马氏体不锈钢及双相不锈钢的焊接.ppt

马氏体不锈钢及双相不锈钢的焊接
3. 马氏体钢的焊接工艺特点
(1)焊接方法
SMAW、TIG、MIG、PC-MIG
(2)焊接材料的选择
同质:焊缝成分与母材接近
Cr13系M钢,应限制S+P<%、Si<%
异质:采用奥氏体焊材,使焊缝成为γ
马氏体不锈钢电弧焊方法其及适用性
焊接材料选用要点
1) Cr13型焊条和焊丝(同质)
当焊缝强度要求较高时,采用Cr13型焊条和焊丝,可使焊缝金属的化学成分与母材相近,但焊缝的冷裂倾向大。
要求焊前预热和焊后热处理,预热温度不能超过450℃,以防止475℃脆性;
焊后热处理是冷至150~200℃时,保温2h,使奥氏体各部分转变为马氏体,然后立即进行高温回火,加热到730~790℃,保温时间每1mm板厚为10min,但不少于2h,最后空冷。
为了防止裂纹,控制焊条和焊丝中S、P、Si含量,C含量应低于母材C含量,以降低淬透性。
2) Cr-Ni奥氏体型焊条和焊丝(异质)
奥氏体组织焊缝对氢的溶解度大,可减少氢从焊缝向HAZ扩散,防止冷裂纹,因此焊前不需预热。
奥氏体焊缝金属具有良好的塑性,可以缓和HAZ马氏体转变时产生的应力。但焊缝的强度较低,也不能通过焊后热处理来提高。
表4-5 马氏体不锈钢常用的焊接材料
(3) 焊接工艺要点
①焊缝成分应与母材同成分(同质)。为了防止冷裂,也可采用奥氏体不锈钢作为填充金属(异质)。此时由于焊缝为奥氏体组织,焊缝强度不能与母材匹配。
②奥氏体焊缝与母材相比,在物理、化学性能上有很大差异,在选用奥氏体焊材时,须考虑母材稀释的影响和凝固过渡层问题。
③正确选择工艺参数,保证焊透,如采用钨极氩弧焊进行打底焊,可以避免产生根部裂纹。注意填满弧坑,防止出现火口裂纹。
④控制层间温度,防止熔敷后续焊道前发生冷裂纹。
⑤避免强制装配和采用刚性过大的焊接接头设计。
对于低碳及超级马氏体不锈钢,焊接裂纹敏感性小,通常焊接条件下不需要预热或后热。在大拘束度或焊缝金属中的氢含量难以严格控制的条件下,为了防止焊接裂纹,应采取预热甚至后热措施,一般预热温度在100~150℃。
为了保证焊接接头的塑韧性,该类钢焊后需进行回火热处理,热处理温度一般在590~620℃。
对于耐蚀性有特别要求的焊接接头,如用于油气输送的00Cr13Ni4Mo管道,为了保证焊接接头的抗应力腐蚀性能,需经过670℃+610℃的二次回火热处理,以保证焊接接头的硬度不超过22HRC。
(4) 焊后热处理
焊前预热150℃,焊后720℃回火处理;
采用A焊材,焊后不回火,但HAZ有淬硬层。
M钢焊后不允许直接冷却到室温,必须进行焊后热处理以消除焊接应力,以去除接头中的扩散氢,防止延迟裂纹;同时对接头进行回火处理以减小硬度,改善组织和力学性能。
焊后热处理有两种。
①焊后调质处理,焊后立即进行,不再进行高温回火。
②焊前已进行调质处理,因此焊后只进行高温回火,而且回火的温度应比调质的回火温度略低,使之不致于影响母材原有的组织状态。
图4-22 正确的焊后热处理工艺
图4-23 不正确的焊后热处理工艺
回火温度须适应对接头力学性能和耐蚀性的要求。一般为650~750C,至少保温1h,空冷。回火温度不应高于Ac1点,防止再次发生γ转变。
对高温使用的焊接结构采用较高的回火温度。高温回火时析出较多的碳化物,对耐蚀性不利。对于用于耐蚀的结构,进行低温消除应力退火。
焊后不再进行调质处理的焊后回火处理,接头冷却到马氏体转变完成的温度Mf时,立即进行回火。对刚度小的构件,可冷却至室温后再回火。
对于大厚度结构,特别是C含量高时,焊后冷至100~150C,~,然后加热到回火温度。回火温度避开475~550C。回火处理需保温足够的时间,可按每毫米厚度4分钟计算。保温后以3~5C/min的冷却速度冷至300C,然后空冷。