不锈钢焊接性能

原创 胡伟明  2020-06-04 20:56:00  阅读 92 次 评论 0 条
摘要:

1.奥氏体不锈钢焊接性能主要考虑热裂纹和耐腐蚀性两方面问题。①奥氏体不锈钢焊接热裂纹倾向较大,由于奥氏体不锈钢导热率小,因此在焊接过程中,焊接熔池在高温区间停留时间较长,焊缝易形成方向性很强的粗大柱状晶,若焊缝中的硫、磷杂质含量较高,焊缝凝固时就在晶间形成低熔点共晶,又因奥氏体不锈钢线膨胀系数大造成焊缝受到较大的拉应力,所以容易在焊缝中出现热裂纹。若母材中的硫、磷杂质含量较高,在热影响区中还容易形成液化裂纹口。②焊接接头的耐蚀性包括晶间腐蚀和应力腐蚀开裂。焊接接头可有三种部位的腐蚀现象,即焊缝晶

1.奥氏体不锈钢

焊接性能主要考虑热裂纹和耐腐蚀性两方面问题。

①奥氏体不锈钢焊接热裂纹倾向较大,由于奥氏体不锈钢导热率小,因此在焊接过程中,焊接熔池在高温区间停留时间较长,焊缝易形成方向性很强的粗大柱状晶,若焊缝中的硫、磷杂质含量较高,焊缝凝固时就在晶间形成低熔点共晶,又因奥氏体不锈钢线膨胀系数大造成焊缝受到较大的拉应力,所以容易在焊缝中出现热裂纹。若母材中的硫、磷杂质含量较高,在热影响区中还容易形成液化裂纹口。

②焊接接头的耐蚀性包括晶间腐蚀和应力腐蚀开裂。焊接接头可有三种部位的腐蚀现象,即焊缝晶间腐蚀、敏化区腐蚀、刀状腐蚀。为了防止焊接接头的腐蚀,从材料方面可以降低焊缝的含碳量,加入适量的钛、铌稳定元素,或通过调节焊缝金属的化学成分使焊缝含有4%~12%的铁素体,从而防止焊缝晶间腐蚀;降低母材的含碳量,加入适量的钛、铌稳定元素,从而防止敏化区腐蚀;含钛、铌稳定元素的奥氏体不锈钢在紧靠熔合线的过热区会产生刀状腐蚀,降低母材的含碳量防止刀状腐蚀的发生。从焊接工艺方面讲,用低的焊接线能量可以减弱焊缝和敏化区的碳化物析出,防止晶间腐蚀,用低的线能量可以减弱过热区碳化钛、碳化铌的溶解,从而防止刀状腐蚀。应力腐蚀开裂是不锈钢焊接接头破坏的主要原因,焊接残余应力、腐蚀介质和敏感材料是应力腐蚀开裂的三个必要因素,调整合金元素含量,调整金相组织是防止应力腐蚀开裂的重要途径之一,通过采用小的线能量、合理布置焊缝位置、消除应力处理等工艺措施降低焊接残余应力是降低焊缝应力腐蚀开裂敏感性的一种重要措施。

2.铁素体不锈钢

焊接的主要问题是近缝区的晶间腐蚀和近缝区晶粒急剧长大引起的高温脆化及σ相脆性和475℃脆化。造成晶间腐蚀和高温脆化的原因是加热温度达到1000℃以上的热影响区铁素体中的碳、氮化物发生高温溶解,快速冷却时使晶界贫铬,并使基体强化,塑性、韧性下降。另外,铁素体不锈钢在550~820℃温度区间长时间加热会产生σ相,σ相是富铬脆性相(含42%~50%Cr),因其析出引起周围贫铬,造成耐腐蚀性降低,σ相脆化过程比较缓慢,对焊后状态的焊接接头耐腐蚀性、韧性影响不大。铁素体不锈钢含Cr量大于15%时,焊接接头经400~500℃长时间加热或缓慢冷却,会造成接头强度硬度升高、韧性下降,这称为475℃脆性。焊接时应采用较小的线能量和较低的预热温度,以减弱晶间腐蚀和近缝区脆化倾向。

3.双相不锈钢

双相不锈钢具有较好的焊接性能,既不易产生冷裂纹也不易产生热裂纹,焊接的主要问题是控制焊缝金属的奥氏体和铁素体的相比例,焊接时应采用适当的预热或层间温度以及适当大小的线能量,使铁素体能充分地转化为奥氏体,防止焊缝的铁素体化而变脆。因双相不锈钢含有较多的铁素体,所以它有产生475℃脆化和σ相脆化倾向的焊接特点。


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