浙江至德钢业有限公司技术研究人员,根据多年的经验,认为避免奥氏体不锈钢焊接热裂纹的措施主要有以下几点:
1. 冶金措施
a. 焊缝金属中增添一定数量的铁素体组织,使焊缝成为奥氏体-铁素体双相组织,能很有效地防止焊缝热裂纹的产生。这是由于铁素体能够溶解较多的硫、磷等微量元素,使其在晶界上数量大大减少;同时由于奥氏体晶界上的低熔点杂质被铁素体分散和隔开,避免了低熔点杂质呈连续网分布,从而阻碍热裂纹的扩展和延伸。常用以促成铁素体的元素有铬、钼、钒等。
b. 控制焊缝金属中的铬镍比,对于18-8型不锈钢来说,当焊接材料的铬镍比小于1.61时,就易产生热裂纹;而铬镍比达到2.3~3.2时,就可以防止热裂纹的产生。这一措施的实质也是保证有一定量的铁素体存在。
c. 在焊缝金属中严格限制硼、硫、磷、硒等有害元素的含量,以防止热裂纹的产生。对于不允许存在铁素体的纯奥氏体焊缝,可加入适当的锰,少许的碳、氮,同时减少硅的含量。
上述冶金因素主要是通过焊接材料(焊条、焊丝和焊剂)的化学成分来调整。目前我国生产的18-8型不锈钢焊条的熔敷金属,都能获得奥氏体-铁素体双相组织。
2. 工艺措施
a. 采用适当的焊接坡口或焊接方法,使母材金属在焊缝金属中所占的分量减少(即小熔合比)。与此同时,在焊接材料的化学成分中加入抗裂元素,且其有害杂质硫、磷含量比母材金属中的少,即其化学成分优于母材金属,故应尽量减少母材金属熔入焊接熔池的量。
b. 尽量选用低氢型焊条和无氧焊剂,以防止热裂纹的产生。
c. 焊接参数应选用小的热输入(即小电流快速焊)在多层焊时,要等前一层焊缝冷却后再焊接下一层焊缝,层间温度不宜高,以避免焊缝过热。施焊过程中焊条不允许摆动,采用窄焊缝的操作技术。
d. 选择合理的焊接结构、焊接接头形式和焊接顺序,尽量减少焊接应力,可以减少热裂纹的产生。
e. 在焊接过程结束和中途断弧前,收弧要慢且要设法填满弧坑,以防止弧坑裂纹的形成。
以上几条工艺措施,对于防止液化裂纹和高温低塑性裂纹都是有效的。焊接有低塑性裂纹倾向的材料时,还应适当注意焊缝金属的高温强度,但不宜过高。