一、焊接特点
焊接时与其他异种金属焊接时一样,在焊接金属熔池中和结晶过程中都会发生合金元素的扩散和碳的迁移,对焊接接头热影响区性能极为不利。在马氏体不锈钢热影响区形成低塑性组织;在铁素体不锈钢过热区晶粒长大过快,使冲击韧度严重降低。因此,在焊接工艺中必须采取措施防止马氏体型不锈钢焊接接头的近缝区由于塑性太低而产生裂纹,同时又要考虑到铁素体型不锈钢焊接接头的热影响区冲击韧度值降低太多,而使焊接结构遭到破坏的问题。
二、焊接工艺
1. 焊接材料的选择
这两类钢焊接时通常采用焊条电弧焊,也可以采用气体保护电弧焊。
为了防止近缝区产生裂纹,应从焊接材料选择方面着手:采用奥氏体不锈钢焊条焊接时,焊缝金属可获得奥氏体组织,对防止裂纹是有利的,焊前还可以不预热。但它的不足之处是奥氏体不锈钢焊缝强度大大低于焊缝两边的母材,不能与母材等效;同时在进行焊后热处理时,在马氏体型不锈钢母材-焊缝接界区会发生碳向奥氏体焊缝金属的迁移,同时奥氏体不锈钢的线胀系数比马氏体型不锈钢大50%,使焊接接头产生很大的内应力,为形成冷裂纹创造了条件。所以奥氏体不锈钢焊接材料的应用受到限制,只有在焊接结构无法进行热处理,焊接构件不承受冲击载荷的作用仅受静载荷力,且焊接构件不承受很大压力的情况下,才能选用此类焊接材料。焊接这两类钢时,可选用与铁素体型不锈钢化学成分相近的E410、E410NiMo和E430焊条,也可以选用与马氏体型不锈钢化学成分相近的E11MoVNi的E11MoVNiW 焊条。气体保护焊时,可选用H12Cr13焊丝,也可选用与这两类材料之一成分相同的焊丝或剪切板料作为填充金属。
这两类钢焊接时,除了使用奥氏体不锈钢焊接材料可以不预热外,选用其他焊接材料施焊前必须进行预热,预热温度主要考虑马氏体型不锈钢的焊接性,以马氏体型不锈钢焊接时的预热温度为准。但预热温度过高,否则对铁素体型不锈钢不利,会使铁素体型不锈钢焊缝一侧形成过热或晶粒粗化而降低其力学性能。
2. 焊接参数
在焊接参数的选择方面,这两类钢各有不同:铁素体型不锈钢焊接,要求用小的热输入;而马氏体型不锈钢焊接时要求大的热输入,两者很难兼顾。所以这两类钢焊接以前,必须在保证焊接接头不产生裂纹的前提下,对焊接参数进行调整,根据结构使用情况,制定出一个主要满足一种类型钢焊接的焊接参数。
这两类钢焊接后要进行回火处理,回火处理程序按马氏体型不锈钢焊件进行,即冷却到100~150℃,保温0.5~1h后再进行回火处理,温度控制在750℃以下。
有关铁素体型不锈钢与马氏体型不锈钢焊接时,焊接材料与热处理参数的选择见表5-28。