475℃脆化。鐵素體鋼由於含鉻量很高,475℃脆化問題比較突出。在熱影響區被加熱到350~550℃的部位很容易產生475℃脆化,因此應盡量縮短在這個溫度區停留的時間,同時,在預熱、焊後熱處理時都應避開這個溫度範圍。
(2)焊接接頭晶間腐問題。鐵素體鋼比奧氏體鋼有更大的晶間腐蝕敏感性,腐蝕部位在熱影響區中被加熱至925℃到熔合線之間。鐵素體鋼一般是退火狀態供貨,金相組織是鐵素體加少量碳化物和少量金屬間化合物,此時,碳化物分布比較均勻。焊接時,當金屬被加熱到925℃以上時,碳化物溶解到鐵素體中。在隨後冷卻時,由於碳在鐵素體中的溶解度下降,碳要從鐵素體中析出,而碳在鐵素體中的擴散速度大,因此能擴散到晶界與鉻形成碳化鉻。而鉻在鐵素體中的擴散速度相對較慢,不能及時向晶界補充自由態的鉻,因而在晶界會造成貧鉻,使晶間的耐蝕性大大下降。但是這種腐蝕傾向在經過650~815℃短時加熱而使鉻加速向晶界擴散後可消失。
當鐵素體含鉻量高,或加入一些能固定碳的元素時,可提高抗晶間腐蝕的能力。
二、焊接工藝與操作技巧
1.奧氏體不鏽鋼
氬弧焊主要用於多層焊時的封底焊和薄件焊接,特別是當焊接接頭的拘束度較大時,最好采用鎢極氬弧焊或熔化極氬弧焊。在不使近縫區過熱脆化的前提下適當增大焊接熱輸入,可減小產生冷裂紋的傾向。氬弧焊的焊接接頭有較高的質量,所以,對於厚度較薄的不鏽鋼焊件通常采用氬弧焊,其中又以手工鎢極氬弧焊應用最為普遍。
(1)手工鎢極氬弧焊用於焊接0.5~3mm的不鏽鋼薄板。一般采用直流正極性,也可以采用交流弧焊電源。厚度大於3mm的不鏽鋼,可采用熔化極氬弧焊,此時用直流反極性或用交流弧焊電源。
(2)氬弧焊的焊接材料(焊絲)一般與基本金屬相同,也可根據鋼材的化學成分和使用條件從有關手冊中選用。其中,18-8型不鏽鋼氬弧焊時,飛濺較少,焊縫成形良好,並具有良好的抗晶間腐蝕性能。
(3)氬氣的純度不得低於99.6%。為了獲得高質量的焊縫,常在氬氣中摻入2%~5%氧氣可以細化熔滴尺寸,達到電弧穩定、成形良好以及去氫的目的。
(4)必須采取背麵充氬保護工藝,使焊縫背麵受到氬氣的保護,防止接頭因氧化而產生未熔合缺陷,即背部焊道“發渣”現象,可以通過在工件背麵充氬氣或者在焊件背麵用焊劑保護的方法來防止。
(5)焊接速度適當快些為佳,這有利於減小焊件的變形和減少焊縫中的氣孔。但也不應過快,以免造成焊縫不均勻和形成未焊透等缺陷。施焊過程中,焊槍不應作橫向擺動,以減少過熱區。
(6)熔化極氬弧焊的特點是生產率高,焊縫熱影響區小,焊件變形小,抗腐蝕性好,易於實現自動化。
(7)在不鏽鋼氬弧焊過程中,可以通過觀察焊縫表麵顏色來判斷氬氣的保護效果。當采用99.99%的氬氣作為保護氣體,焊縫表麵顏色呈銀白、金黃色時的保護效果最佳,呈藍色時為良好,紅灰色次之,灰色和黑色的保護效果不好,其中焊縫呈黑色時保護效果最差,應停止施焊,進行操作和氣路係統的調整。
(8)對奧氏體不鏽鋼焊接接頭進行酸洗鈍化主要是為了增加奧氏體不鏽鋼焊件的耐腐蝕性而進行的一種表麵處理方法。
①處理前先對焊件進行表麵清理和修補,將表麵損傷的地方修補好,用手提砂輪磨光,最後把焊縫上的渣殼和近旁的飛濺物清除幹淨。
②酸洗的目的是去除氧化皮。因為經熱加工的不鏽鋼及焊接熱影響區都會產生一層氧化皮,影響其耐腐蝕性。酸洗有酸液酸洗和酸膏酸洗兩種方法。
a.酸液酸洗有浸洗和刷洗兩種。酸液的配方如下。
浸洗酸液配方:硝酸(密度1.42gbrmm3)的質量分數為20%、氫氟酸5%、其餘為水,酸洗溫度為室溫。
刷洗酸液配方:鹽酸50%+水50%。
b.酸膏配方:鹽酸(密度1.19gbrcm3)20ml、水100mL、硝酸(密度1.42gbrcm3)30mL、膨潤土150g。
浸洗法適用於較小的設備和零件。浸洗時,將設備和部件浸沒在酸洗液裏25~45min,取出後用清水衝淨。刷洗法適用於大設備,用刷子蘸取酸洗液刷洗,到呈白亮色為止,再用清水衝淨。
③鈍化是在酸洗後進行。鈍化液的配方為:硝酸5mL、重鉻酸鉀1g、水95mL。處理溫度為室溫,處理時間1h。方法是將鈍化液在焊件表麵揩一遍,保持1h後用冷水衝,用布仔細擦洗,最後用熱水衝洗幹淨,並將其吹幹。經鈍化處理後的不鏽鋼,外表全部呈銀白色,具有較高的耐腐蝕性。
2.馬氏體不鏽鋼
馬氏體不鏽鋼有強烈的淬硬傾向,焊後殘餘應力較大,容易產生裂紋。含碳量越高,則淬硬和裂紋傾向也越大。為了提高焊接接頭的塑性,減少內應力,避免產生裂紋,焊接馬氏體不鏽鋼時應注意以下幾點。
(1)焊接方法當焊接接頭的拘束度較大時,最好采用鎢極氬弧焊或熔化極氬弧焊。在不使近縫區過熱脆化的前提下適當增大焊接熱輸入,可減小產生冷裂紋的傾向。鎢極惰性氣體保護焊主要用於多層焊時的封底焊和薄件焊接。
(2)由於這種鋼具有很大的冷裂敏感性,焊前必須嚴格清理焊件、焊絲,使焊接保持低氫甚至超低氫條件。