
Байду номын сангаас毫米/分
送丝
速度
毫米/分
等离子气流量
L/min
保护
气流量L/min
背面
保护
气流量L/min
牌 号
规格
1
等离子焊
直流
正接
200

250
25

35
150

250
3.5

4.5
10

16
20

25
2
氩弧焊
直流正接
ER321
(H0Cr20Ni10Ti)
②起弧和熄弧必须在引、收弧板上进行,起弧和熄弧处应在不大于引、收弧板外边缘的50mm处。
③焊接电流若大于喷嘴允许的最大电流以及钨极与喷嘴的不同心会造成等离子焊出现双弧现象,这是不允许的。工件表面的间距一般取3~5mm(过高会使焊透能力降低,过低会使喷嘴沾满飞溅物).喷嘴的孔径决定等离子弧直径的大小,应根据使用电流和离子气流量决定。
YGY-P09
焊接方法
等离子(PAW)(不填丝)+氩弧焊(TIG)
机械化程度
全自动
适用材质
标准号
类别号
组别号
备 注
321(1Cr18Ni9Ti)
ASTM A 240/240M
(GB/T 4237)
焊接位置:平焊
保护气体:
Ar(纯度不得低于99.9%)
层间温度:≤100℃
焊后热处理:1010~1150℃快冷

1Cr18Ni9Ti不锈钢发酵罐釜体的焊接工艺设计

1Cr18Ni9Ti不锈钢发酵罐釜体的焊接工艺设计

哈尔滨理工大学焊接课程设计1Cr18Ni9Ti不锈钢发酵罐釜体的焊接工艺设计班级学号姓名指导教师2012年12月19日11Cr18Ni9Ti不锈钢发酵罐釜体的焊接工艺设计一、工艺性综述)(一)产品简介(定义、分类、发酵罐,指工业上用来进行微生物发酵的装置。

其主体一般为用不锈钢板制成的主式圆筒,其容积在1立方至数百立方大小。

在设计和加工中应注意结构严密,合理。

能耐受蒸汽灭菌、有一定操作弹性、内部附件尽量减少(避免死角)、物料与能量传递性能强,并可进行一定调节以便于清洗、减少污染,适合于多种产品的生产以及减少能量消耗。

(二)常用的制造钢材0Cr18Ni9、00Cr18Ni10、0Cr17Ni1 2MO2和00Cr17Ni14MO200Cr19Ni10是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。

00Cr17Ni12Mo2添加Mo(2~3%) ,优秀的耐点蚀性,耐高温、抗蠕变性能优秀。

均属于奥氏体型不锈钢,这类不锈钢焊接的主要问题是焊接接头容易出现热裂纹、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂以及焊接变(三)焊接材料在焊接材料的选择方面,宜选用超低碳的焊条和焊丝焊条电弧焊,焊条E308-16(A102),氩弧焊焊丝HOCr21Ni10,氩气纯度应在99.6%以上,埋弧焊焊丝是H0Cr21Ni10,焊剂HJ260,焊丝伸出长30~40mm。

为防烧穿最好在背面衬焊剂垫,埋弧焊、气体保护焊的焊丝中Cr、Mn含量比母材要高,焊厚板宜用Mo、Si含量高的焊丝,可形成α+F组织。

(四)焊接方法1.氩弧焊(MIG或TIG):又称氩气体保护焊。

是在普通电弧焊的原理的基础上,利用氩气对金属焊材的保护,通过高电流使焊材在被焊基材上融化成液态形成溶池,使被焊金属和焊材达到冶金结合的一种焊接技术,由于在高温熔融焊接中不断送上氩气,使焊材不能和空气中的氧气接触,从而防止了焊材的氧化,因此可以焊接铜、铝、合金钢等有色金属。

EH油系统1Cr18Ni9Ti不锈钢管TIG焊接工艺优化

EH油系统1Cr18Ni9Ti不锈钢管TIG焊接工艺优化

EH油系统1Cr18Ni9Ti不锈钢管路TIG焊接工艺优化摘要:通过对国电靖远发电有限公司#1机组通流改造中EH油系统1Cr18Ni9Ti不锈钢管路焊接中易出现的问题,在原焊接工艺的不足情况下,从焊接材料的选择、焊接工艺等方面进行了详细的分析,提出了现场具体的解决措施,保证了1Cr18Ni9Ti不锈钢管路的焊接质量。

