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难怪奥氏体不锈钢焊接经常出问题,原来是这些点没有注意到

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发表于 2023-4-19 15:46:52 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 twq19810302 于 2023-4-19 15:49 编辑
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奥氏体不锈钢在焊接特点:焊接过程中的弹、塑性应力和应变量很大,却极少出现冷裂纹。焊接接头不存在淬火硬化区及晶粒粗大化,故焊缝抗拉强度较高。
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奥氏体不锈钢焊接主要问题:焊接变形较大;因其晶界特性和对某些微量杂质(S、P)敏感,易产生热裂纹。
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奥氏体不锈钢的5大焊接问题及处理措施
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01碳化铬的形成,降低焊接接头抗晶间腐蚀能力。  _2 Z% h# f- N/ ?& F& Z0 b; j
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晶间腐蚀:根据贫铬理论,焊缝和热影响区在加热到450-850℃敏化温度区时在晶界上析出碳化铬,造成贫铬的晶界,不足以抵抗腐蚀的程度。5 o0 Q# [, W9 }8 ^, _
(1)针对焊缝晶间腐蚀和目材上敏化温度区腐蚀,可采用下列措施加以限制:* P" \# W  V% x  f- _5 z9 I
a.减少母材及焊缝的含碳量,母材中添加稳定化元素Ti、Nb等元素使之优先形成MC,以避免Cr23C6形成。- P$ U9 w$ T* K9 t, u' M
b.使焊缝形成奥氏体加少量铁素体的双相组织。焊缝中存在一定数量的铁素体时,可细化晶粒,增加晶粒面积,使晶界单位面积上的碳化铬析出量减少。
- \; f- q! C, t( z; g) x铬在铁素体中溶解度较大,Cr23C6优先在铁素体中形成,而不致使奥氏体晶界贫铬;散步在奥氏体之间的铁素体,可防止腐蚀沿晶界向内部扩散。
0 T  k2 p0 k0 Pc.控制在敏化温度区间的停留时间。调整焊接热循环,尽可能缩短600~1000℃的停留时间,可选择能量密度高的焊接方法(如等离子氩弧焊)," [# A7 S, O& ~# O- U
选用较小的焊接线能量,焊缝背面通氩气或采用铜垫增加焊接接头的冷却速度,减少起弧、收弧次数以避免重复加热,多层焊时与腐蚀介质的接触面尽可能最后施焊等。3 C: C" I9 L% }/ L( _5 O- e
d.焊后进行固溶处理或稳定化退火(850~900℃)保温后空冷,以使碳化物充分析出,并使铬加速扩散 )。' k# E: ?" L7 X+ d) F2 t: u$ {7 b+ P

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(2)、焊接接头的刀状腐蚀,为此,可采取如下预防措施:0 ?6 U7 L) H5 m6 h
由于碳的扩散能力较强,在冷却过程中将偏聚在晶界形成过饱和状态,而Ti、Nb则因扩散能力低而留于晶体内。当焊接接头在敏化温度区间再次加热时,过饱和碳将在晶间以Cr23C6形式析出。
% k  @1 q6 J( Q* Z- E3 J& Y+ La.降低含碳量。对于含有稳定化元素的不锈钢,含碳量不应超过0.06%。: |, y' ^0 E9 l
b.采用合理的焊接工艺。选择较小的焊接线能量,以减少过热区在高温停留时间,注意避免在焊接过程中产生“中温敏化”效果。
6 \  z) T( w: j4 c* T* V! K# X双面焊时,与腐蚀介质接触的焊缝应最后施焊(这是大直径厚壁焊管内焊在外焊之后进行的原因所在),如不能实施则应调整焊接规范及焊缝形状,尽量避免与腐蚀介质接触的过热区再次受到敏化加热。
! O) ~  J9 `9 O* S  B6 Jc.焊后热处理。焊后进行固溶或稳定化处理。
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02应力腐蚀开裂
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     可采用下列措施防止应力腐蚀开裂的发生:
; X4 L: c- r% Z3 {4 \a.正确选择材料及合理调整焊缝成分。高纯铬-镍奥氏体不锈钢、高硅铬-镍奥氏体不锈钢、铁素体-奥氏体不锈钢、高铬铁素体不锈钢等具有较好的抗应力腐蚀性能,焊缝金属为奥氏体-铁素体双相钢组织时抗应力腐蚀性良好。, r0 r; [5 }# Y( v. o: ]; G
b.消除或减小残余应力。进行焊后消除应力热处理,采用抛光、喷丸和锤击等机械方法降低表面残余应力。
- ]9 L) k7 L) M# Zc.合理的结构设计。以避免产生较大的应力集中。$ s% B5 |+ p; ^# O
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03焊接热裂纹(焊缝结晶裂纹、热影响区液化裂纹)6 h. t. x5 M2 b1 |$ }  h, i3 n
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热裂纹敏感性主要取决于材料的化学成分、组织与性能。Ni易与S、P等杂质形成低熔点化合物或共晶,硼、硅等的偏析,将促使产生热裂纹。: G$ c; B2 J- B0 Z
焊缝易形成方向性强的粗大柱状晶组织,有利于有害杂质和元素的偏析。从而促使形成连续的晶间液膜,提高了热裂纹的敏感性。若焊接不均匀加热,则易形成较大的拉应力,促进焊接热裂纹的产生。7 C6 |8 s  z. l8 W- n; {0 V
防止措施:
% h, Y' [% p# b( o6 l2 c+ La.严格控制有害杂质S、P的含量。  P* K+ `9 X  v
b.调整焊缝金属的组织。双相组织焊缝具有良好的抗裂性能,焊缝中的δ相可细化晶粒,消除单相奥氏体的方向性,减少有害杂质在晶界的偏析,且δ相能溶解较多的S、P,并能降低界面能,组织晶间液膜的形成。
$ e4 c& m5 f2 |5 lc.调整焊缝金属合金成分。在单相奥氏体钢中适当增加Mn、C、N的含量,加入少量的铈、镐、钽等微量元素(可细化焊缝组织、净化晶界),可减少热裂纹敏感性。5 A* Y- w' ^- ~% `: Y
d.工艺措施。尽量减小熔池过热,以防止形成粗大的柱状晶,采用小线能量及小截面焊道。$ n4 Z  z% h% B  k1 r
例如25-20型奥氏体钢易出现液化裂纹。可通过严格限制母材的杂质含量及晶粒度,采用高能量密度的焊接方法、小线能量和提高接头的冷却速度等措施。
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1 l7 l. G! I7 A6 ^% P( P04焊接接头的脆化
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     热强钢应保证焊接接头的塑性,防止高温脆化;低温用钢要求具有良好的低温韧性,防止焊接接头发生低温脆断。
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[color=rgba(0, 0, 0, 0.8)]

