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[分享] 奥氏体不锈钢的焊接及相关注意点

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发表于 2017-12-7 14:32:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
奥氏体不锈钢的焊接

1.奥氏体不锈钢的焊接特点
奥氏体不锈钢的焊接性能较好,但对于不同类型的奥氏体不锈钢,在焊接过程中,当奥氏体从高温冷却到室温时,由于C、Cr、Ni、Mo等合金元素含量的不同,金相组织转变的差异及稳定化元素Ti、Nb+Ta的变化或焊接材料、焊接工艺的不同,其焊接接头可能出现以下一种或多种问题和缺陷。
(1)晶间腐蚀倾向:奥氏体不锈钢在450~850摄氏度的温度范围内停留,或在焊接热循环下,加热到450~850摄氏度的温度区间时,热影响区内奥氏体不锈钢的碳和铬形成碳化铬,使晶粒边界处奥氏体局部贫铬,发生腐蚀而丧失耐蚀对于焊缝金属,根据贫铬理论,在晶界上析出碳化铬,因此造成贫铬的晶界是晶界腐蚀的主要原因。过热区的“刀蚀”仅在由Nb或Ti稳定化的奥氏体不锈钢热影响区的过热区中产生,其原因是焊接时,过热区被加热到1200摄氏度高温,使Nb、Ti的碳化物大量溶解,冷却时,Nb或Ti原子来不及扩散,使活泼的碳原子在奥氏体晶界处于过饱和状态,在经过敏化温度区加热后,使碳化铬优先在晶界沉淀,造成贫铬的晶界,形成晶间腐蚀。热影响区敏化温度区的晶间腐蚀产生于600~1000摄氏度范围的区域,产生原因也是奥氏体晶界析出碳化铬,形成晶间贫铬所致。
(2)应力腐蚀开裂倾向:焊接接头的应力腐蚀开裂特征是:局部性;裂纹从表面开始,整体呈树枝状。消除残余应力的方法有:锤击焊缝法、振动法、或者采用喷丸处理使表面具有压应力状态;也可以对含Nb或Ti的稳定性奥氏体不锈钢进行850~900摄氏度稳定化处理。此外,调整焊缝金属的合金成分,使其具有奥氏体-铁素体双相组织,或者采用奥氏体-铁素体双相不锈钢,也可以有效地防止应力腐蚀开裂的产生。
(3)热裂纹倾向:与其他不锈钢相比,奥氏体不锈钢具有较高的热烈敏感性,在焊缝及近缝区都有产生热裂纹的可能。热裂纹通常分为凝固裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹三大类。凝固裂纹主要发生在焊缝区。液化裂纹主要出现在靠近融合线的近缝区或多层多道焊的层道间。高温失塑裂纹通常发生在焊缝金属凝固结晶结束的高温区。
(4)焊接接头的脆化倾向:奥氏体不锈钢焊接接头在低温使用时,为满足低温韧性的要求,焊缝组织通常应用单一的奥氏体组织,避免δ铁素体存在,否则将使低温韧性、塑性大大降低。奥氏体不锈钢在焊接过程中,焊缝中的γ相和δ相均有可能发生σ相转变,σ相是一种淬硬的金属间化合物,主要析集于奥氏体柱状晶的晶界,其成分不定,具有复杂的晶格。由于这种脆性的σ相的析出,使焊接接头的塑性和韧性严重降低,而且抗晶间腐蚀性能也有所下降。
2.奥氏体型不锈钢的焊接工艺要点
奥氏体不锈钢可采用焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊以及埋弧焊等。奥氏体不锈钢焊接时正确选用焊接材料,尽量选用含碳量较低和含稳定化元素(Nb)的焊接材料,以避免碳与铬形成化合物引起晶界处贫铬,从而提高焊缝抗晶间腐蚀的能力;选用含有适量铁素体促进元素(Cr、Mo、Si等)的奥氏体不锈钢焊接材料,可获得奥氏体加少量铁素体双相组织的焊缝,以提高奥氏体不锈钢焊缝的耐晶间腐蚀能力和抗热裂纹的能力;采用窄焊道焊接技术,尽量采用不摆动或少量摆动焊接,并在保证熔合良好的条件下,尽量采用较小的焊接电流、较低的电弧电压和较快的焊接速度;焊接过程中必须将焊件保持较低的层间温度,必要时可采用强制冷却(如水冷、吹压缩空气等)措施以控制层间温度和焊后温度,尽量减少焊缝在450~850摄氏度范围内停留时间。

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