关键词:EH油奥氏体不锈钢焊接工艺优化1 工程概况国电靖远发电有限公司1#机组通流改造EH油系统1Cr18Ni9Ti不锈钢管路焊接,焊接技术要求高、难度大、工期紧,尤其油管路系统的安装焊口多(450多个)、焊口规格多, 工作量大,施工工艺复杂,管道内不能残留有焊渣等杂质,焊接接头根部不允许出现未焊透、裂纹等缺陷,内表面要求成形良好,凸起适中,不内凹。

1Cr18Ni9Ti钢材由于Cr元素含量较高,焊接时极易氧化。

当采用手工钨极氩弧焊时,由于焊缝背部的高温金属无法进行有效保护,焊缝背部的高温金属与空气中的氧产生剧烈反应,导致焊缝根部的严重氧化和烧损。

在施工初期遇到背两面氧化过烧严重、焊接接头变形严重、焊接工艺参数不当等焊接技术问题。

此类问题已成为这些钢材应用和普及的技术难题。

为此,为了弥补原焊接工艺的不足,着重从人员、设备、焊接方法、现场环境、焊接材料的选择、焊接工艺等方面进行了详细的分析,对原焊接工艺进行了改进,制定了一套严谨、有效的焊接工艺,简化焊缝根部充氩保护,提高焊缝质量,减少焊缝金属中有害杂质和有益合金元素的损失,使焊缝金属得到适合的化学成份,有效保证了1Cr18Ni9Ti 管材的焊接质量,创造了良好的经济效益和社会效益。

2 1Cr18Ni9Ti不锈钢TIG焊接特点分析①1Cr18Ni9Ti 不锈钢热膨胀率、导电率均与碳钢及低合金钢差别较大,且熔池流动性差,成形较差。

不锈钢的热导率为碳钢的1/3,焊接不锈钢时,焊接熔池的热量传导速度比碳钢要低得多,先焊的焊接熔池对后焊的不锈钢母材的预热作用明显,在同样的焊接工艺参数下,不锈钢母材的熔化速度比碳钢母材的熔化速度要快。

1Cr18Ni9Ti钢焊接工艺评定要点

1Cr18Ni9Ti钢焊接工艺评定要点

课程设计题目:1Cr18Ni9Ti钢焊接工艺评定系别专业班级姓名学号2012~2013 学年第一学期目录绪论 (8)焊接工艺评定论术 (9)目的 (9)意义 (9)适用范围 (9)流程 (9)材料分析 (10)不锈钢1Cr18Ni9Ti (10)热处理规范及金相组织 (10)化学成分 (10)机械性能 (10)材料的焊接性能 (11)焊接参数 (12)焊接工艺分析 (15)焊接工艺应用 (16)焊接检测 (18)破坏性检测 (18)非破坏性检测 (20)参考文献 (22)绪论机械业是为所有的工业,农业,国防以及交通运输业提供机器和装备的工业。

在实现我国四个现代化的过程中,必须贯彻党的总路线精神,不断解决自行设和制造效能高、寿命长、重量轻、体积小、容量大、成本低的机器和设备的问题。

为了完成这一光荣而艰巨的任务,使机械设计与制造能力在短时间内超世界水平,除了必须解决设计与制造和使用的科学。

而机械制造中的材料问题,一部分是属于金属材料本身的成分与质量问题,另一部分是属于材料的选用是否适当,在加工处理的工艺上是否发挥了材料的最大潜力的问题。

因此,在提高金属材料的产量和质量的同时,还要提高和发挥材料的各种性能,充分挖掘潜力,做到既合实用又节省,只有这样才能达到多,快,好,省建设社会主义的目的。

我国解放前合金钢的科学和生产几乎完全是空白点。

解放后,我国机械工业的发展速度是世界上前所罕见的。

在近20~30年间,不锈钢的出现和大量的使用,推动了不锈钢工业的进程。

不锈钢由于具有优良的耐蚀性、耐磨性、强韧性和良好的可加工性,外观的精美性,以及无毒无害性,广泛地应用与宇航、海洋、军工、化工、能源等方面,以及日用家具、建筑装潢、交通车辆的装饰上。

