(一)不銹鋼焊條選用
不銹鋼的應用通常是用其所特有的耐熱、耐蝕的特性,因此焊條應根據設計要求來選用。若選用不當會降低接頭強度,增大晶間腐蝕傾向,縮短產品的使用壽命。
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對高溫工作的耐熱不銹鋼,焊條的選用主要應滿足焊縫金屬的抗熱裂紋性能和接頭的高溫性能。如對于Cr/Ni≥1的奧氏體耐熱鋼,一般應選用奧氏體+鐵素體不銹鋼焊條(鐵素體約為2%~5%);對于Cr/Ni<1的穩(wěn)定型奧氏體耐熱鋼,一般應選用在保證焊縫金屬具有與母材化學成分大致相近的同時,增加焊縫金屬中的鉬、鎢和錳等元素的含量,以保證焊縫金屬熱強度的同時可提高其抗裂性能。
焊接在各種腐蝕介質中工作的耐蝕不銹鋼,應按介質種類和工作溫度來選用焊條。對于工作溫度在300℃以下且有較強腐蝕性介質的,需選用含有鈦或鈮穩(wěn)定性元素或超低碳的不銹鋼焊條。對于常溫下工作腐蝕性弱或僅為避免銹蝕的設備等,從降低生產成本出發(fā)可選用不含鈦、鈮的不銹鋼焊條。
一般來說,不銹鋼焊條選用的基本原則是參照母材的牌號,選用不低于母材成分要求的焊條。由于含碳量對不銹鋼的耐腐蝕性能影響很大,因此一般選用焊條熔敷金屬含碳量不高于母材的不銹鋼焊條。為了滿足焊縫金屬的某些性能,也可以選擇超合金化的焊接材料。
焊條藥皮類型的選擇,由于奧氏體不銹鋼焊縫本身含有一定量的鐵素體,并具有良好的塑性和韌性,從焊縫金屬的抗裂性來比較,堿性和酸性焊條的差別不像結構鋼焊條那樣顯著。因此在實際工作中,通常從焊接工藝性能方面考慮較多,大都采用鈦型、鈦鈣型藥皮的不銹鋼焊條;只有在結構剛性很大或焊縫金屬抗裂性較差(如某些馬氏體不銹鋼、純奧氏體鉻鎳不銹鋼)時,才考慮選用堿性藥皮的不銹鋼焊條。
(二)不銹鋼埋弧焊焊劑及焊絲的選用
不銹鋼埋弧焊主要選用氧化性弱的中性或堿性焊劑,熔煉型焊劑有無錳中硅中氟的HJ150、H151、H151Nb和低錳低硅高氟的 H172及低錳高硅中氟的HJ260,其中H151Nb主要解決含鈮不銹鋼的脫渣難問題。燒結型焊劑有SJ601、SJ608及SJ701,而SJ701特別適合于含鈦不銹鋼的焊接且焊接時脫渣容易。HJ260焊劑使用直流正接,脫渣容易,但鉻燒損較多。SJ601焊劑使用直流正接,工藝性能良好,幾乎不增碳,鉻燒損少,特別適用于低碳與超低碳不銹鋼的焊接。
1. 奧氏體不銹鋼焊接時焊絲的選用
奧氏體不銹鋼焊絲的選擇原則是在無裂紋的前提下,保證焊縫金屬的耐蝕性能及力學性能與母材基本相當,或高于母材,一般要求其合金成分大致與母材成分匹配。對于耐蝕的奧氏體不銹鋼,一般希望含一定量的鐵素體,這樣既能保證良好的抗裂性能,又能有很好的抗腐蝕性能。但在某些特殊介質中(如尿素設備)的焊縫金屬是不允許有鐵素體存在的,否則就會降低其耐蝕性。對耐熱用奧氏體鋼,應考慮對焊縫金屬內鐵素體含量的控制。對于長期在高溫下運行的奧氏體鋼焊件,焊縫金屬內鐵素體含量不應超過5%。可以根據圖4-1舍夫勒組織圖,按焊縫金屬中的鉻當量和鎳當量估計出相應的鐵素體含量。
2.馬氏體不銹鋼焊接時焊絲的選用
馬氏體不銹鋼是可以利用熱處理來調整性能的,因此為了保證使用性能的要求,特別是耐熱用馬氏體鋼,焊縫成分應盡量接近母材的成分。
當焊縫成分同母材成分接近時,焊接過程中焊縫和熱影響區(qū)會同時硬化變脆。為了防止冷裂,母材往往需要進行預熱,厚度3mm以上的構件就要考慮預熱,并且焊后要進行熱處理,以提高接頭性能。焊接Cr13型馬氏體鋼用的焊絲,應嚴格控制有害雜質硫、磷及硅等,選用含有鈦、氮、鈮或鋁等元素的焊絲,以細化晶粒并降低淬硬性。
對于低碳以及超級馬氏體不銹鋼,由于其良好的焊接性,一般采用同材質焊接材料,通常不需要預熱或僅需低溫預熱,但需進行焊后熱處理,以保證焊接接頭的塑、韌性。
3.鐵素體不銹鋼焊接時焊絲的選用
鐵素體不銹鋼在加熱和冷卻過程中不發(fā)生任何相變。因此,焊后即使快速冷卻也不會產生硬化組織。選擇鐵素體不銹鋼焊絲時,應采用含有害元素(如碳、氮、硫、磷等)低的焊絲,以便改善焊接性能和焊縫韌性。Cr16~Cr1l8型鐵素體不銹鋼焊絲成分可與母材類別相同。
(三)不銹鋼氣體保護焊焊絲的選用
各種組織的不銹鋼氣體保護焊時,焊絲的選用原則與埋弧焊焊絲相同。焊接方法中以TIG焊、MIG(含MAG)焊應用較廣,奧氏體不銹鋼也可采用藥芯焊絲的CO2氣體保護焊。TIG焊一般采用Ar或Ar+He進行保護,不熔化極多采用鈰鎢極。MIG焊可采用Ar或Ar+CO2或Ar+O2等混合氣體進行保護(也稱MAG焊)。