鐵素體不銹鋼管在室溫下,一般都是具有純鐵素體組織,強度不算很高,塑性、韌性良好;若將其加熱到高溫,也有可能會出現少量的奧氏體組織(對含鉻量較低的鋼)或者根本不出現奧氏體組織。所以,在焊接過程的熱循環作用下,有可能出現少量或者根本不出現馬氏體組織。因此,這類鋼經焊接后不會出現強度顯著下降或淬火硬化的問題,即使出現了少許馬氏體組織也可以通過焊后熱處理來解決。可以說,這類鋼焊接接頭的室溫強度不是焊接的主要矛盾;再者,由于其焊接熱膨脹問題遠比奧氏體型鋼輕微,因而其焊接熱裂紋和冷裂紋的問題也不很突出。
通常說,鐵素體不銹鋼管不如奧氏體不銹鋼管好焊,主要是指在焊接過程中,可能導致焊接接頭的塑性、韌性降低,即發生脆化的問題。同其他品種不銹鋼的焊接一樣,如何保證鐵素體型不銹鋼管焊接接頭具有相同于母材的耐腐蝕性,這是焊接的另一個關鍵問題;再者,對于鐵素體型不銹耐熱鋼而言,焊接接頭在高溫下長期服役可能出現的脆化問題也是必須重視的。
1. 鐵素體不銹鋼管焊接方法
雖然說各種電弧焊方法都可用于鐵素體不銹鋼管的焊接,但焊接能量集中、焊接速度較快的焊接方法,應是鐵素體不銹鋼焊接方法的首選。采用合適的焊接方法來實現焊接線能量控制,達到抑制焊接區的鐵素體晶粒過分長大的目的。
如此看來,焊接方法應選擇高能量的等離子弧焊和真空電子束焊等最為合適。同時要求焊接材料不得污染;焊接熔池、焊縫背面都要進行有效保護,防止空氣的侵人。除采用小的熱輸入進行焊接外,焊縫背面可用惰性氣體保護,并最好采用水冷銅墊板,以減少過熱,提高冷卻速度。多層焊時,層間溫度要控制在100℃左右。
2. 鐵素體不銹鋼管焊接材料
鐵素體不銹鋼管焊接材料的選擇,對鐵素體不銹鋼的焊接無疑是非常重要的。其焊接材料既要保證焊接接頭的塑性、韌性,即不發生脆化的問題,又要保證鐵素體型不銹鋼焊接接頭具有相同于母材的耐腐蝕性。
在焊接鐵素體不銹鋼管時,通常可以采用兩種焊接材料。
①. 與母材相同類型的焊接材料
如 06Cr12、06Cr13、06Cr13Al等用 06Cr13Nb焊絲,06Cr17、06Cr17Ti使用10Cr17(Ti)焊絲。在要求焊縫金屬與母材有相同的導電、導磁及力學性能和表面色澤時,應使用同材質的焊接材料。
②. 采用奧氏體焊接材料或鎳基合金
采用奧氏體焊接材料或鎳基合金,實質上是異種鋼焊接,可以提高焊接接頭的韌性,免除焊前預熱和焊后熱處理。由于鐵素體焊接材料的熔敷金屬韌性太低,加上添加的Al與Ti等鐵素體形成元素,難以有效地過渡到熔池中去,因此鐵素體焊接材料的應用受到一定的限制。
盡管在一些例子中采用同種金屬作焊絲是成功的,但是,最好還是采用低碳的奧氏體不銹鋼作為鐵素體不銹鋼管焊縫的充填金屬。
鐵素體不銹鋼焊接材料的選擇,見表6-7。