合金元素多、组织结构复杂且多变给不锈钢及耐蚀耐热合金焊接带来很大的困难。

焊接接头的坏,直接关系着设备使用的安全性。

国内外对不锈钢及耐蚀耐热合金的焊接做了大量的研究工作,其焊接性、焊接材料及焊接工艺的研究几乎与母材的研究同步,促进了不锈钢及耐蚀耐热合金的发展。

1Cr18Ni9TiTIG不锈钢管路焊接工艺优化

1Cr18Ni9TiTIG不锈钢管路焊接工艺优化

1Cr18Ni9TiTIG不锈钢管路焊接工艺优化[摘要]本文通过对国电靖远发电有限公司1机组通流改造中EH油系统1Cr18Ni9Ti不锈钢管路焊接中易出现的问题,在原焊接工艺的不足情况下,从焊接材料的选择、焊接工艺等方面进行了详细的分析,提出了现场具体的解决措施,保证了1Cr18Ni9Ti不锈钢管路的焊接质量。

[关键词]EH油;奥氏体不锈钢;焊接工艺;优化1工程概况国电靖远发电有限公司1机组通流改造EH油系统1Cr18Ni9Ti不锈钢管路焊接,焊接技术要求高、难度大、工期紧,尤其是油管路系统的安装焊口多(达450多个)、焊口规格多、工作量大、施工工艺复杂、管道内不能残留有焊渣等杂质、焊接接头根部不允许出现未焊透、裂纹等缺陷,内表面要求成形良好,凸起适中,不内凹。

在施工初期遇到正背两面氧化过烧严重;焊接接头变形严重;焊接工艺参数不当等焊接技术问题。

为此,为弥补原焊接工艺不足,我们从人员、设备、焊接方法、现场环境、焊接材料的选择、焊接工艺等方面进行了详细的分析,对原焊接工艺进行了改进,制定了一套严谨、有效的焊接工艺,有效保证了1Cr18Ni9Ti管材的焊接质量,创造了良好的经济效益和社会效益。

2 1Cr18Ni9Ti不锈钢TIG焊接特点分析2.1 1Cr18Ni9Ti不锈钢热膨胀率、导电率均与碳钢及低合金钢差别较大,且熔池流动性差,成形较差。

不锈钢的热导率为碳钢的1/3,焊接不锈钢时,焊接熔池的热量传导速度比碳钢要低得多,先焊的焊接熔池对后焊的不锈钢母材的预热作用明显,在同样的焊接工艺参数下,不锈钢母材的熔化速度比碳钢母材的熔化速度要快。

2.2由于不锈钢固有的物理性能,和碳钢相比,在同样焊接工艺参数下,不锈钢焊丝的熔化速度和母材的熔化速度比碳钢要大的多,只有在焊接碳钢的焊接工艺参数的基础上作适当调整才能焊出合格的焊缝。

2.3为此采用TIG内、外填丝法焊底层,使质量、效率都得到保证。

在TIG焊过程中,焊枪摆动幅度、频率、速度及边缘停留时间配合适当,动作协调一致,随时调整焊枪角度,使焊缝表面边缘熔合整齐,成形美观,以保证盖面层质量。

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内容提要1Cr18Ni9Ti是奥氏体不锈钢,具有较好的力学性能和焊接性,但其焊缝及热影响区也存在很多问题,1Cr18Ni9Ti钢焊缝及热影响区热裂纹敏感性较大,在腐蚀介质作用下容易发生晶间腐蚀和应力腐蚀开裂。

