预防焊接热裂纹的方法:
1.限制钢材和焊材中,易产生偏析的元素和有害杂质的含量,特别是S、P、C的含量,因为它们不仅形成低熔点共晶,而且还促进偏析。C≤0.10%热裂纹敏感性可大大降低。必要时对材料进行化学分析、低倍检验(如硫印等)。
2.调节焊缝金属的化学成分,改善组织、细化晶粒,提高塑性,改变有害杂质形态和分布,减少偏析,如采用奥氏体加小于6%的铁素体的双相组织
激光焊接设备
预防
焊接热裂纹的方法:
1.限制钢材和焊材中,易产生偏析的元素和有害杂质的含量,特别是S、P、C的含量,因为它们不仅形成低熔点共晶,而且还促进偏析。C≤0.10%热裂纹敏感性可大大降低。必要时对材料进行化学分析、低倍检验(如硫印等)。
2.调节焊缝金属的化学成分,改善组织、细化晶粒,提高塑性,改变有害杂质形态和分布,减少偏析,如采用奥氏体加小于6%的铁素体的双相组织。
3.提高焊条和焊剂的碱度,以减低焊缝中杂质的含量,改善偏析程度。
4.选择合理的坡口形式,焊缝成型系数ψ=b/h>1,避免窄而深的“梨形”焊缝,(焊接电流过大也会形成“梨形”焊缝),防止柱状晶在焊道中心会合,产生中心偏析形成脆断面;采用多层多道焊,打乱偏析聚集。
5.采用较小(适当)的焊接线能量,对于奥氏体(镍基)不锈钢应尽量采用小的焊接线能量(不预热、不摆动或少摆动、焊、小电流)、严格掌握层间温度,以缩短焊缝金属在高温区的停留时间;
6.注意收弧时的保护,收弧要慢并填满弧坑,防止弧坑偏析产生热裂纹;
7.尽量避免多次返修,防止晶格缺陷聚集产生多边化热裂纹。
焊接性及其试验评定:
斜Y型坡口对接裂纹试验:目的是主要用于鉴定低合金高强钢一层焊缝和HAZ形成冷裂纹倾向,也可用于拟定焊接工艺。
1)试件制备,被焊钢材板厚δ=9-38mm。对接接头坡口用机械方法加工,试板两端各在60mm范围内施焊拘束焊缝,采用双面焊。注意防止角变形和未焊透。保证中间待焊试样焊缝处有2mm间隙。
2)试验条件:试验焊缝选用的焊条就与母材相匹配,所用焊条应严格烘干,焊条直径4mm,焊接电流(170±10)A,焊接电压(24±2)V,焊接速度(150±10)mm/min。试验焊缝可在各种不同温度下施焊,试验焊缝只焊一道,不填满坡口。焊后静置和自然冷却24h后截取试样和进行裂纹检测。
3)检测与裂纹条率计算。用肉眼或手持5-10倍放大镜来检测焊缝和热影响区的表面和断面是否有裂纹。一般认为低合金钢“小铁研”试验表面裂纹率小于20%时,一般不产生裂纹。
铁素体不锈钢焊材选用
铁素体不锈钢
焊材基本上有三类:1)成分基本与母材匹配的焊材;2)奥氏体焊材;3)镍基合金焊材,由于其价格较高,故很少选用。
铁素体不锈钢焊材可采用与母材相当的材料,但在拘束度大时,很轻易产生裂纹,焊后可采用热处理,恢复耐蚀性能,并改善接头塑性。采用奥氏体焊材可免除预热和焊后热处理,但对于不含稳定元素的各种钢,热影响区的敏化仍然存在,常用309型和310型铬镍奥氏体焊材。对于Cr17钢,也可用308型焊材,合金含量高的焊材有利于进步焊接接头塑性。奥氏体或奥氏体一铁素体焊缝金属基本与铁素体母材等强,但在某些腐蚀介质中,焊缝的耐蚀性可能与母材有很大的不同,这一点在选择焊材时要留意。
双相不锈钢的
焊接要点
① 焊接热过程的控制 焊接线能量、层间温度、预热及材料厚度等都会影响焊接时的冷却速度,从而影响到焊缝和热影响区的组织和性能。冷却速度太快和太慢都会影响到双相钢焊接接头的韧性和耐腐蚀性能。冷却速度太快时会引起过多的α相含量以及Cr2N的析出增加。过慢的冷却速度会引起晶粒严重粗大,甚至有可能析出一些脆性的金属间化合物,如σ相。表1列出了一些推荐的焊接线能量和层间温度的范围。在选择线能量时还应考虑到具体的材料厚度,表中线能量的上限适合于厚板,下限适合于薄板。在焊接合金含量高的ω(Cr)为25 % 的双相钢和超级不锈钢时,为获得较佳的焊缝金属性能,建议高层间温度控制在100℃。当焊后要求热处理时可以不限制层间温度。
② 焊后热处理 双相不锈钢焊后不进行热处理,但当焊态下α相含量超过了要求或析出了有害相,如σ相时,可采用焊后热处理来改善。所用的热处理方法是水淬。热处理时加热应尽可能快,在热处理温度下的保温时间为5 ~ 30min,应该足以恢复相的平衡。在热处理时金属的氧化非常严重,应考虑采用惰性气体保护。对于ω(Cr)为22 % 的双相钢应在1050℃ ~ 1100℃温度下进行热处理,而ω(Cr)为25 % 的双相钢和超级双相钢要求在1070℃ ~ 1120℃温度下进行热处理。
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