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05焊接变形较大8 r4 x2 Y6 ?- m$ w

8 i0 d8 O8 l! ]/ G) J     因导热率低、膨胀系数大,故焊接变形较大,可采用夹具防止变形。奥氏体不锈钢的焊接方法和焊接材料的选择:' U" }6 H, |0 i
奥氏体不锈钢可用钨极氩弧焊(TIG)、熔化极氩弧焊(MIG)、等离子氩弧焊(PAW)及埋弧焊(SAW)等方法进行焊接。
* U# q7 v* ]1 j奥氏体不锈钢因其熔点低、导热系数小、电阻系数大,故焊接电流较小。应采用窄焊缝、窄焊道,减少高温停留时间,防止碳化物析出,减少焊缝收缩应力,降低热裂纹敏感性。
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焊材成分尤其是Cr、Ni合金元素要高于母材。采用含有少量(4~12%)铁素体的焊接材料,以保证焊缝良好的抗裂(冷裂、热裂、应力腐蚀开裂)性能。
  P6 c% r) k6 F2 E焊缝中不允许或不可能存在铁素体相时,焊材应选用含Mo、Mn等合金元素的焊接材料。
* o7 F# @$ p, g焊材中的C、S、P、Si、Nb应尽可能低,Nb在纯奥氏体焊缝中会引起凝固裂纹,但焊缝中有少量铁素体可有效避免。$ j6 Z/ A  `1 o: ?# B# ^
焊后需进行稳定化或消除应力处理的焊接结构,通常选用含Nb的焊接材料。埋弧焊用于焊接中板,Cr、Ni的烧损可通过焊剂和焊丝中合金元素的过渡得到补充;
/ W, L2 g3 H) w由于熔深大,应注意防止焊缝中心区热裂纹的产生和热影响区耐腐蚀性的降低。应注意选择较细的焊丝和较小的焊接线能量,焊丝需低Si、S、P。
# F% o) Q+ |% `1 c# ~, S6 G耐热不锈钢焊缝中铁素体含量应不大于5%。Cr、Ni含量大于20%的奥氏体不锈钢,需选用高Mn(6~8%)焊丝,焊剂选用碱性或中性焊剂,以防止向焊缝中增Si,以提高其抗裂性能。
: }8 Q$ \8 w4 w- b奥氏体不锈钢专用焊剂增Si极少,可向焊缝过渡合金,补偿合金元素的烧损,以满足焊缝性能和化学成分的要求。/ }5 H# n/ j& d' s* F
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发表于 2023-4-20 02:13:37 | 只看该作者
请教,不锈钢和普通碳钢板,用氩弧焊,为什么容易产生裂纹?
: |8 T4 n  C& O" Z* A, n! ^2 o* \) C3 F) M/ j
是热裂纹吗?
3 _% p0 z5 B( u" k% p5 l6 f; ?2 q! e; c/ _" u3 d7 N% o* w! B
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发表于 2023-4-26 16:39:02 | 只看该作者
老板们  需要不锈钢材料吗?201  304  316  430  板材 管材  V13771082209
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