1Cr18Ni9Ti钢几乎适合所有的熔焊方法,其中焊条电弧焊、氩弧焊、熔化极惰性气体保护焊、埋弧焊是较为经济的焊接方法。

论文中阐述了1Cr18Ni9Ti钢TIG焊接工艺评定的规程和具体实施过程,并给出了焊接工艺评定所需的工艺文件的格式。

关键词:1Cr18Ni9Ti钢 TIG焊焊接工艺评定奥氏体不锈钢目录一、1Cr18Ni9Ti不锈钢的介绍 (4)(一)简介 (4)(二)化学成分 (4)(三)行业规范 (5)(四)性能 (5)(五)应用 (5)二、 1Cr18Ni9Ti不锈钢焊接性分析 (5)(一)焊接热裂纹 (5)1.焊接接头产生热裂纹的原因 (6)2.防止奥氏体不锈钢产生热裂纹的主要措施 (6)(二)焊接接头的晶间腐蚀 (7)1.晶间腐蚀 (7)2.刀状腐蚀 (8)(三)应力腐蚀开裂 (9)1.应力腐蚀开裂的原因 (9)2.防止应力腐蚀开裂的措施 (10)三、1Cr18Ni9Ti不锈钢焊接方法 (10)(一)焊条电弧焊 (11)(二)埋弧焊 (11)(三)氩弧焊 (11)(四)等离子弧焊接 (11)(五)激光焊接 (12)四、1Cr18Ni9Ti不锈钢焊接工艺评定的目的及方法 (12)(一)1Cr18Ni9Ti不锈钢焊接工艺评定的目的 (12)(二)焊接工艺评定的方法 (12)五、1Cr18Ni9Ti不锈钢TIG焊焊接工艺评定的规程 (12)六、1Cr18Ni9Ti不锈钢TIG焊焊接工艺评定的具体的实施过程 (13)(一)评定焊缝 (13)(二)编写“焊接工艺指导书”或“焊接工艺评定任务书” (14)(三)焊接试件准备 (14)1.试件的厚度和焊件的厚度 (14)2.试件坡口形状尺寸及试件尺寸 (14)3.焊接试件的加工 (16)(四)焊接设备及工艺装备的准备 (16)(五)焊工准备 (16)(六)试件的焊接 (16)1.焊前准备 (17)2.焊接工艺参 (17)(七)焊接工艺评定试件的性能检测 (17)1.外观检查,金相检验(宏观、微观) (17)2.力学性能验 (18)3.耐腐蚀性检测 (22)(八)编写“焊接工艺评定报告” (23)七、焊接工艺评定工艺文件 (23)参考文献 (27)致谢 (28)1cr18ni9ti不锈钢TIG焊的焊接工艺评定一、1Cr18Ni9Ti不锈钢的介绍(一)简介不锈钢1Cr18Ni9Ti就是普通的不锈钢(SUS321),其组织类别为奥氏体型。

1Cr18Ni9Ti是1 铬18 镍9 钛,1、18、9分别代表碳(%)、铬(%)、镍(%)的含量。

是中国的不锈钢材料牌号。

我国的1Cr18Ni9Ti相当于美国AISI321=中国台湾321=国际标准X7CrNiTi18-10=俄罗斯12X18H10T=日本SUS321=德国 X6CrNi18-10。

该钢种属于耐蚀钢,具有较好的力学性能便于进行机械加工,冲压和焊接.在氧化性环境中具有优良的耐蚀性和良好的耐热性,但对溶液中含有Cl离子的介质特别敏感容易发生晶间腐蚀。

如果用于700℃的高温,1Cr18Ni9Ti 应该是可以胜任的,因为它既是奥氏体不锈钢,又是应用很广泛的奥氏体热强钢,不过最好不要超过750℃,其热处理为固溶处理,即加热至1000℃以上,保温一定时间后水淬,再采用高于使用温度60~100℃做时效。

(二)化学成分碳 C :≤0.12%硅 Si:≤1.00%锰 Mn:≤2.00%硫 S :≤0.030%磷 P :≤0.035%铬 Cr:17.00~19.00%镍 Ni:8.00~11.00%钛 Ti:5(C-0.02)~0.80%(三)性能抗拉强度σb(MN/m2) ≥550屈服强度σs(MN/m2) ≥200伸长率δ5(%)〉=40收缩率ψ(%)〉=55硬度:≤187HB;≤90HRB;≤200HV(四)行业规范1.热处理规范及金相组织:热处理规范:固溶920~1150℃快冷;根据需方要求可进行稳定化处理, 热处理温度为850~930℃,但必须在合同中注明。

