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焊接纯奥氏体不锈钢时如何提高抗热裂性能

来源:人人机电  发布时间:2015-03-13  浏览次数:1229

 奥氏体钢与马氏体钢和铁素体钢相比具有较好的焊接性,可以采用所有的熔焊方法,包括手工电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊和埋弧焊等。


    奥氏体钢焊接材料的选择原则是在无裂纹的前提下。保证焊缝金属的耐蚀性能及力学性能与母材基本相当,或高子母材,、一般要求其合金成分大致与母材成分匹配。对于耐蚀的奥氏体不锈钢,一般希望含一定量的铁素体,过样既能保证良好的抗裂性能,又能有很好的抗腐蚀性能。但在某些特殊介质中,如尿素设备的焊缝金属是不允许有铁素体存在的,否则就会降低其耐蚀性。对耐热用奥氏体钢,应考虑对焊缝金属内铁素体含量的控制。对子长期在高温运行的奥氏体钢焊件,焊缝金属内铁素含量不应超过5%。可根据Schaeffler图,按焊缝金属中的铬当量和镍当量值估计出相应的铁素体含量。


    表3-19所选择的焊接材料,仅以手工电弧焊的电焊条为代表,主要是给读者提供一个选择焊接材料的合金成分,具体采用那一类焊接材料,读者可根据具体情况选用合适的焊接方法,选择相应的焊接材料。若读者选用埋弧焊,除了选用合适的焊丝外,还要注意选配合适的焊剂 。


纯奥氏体不锈钢焊接时。一般要求焊缝组织是纯奥氏体,如耐热用钢25-20钢和尿素级用钢0025-22Mo2N钢的焊接,都要求焊缝组织为纯奥氏体。由于纯奥氏体焊缝中没有铁素体组织,不能形成γ+α两相组织,因此焊缝的抗热裂性能相对较差。如何提高抗热裂性能,一般有以下几种措施。


    1)严格限制焊缝中的S P等杂质元素。S P 与Fe、Ni可形成低熔点共晶:Fe-S的熔点为988℃;Ni-S的熔点为645℃;Fe-p的熔点为1050℃;Ni-P的熔点为880℃。在焊接热裂纹方面,含Ni越高的钢,对S  P越敏感。


    2)耐高温用焊缝组织中形成奥氏体+一次碳化物(γ+C1)组织,对提高焊缝抗热裂性能有效而又不会损害其高温性能。为了获得γ+C1两相组织,可适当提高焊缝的C含量,使之在一次结晶过程中就可形成稳定的碳化物,一次碳化物也可如同铁素体相一样,起到细化晶粒的作用,而减少有害杂质的偏析与聚集。


    3)提高焊缝中的Mn 、 Mo的含量。Mn可以限制S、 P的有害作用,Mn、  Mo都是大原子半径的元素,增加晶格畸变,阻止亚晶界裂纹产生。焊接材料中含有一定量Mn 、 Mo是防止焊缝热裂纹常用且有效的措施。


    4)适当控制含Si量。在纯奥氏体焊缝中,Si对抗热裂性能是有害的,但对抗某些介质的腐蚀和高温氧化是有利的,因此Si含量的控制要根据情况而定。


    5)适当提高N的含量。N的作用与C的作用相当,主要是形成氮化物,获得两相组织,也起到细化晶粒的作用。


    6)采用合适的焊接工艺,尽可能减少熔池过热,尽量防止晶粒长大和接头的应力集中。试验表明,减少焊接电流可以减少焊缝热裂纹的趋势。


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  关键词:奥氏体不锈钢焊接


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