水电站不锈钢复合钢板焊接及耐腐蚀技术研究.pptVIP

【摘　要】∶本文介绍了水电站用不锈钢复合钢板的焊接特点和耐蚀性要求。怎样选择焊接材料和焊接方法来避免出现焊接裂纹和焊接接头的耐蚀性，以及对不锈钢覆层根据水质情况，来选择不锈钢覆层材料，通过本篇论文的介绍和研究说明，希给予广大相关人员提供一定的参考实用价值。 【关键词】∶ 不锈钢复合钢板、焊接、过渡层、焊接裂纹、耐蚀性 1.引言 不锈钢复合钢板，是以低碳钢或低合金钢为基层，采用爆炸法、轧制法、爆炸轧制法、钎焊轧制法或其他方法，在其一面或两面整体地连续包覆一定厚度不锈钢覆层的复合材料，覆层厚度通常只占复合钢板总厚度的10％～20％。水电站使用的不锈钢复合钢板，通常只在低碳钢或低合金钢基层的一面有不锈钢覆层。水电站所使用的不锈钢复合钢板主要是利用其不锈钢覆层的耐蚀性和抗磨性。但不锈钢复合钢板的焊接性比较复杂，若覆层材质选用不当或焊接工艺不正确，前者会导致其耐蚀性降低，后者会导致焊接裂纹和焊缝的耐蚀性下降。为此本篇论文将从焊接技术问题和不锈钢覆层选材问题给予一定论述，以供同行参考。 2.不锈钢复合钢板的特点分析 不锈钢复合钢板通常是由较厚的珠光体钢（如低碳钢或低合金钢）做基层和较薄的奥氏体不锈钢（如0Cr19Ni9、00Cr19Ni11、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2）、奥氏体—铁素体双相不锈钢（如00Cr22Ni5Mo3N、Cr25Ni5Mo2）、铁素体不锈钢(如0Cr13、1Cr17Ti、1Cr25Ti、1Cr28)、半铁素体（即马氏体—铁素体）不锈钢（如1Cr13、1Cr17、1Cr17Ni2）、马氏体不锈钢（如2Cr13、0Cr13Ni5Mo）以及沉淀硬化型不锈钢（如0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al）等复合而成。覆层为奥氏体不锈钢、奥氏体—铁素体双相不锈钢、铁素体不锈钢具有比较高的耐蚀性。 当水中含有氯离子时，这类钢比马氏体型不锈钢抗点腐蚀能力较好，双相的不锈钢的点腐蚀倾向比纯奥氏体不锈钢大，这是因为两种组织电位不同所致。铬（Cr）、钼（Mo）含量较高的不锈钢耐蚀性较好，这些元素既加强了钝化膜，又抑止产生点蚀，特别是钼元素是抑止点蚀溶解的合金元素。铁素体不锈钢抗应力腐蚀能力强于奥氏体不锈钢。而奥氏体不锈钢在水工金属结构中使用最为广泛。覆层为马氏体不锈钢、半铁素体不锈钢以及沉淀硬化型不锈钢，主要用于硬度、强度要求高，具有耐磨性要求的地方，但是水中含有氯离子（会引起点蚀，见图2）或水中的PH值偏小（会导致氢致裂纹）的水域审用。 不锈钢覆层较珠光体钢基层具有不同的金相组织、低的热导率、高的电阻和较大的热膨胀系数等，还存在熔点、比热容、电磁性的差异。由于不锈钢复合钢板覆层和基层存在交界线，所以焊接时存在基层、过渡层和覆层等焊接特点之分，针对不同的层采用不同的焊接方法、焊接热输入、焊接材料等。而不锈钢在做焊后消应热处理时，要注意避开不锈钢的晶间腐蚀（晶间腐蚀的原因是在一定温度下会有碳化铬Cr23C6沿晶界析出，使晶界出现贫铬区）“危险区温度”——对铁素体不锈钢或马氏体不锈钢危险温度为400℃～600℃，而奥氏体系不锈钢则为450℃～850℃。所以要尽量避开危险区温度加热或不能在该区段停留时间过长。且采用比珠光体类钢要小的焊接热输入焊接，尽量减小不锈钢热影响区的过热。 3.不锈钢复合钢板焊前准备 不锈钢复合钢板的下料和焊接坡口加工优先选用机械加工方法，如刨边机、铣边机、单臂刨、剪板机等下料和加工焊接坡口。当采用等离子弧切割、氧熔剂气割或碳弧气刨等热加工时，则必须去除覆层下料坡口表面的氧化层、过热层和渗碳层。其比较好的焊接坡口型式见下图3所示。这样的坡口型式其目的是在焊接过程中，当采用碳弧气刨清根时，可以防止碳筋棒电极对不锈钢覆层渗碳，导致该处高碳马氏体组织的产生，从而防止裂纹的出现。当结构型式等不可避免出现图3之外的其他坡口型式时，又要采用碳弧气刨对焊缝清根，此时必须采用砂轮打磨等机械方法去除渗碳层后才能施焊。 焊接前应采用机械方法及有机溶剂（如丙酮、酒精、香蕉水等），清除焊丝表面和焊接坡口及坡口两侧20mm以上范围内的油污、水渍、锈迹、氧化膜及其它污物。多层多道焊时，必须清除前道焊缝表面的熔渣和缺欠等。 4.不锈钢复合钢板焊接特性 不锈钢复合钢板焊接材料选用：对基层珠光体钢（σb≤600MN/m2）采用等强原则选取。覆层不锈钢采用等耐蚀性原则选取，且宜为低碳、超低碳以及含有钛（Ti）、钼（Mo）元素的焊接材料。譬如，单相奥氏体不锈钢0Cr19Ni9焊接覆层时应选用Cr18－Ni8型焊接材料，这样可以保证焊接接头的耐蚀性要求。过渡层焊接应选用Cr25－Ni13型或Cr25－Ni20型焊接材料，即可用不锈钢覆层母材的铬当量和镍当量通过Schaeffler（舍夫勒）组织图（