2.金相组织:组织特征为奥氏体型。

3.交货状态:一般以热处理状态交货,其热处理种类在合同中注明;未注明者,按不热处理状态交货。

(五)应用常用于制作耐酸容器及设备衬里,抗磁仪表、医疗器械,具有较好耐晶间腐蚀性。

二、 1Cr18Ni9Ti不锈钢焊接性分析1Cr18Ni9Ti是奥氏体不锈钢,奥氏体不锈钢焊接时存在的问题:焊缝及其热影响区热裂纹敏感性大;接头产生碳化铬沉淀析出,耐蚀性下降;接头中铁素体含量较高时,可能出现475℃脆化或σ相脆化。

(一)焊接热裂纹奥氏体不锈钢焊接时,具有较高的热裂纹的敏感性。

在焊缝及近缝区都有可能出现热裂纹,这是最常见的焊缝凝固裂纹,也可能在HAZ或多层焊层间金属出现液化裂纹。

从裂纹本质上讲,有凝固裂纹、液化裂纹和高温低塑性裂纹等。

1.焊接接头产生热裂纹的原因奥氏体不锈钢具有较大的热裂纹敏感性,主要取决于钢的化学成分、组织和性能的特点。

(1)奥氏体不锈钢中的合金元素较多,尤其是还有一定数量的镍,它易与硫、磷等杂质形成低熔点共晶,如Ni-P共晶熔点为880℃,Fe-S的共晶熔点更低,危害性更大。

其它一些元素,如硅、硼、铌等,也能形成有害的易熔晶间层,将促使热裂纹产生。

(2)奥氏体不锈钢焊缝易形成方向性强的粗大柱状晶组织,有利于有害杂质元素的偏析,从而促使形成连续的晶间液膜,提高了热裂纹的敏感性。

(3)从奥氏体不锈钢的物理性能看,它具有热导率小、线胀系数大的特点,因而在焊接局部加热和冷却的条件下,易产生较大的焊接残余应力,进一步促使焊接热裂纹的产生。

综上分析,奥氏体不锈钢的热裂纹倾向比低碳钢大的多,尤其是高镍奥氏体不锈钢。

2.防止奥氏体不锈钢产生热裂纹的主要措施(1)冶金措施①严格控制焊接金属中有害杂质元素的含量。

钢种镍含量越高,越应该控制硫、磷、硼、硒等有害元素的含量。

对于单项奥氏体焊缝,可以加入适量的锰,少许碳、氮,同时减少硅的含量,可以提高焊缝的抗裂性能。

②调整焊缝化学成分。

使焊缝金属出现奥氏体—铁素体双相组织,能够有效地防止热裂纹的产生。

铁素体相的存在打乱了奥氏体焊缝柱状晶的方向性,细化了晶粒,低熔点杂质被铁素体分散和隔开,避免了低熔点杂质呈连续网状分布,从而阻碍热裂纹的扩散和延伸;铁素体相溶解较多的硫、磷等微量元素,使其在晶界上的数量大大减少,从而提高焊缝抗热裂纹的能力。

常用铁素体化的元素有铬、钼、钒等。

控制焊缝金属中铬镍比,对于18-8型不锈钢来说,当焊接材料的铬镍比小于16.1时,就易产生热裂纹;而当铬镍比达到2.3~3.2时,就可以防止热裂纹的产生。

这一措施的实质是保证有一定量的铁素体存在。

在焊缝金属中加入少量的铈、锆等微量元素,可以细化晶粒,也可以减少焊缝热裂纹的敏感性。

(2)工艺措施焊接时应尽量减小熔池过热,以防止形成粗大的柱状晶。

因此焊接时应采用小热输入及截面的焊道,多层焊时,层间温度不宜过高,以避免焊缝过热;焊接过程中焊条不允许摆动,采用窄焊缝的焊接技术。

防止液化裂纹产生,除了严格限制母材中的杂质含量,控制母材的晶粒度外,在工艺上应尽量采用高能量密度的焊接方法、小的热输入和提高接头的冷却速度等措施,以减少母材的过热和避免近缝区晶粒的粗化。

