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不锈钢材料焊接过程中碰到的问题有哪些?

发布时间:2018-03-07 21:51:19

   不锈钢材料进行焊接时,难免会出现这样那样的问题,这些问题随着材质牌号的不同,也各有差异,本文讲述奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢与铁素体不锈钢焊接时存在的问题。

  先来说下奥氏体不锈钢材料,对其进行焊接时容易产生的问题首先一个是热裂纹,常发生区域是焊缝及热影响区。最常见的是焊缝结晶裂纹,在焊缝凝固过程的后期所形成的焊接裂纹,是在热影响区和多层焊层间表现出液化裂纹。不锈钢中镍含量越高,热裂纹倾向就越大,并且越难控制。
  避免的办法为严格限制硫、磷等杂质的含量;调整焊缝金属组织,因为以奥氏体为主的γ+δ双相组织具有良好抗裂性;调整焊缝合金成分,在单相稳定奥氏体不锈钢中适量增加锰、碳、氮的含量;使用小线能量与小截面焊道。
  第二个就是接头脆化,需要格外关注下奥氏体不锈钢焊接接头的低温脆化和高温脆化。
  避免的办法为严控焊缝中铁素体含量,由于475℃脆化与δ相脆化容易出现在铁素体中;多层焊时使用较低线能量,从而降低熔池体积,加快冷却速度,减少高温滞留时间。
  第三个就是晶间腐蚀,形式有三种,焊缝的晶间腐蚀;热影响区的敏化区腐蚀;刀蚀,即在焊接接头近缝区一个狭带产生的晶间腐蚀。
  避免的办法主要有尽可能减小母材与焊缝中碳含量;使用热量集中的焊接方法;在不锈钢中加入稳定化元素钛、铌等;在不锈钢与焊缝金属中加入铁素体形成元素,得到奥氏体加少量铁素体的双相组织;在焊后做固溶处理或稳定化处理。
  第四个就是应力腐蚀开裂,随着腐蚀介质与拉应力大小的不同,开裂的断口或许是沿晶的,也或许是穿晶的,还有可能是两种均有的混合模式。焊接残余应力是导致应力腐蚀开裂的主要原因。接头过热区对此类开裂非常敏感。
  解决办法就是在焊后去除或降低焊接残余应力;采用奥氏体-铁素体双相组织的母材或焊接材料;使用高镍(达40%)的铬镍不锈钢焊条。焊接奥氏体不锈钢常采用焊接方法有手工电弧焊、钨极氩弧焊和熔化极富氩混合气体保护焊。
  再来说下马氏体不锈钢在焊接过程中碰上的问题。由于马氏体不锈钢通常都是经调质处理,是一种热处理强化不锈钢。其在空气中冷却就能淬硬,因为其焊接时主要的问题就是冷裂纹和脆化。
  避免或解决办法可以是进行预热,预热是避免此类不锈钢在焊接时形成冷裂纹的重要办法,不过预热温度需要受到控制不得高于400℃,从而避免形成475℃脆性。为防止冷裂,马氏体钢(F11钢除外)焊后应立即进行高温回火。
  焊接马氏体不锈钢常用手工电弧焊和钨极氩弧焊。手工电弧焊一般用低氢焊条,钨极氩弧焊主要用于薄板焊接的封底焊。
  还有关于铁素体不锈钢的焊接问题,铁素体不锈钢由铬、铝、钼及钛等添加元素来避免焊接受热过程中生成奥氏体组织,因此在焊后冷却过程中不会呈现奥氏体向马氏体转变得淬硬现象。
  其焊接的主要问题是热影响区脆化和常温冲击韧度较低。焊缝和热影响区在400~600℃温度区间停留易出现475℃脆化,在650~850℃温度区间停留易引起δ相析出而脆化。焊接时,接头过热区(900℃)以上晶粒粗大,不能用热处理细化。