奥氏体钢的焊接技巧.PDF

奥氏体钢的焊接技巧 奥氏体钢无磁组织结构，有良好的冷加工性能。耐腐蚀性能优于430 和其它马氏体钢， 耐热性能较好。奥氏体钢有两类：一类是高铬镍钢，例如 18-8 型钢、25-20 型钢等，另一 类是高铬锰氮钢。奥氏体钢在加热和冷却过程中一般不发生组织转变，仅有碳化物的溶解和 析出，在室温下主要为奥氏体组织。其中，18-8 型钢主要用作不锈钢，其在氧化性、中性 及弱氧化性介质中的耐蚀性胜过高铬不锈钢，室温及低温韧性也是铁素体钢不能比拟的； 25-20 型钢主要用作热稳定钢。如果高铬镍钢提高含碳量，也可用作热强钢。而高铬锰氮钢 则主要用作不锈钢。 一、奥氏体钢的焊接性 奥氏体钢的焊接性比马氏体钢和铁素体钢都好。但是，当焊接工艺制定不当时也会出现 一些问题。主要问题如下： 1、焊接热裂纹问题 焊缝和近缝区均可能产生热裂纹。最常见的是在焊缝金属中产生结晶裂纹，有时在近缝 区也会产生液化裂纹。钢中的含镍量越高，产生热裂纹的倾向越大，因此，25-20 型奥氏体 钢比18-8 型奥氏体钢热裂纹倾向大。 2、焊接接头腐蚀问题 焊接接头有可能产生两种腐蚀问题： （1）晶间腐蚀 焊接接头有三个部位有可能产生晶间腐蚀：①焊缝晶间腐蚀；②敏化区腐蚀；③近缝区 刀状腐蚀（见图 1）。这三种晶间腐蚀不会在同一接头上同时出现。其中，焊缝晶间腐蚀发 生在采用单纯的18-8 型焊接材料焊接18-8 型钢以后，焊缝又经受了600～1000℃加热的情 况下，或多层焊时前层焊缝受到后层焊缝600～1000℃加热的区域；敏化区腐蚀发生在不含 稳定化元素（如Ti、Nb 等）而又不是超低碳的18-8 型钢的热影响区中加热温度达到600～ 1 1000℃的区域；近缝区刀状腐蚀只发生在含有Ti、Nb 等稳定化元素的奥氏体钢接头的近缝 区。 （2）应力腐蚀 由于奥氏体钢的导热系数小、线膨胀系数大，在焊接不均匀加热的情况下，接头处容易 产生较大的焊接残余拉伸应力，因而在与钢材匹配的介质共同作用下容易产生应力腐蚀。例 如，MgCl 、CaCl 等对奥氏体钢并无腐蚀作用，但对有焊接残余拉伸应力的接头却有腐蚀开 2 2 裂作用。有资料表明，焊接接头过热区对应力腐蚀开裂最为敏感。 3、焊接接头脆化问题 奥氏体钢在生产中用途很广，可以用在耐蚀、耐热、耐低温等各种工作条件下，但在不 同的工作条件下对焊接接头性能的要求不同。如果用工作在室温或350℃以下的不锈钢，主 要要求其具有耐蚀性；如果用作热强钢，则要求其在高温下有足够的强度的同时，有足够的 塑性和韧性；如果作为低温钢，则主要要求接头有良好的低温韧性。但是，如果焊接工艺制 定不当，则可能产生高温脆化问题和低温脆化问题。 二、奥氏体钢的工艺要点 （一）奥氏体钢焊条电弧焊工艺要点 焊条电弧焊由于其设备简单、操作灵活、热影响区较小等优点，是目前产生中应用最多 的一种焊接方法。其缺点是焊接质量不如氩弧焊，对清渣的要求高，更换焊条时焊缝接头被 重复加热对耐蚀性不利，合金过渡系数比较小等。 焊条类型有低氢型和钛钙型两类。低氢型焊条冶金性能好，对焊缝有脱硫作用，因此抗 热裂性能好，特别适用于焊接热裂倾向大的单相奥氏体钢，但焊缝成形不如钛钙性焊条。钛 钙型焊条工艺性能良好，脱渣容易，焊缝表面光滑，但其氧化性强，合金元素易于烧损，抗 热裂性也比较差。在焊接含Ti 的奥氏体钢时，由于Ti 很容易被烧损，应选用含Nb 作稳定 剂的焊条。 焊接电源选择可参考表1。由于奥氏体钢的电阻率为低碳钢的4 倍以上，焊接时很容易 发热，药皮易发红和脱落，因此焊接电流要小，大体上比焊接低碳钢时降低20％左右。 2 为了减少焊接接头过热，应尽量采用小的热输入焊接，即采用小电流、短电弧、快速焊， 而且焊条不要摆动。多层焊时，在焊接后一层时要彻底清除前一层上的焊渣。不要在工作表 面随意打弧。一般不需预热和后热，层间温度不应过高,应低于 150℃，必要时可采用水冷 方式降温。 奥氏体钢焊条电弧焊对接接头的坡口型式、焊接参数可参见图2