(二)焊接接头的晶间腐蚀有些奥氏体不锈钢的焊接接头,在腐蚀介质中,工作一段时间后可能局部发生沿着晶粒边界的腐蚀,一般称此种腐蚀为晶间腐蚀。

根据木材类型和所采用的焊材与工艺的不同,焊接接头可能发生焊缝晶间腐蚀、HAZ敏化区晶间腐蚀、熔合区附近的刀状腐蚀。

1.晶间腐蚀(1)产生晶间腐蚀的原因奥氏体不锈钢焊缝和HAZ敏化区的晶间腐蚀,都与敏化处理使晶界形成贫铬层有关。

焊缝产生晶间腐蚀可能有两种情况:一种是焊态下已有Cr23C6析出,如多层焊重复加热的区域;另一中为接头在焊态下无贫铬层,焊后经历了敏化处理,因而具有晶间腐蚀倾向。

(2)防止焊接接头产生晶间腐蚀的措施①冶金措施a.使焊缝金属具有奥氏体-铁素体双相组织,铁素体的体积分数应超过4%~12%。

在此范围内,不仅能提高焊缝金属抗晶间腐蚀的能力和抗应力腐蚀的能力,同时还能提高焊缝金属抗热裂纹的能力。

b.在焊缝金属中渗入比铬更容易与碳结合的稳定化元素,如铌、钛等c.超低碳有利于防止晶间腐蚀,最大限度的降低碳在焊缝金属的中的含量,达到低于碳在不锈钢中室温溶解极限值以下,使碳不可能与铬生成Cr23C6,从根本上消除晶界的贫铬区。

碳的质量分数在焊缝金属中小于0.03%时,就能提高焊缝金属的抗晶间腐蚀的能力。

综上所述,只有从焊接材料入手,选择满足上述冶金条件的焊丝、焊条和焊剂,才能使焊缝金属达到抗晶间腐蚀的能力。

②工艺措施a.首先要选用一种合适的焊接方法,即热输入最小,让焊接接头尽可能的缩短在敏化温度区间段的停留时间。

b.焊接参数的制定。

在保证焊缝质量的前提下,采用小的焊接电流、最快的焊接速度。

c.操作方面应尽量采用窄焊缝、多层多道焊,每一道焊缝或每一层焊缝焊后,要等焊接处冷却至室温在进行下一道或下一层的焊接操作;在焊接过程中,不允许焊接材料在熔池中摆动。

对于接触腐蚀介质的焊缝,在有条件的情况下一定要最后焊,以减少接触介质焊缝的受热次数。

d.强制焊接区的快速冷却。

在加热温度低于400℃或加热时间短时,不利于扩散而难以形成铬的碳化物,不致产生贫铬现象。

e.进行固溶处理或稳定化处理。

固溶处理后,奥氏体不锈钢具有最低的强度和硬度、最好的韧性,是防止晶间腐蚀的重要手段。

稳定化处理时针对奥氏体不锈钢而设计的热处理工艺。

奥氏体不锈钢中加稳定剂的目的是让钢中的碳与Ti 或Nb形成稳定的TiC或NbC,而不能形成Cr23C6,从而防止晶间腐蚀,稳定化处理加热温度高于Cr23C6的溶解温度,低于TiC或NbC的溶解温度,保温2~4小时。

2.刀状腐蚀(1)刀状腐蚀产生的原因刀状腐蚀是焊接接头中特有的一种晶间腐蚀,只发生在含有Ti、Nb等稳定化元素的奥氏体不锈钢焊接接头中。

高温过热和中温敏化是导致焊接接头过热区产生刀状腐蚀的重要条件。

刀状腐蚀产生的原因也与Cr23C6沉淀造成贫铬层有关。

(2)防止刀状腐蚀的措施①降低母材的含碳量。

这是防止刀状腐蚀的有效措施,超低碳奥氏体不锈钢焊接接头不会产生刀状腐蚀。

②采用合理的焊接工艺。

在保证焊缝焊接质量的前提下,尽量选择较小的热输入,避免在焊接过程中产生中文敏化效果;与腐蚀介质接触的焊缝应尽量放在最后施焊,焊接过程中或焊后采取强制冷却的方法;焊后矫正,采用冷矫正的方法进行;对腐蚀性能要求较高的焊件,必要时进行焊后稳定化处理或固溶处理。

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