不锈钢、耐热钢焊接.ppt

不锈钢、耐热钢的焊接 不锈钢及耐热钢的类型 按用途分： 不锈钢：包括高铬钢、铬镍钢、铬锰氮钢。用以有侵蚀性的化学介质，对强度要求不高。 热稳定钢：用于高温下要求抗氧化或耐气体介质腐蚀的一类钢，也称为抗氧化不起皮钢。铬镍钢、高铬钢。 热强钢：高温下抗氧化或耐腐蚀，具有一定的高温强度。高铬镍钢，马氏体钢。 按组织分： 奥氏体钢：应用最广，高铬镍钢、高铬锰钢均属此类钢。Cr18Ni8(18-8)用于耐腐蚀；Cr25Ni20(25-20)用做热稳定钢，提高C含量用做热强钢。 双相钢：奥氏体、铁素体双相钢，Cr21Ni5Ti，具有优异的耐蚀性。 铁素体钢：Cr17～28％的高铬钢，主要用做热稳定钢，也可做耐蚀钢。 马氏体钢：Cr13以及Cr12多元合金化的钢 沉淀硬化型不锈钢：将18-8钢的Ni量适当降低并调节成分可获得一种经沉淀强化处理的不锈钢，具有好的耐蚀性，且强度很高。00Cr17Ni17Al 不锈钢的耐腐蚀性 不锈钢的耐蚀性：是基于其主要元素Cr在钢表面形成致密的氧化膜对钢的钝化作用。 腐蚀：金属受介质的化学及电化学作用而被破坏的现象称为腐蚀。 ① 均匀腐蚀：金属整个表面产生腐蚀的现象，又称整体腐蚀，是一种表面腐蚀。不锈钢的均匀腐蚀量不大。 ② 晶间腐蚀：奥氏体钢在450～850℃加热时，会由于沿晶界沉淀出Cr的碳化物致使晶粒周边形成贫Cr区，在腐蚀介质作用下沿晶粒边界深入金属内部，产生在晶粒之间的一种腐蚀称为晶间腐蚀。含C量越高，晶间腐蚀越大。 ③ 点状腐蚀：腐蚀集中于金属表面的局部范围，并迅速向内部发展，最后穿透。表面缺陷是引起点状腐蚀的重要原因之一。 ④ 应力腐蚀开裂：金属在腐蚀介质和表面拉应力联合作用下产生的脆性开裂现象。奥氏体钢焊接接头最易出现这一问题。 ⑤ 接触腐蚀、缝隙腐蚀、选择性腐蚀和腐蚀疲劳开裂等 耐热钢的高温性能 抗氧化性：耐热钢中含有Cr、Al or Si，可形成致密的氧化膜，因而均可具有很好的抗氧化性能。 热强性：高温下长时工作时对断裂的抗力(即持久强度)，或在高温下长期工作时抗塑性变形的能力(即蠕变抗力)。 提高热强性措施： ① 利用Mo、W固溶强化，提高原子间结合力； ② 形成稳定的第二相，主要是碳化物相。适当提高含C量并同时加入碳化物形成元素Nb、V可有效提高热强性。 ③ 减少晶界和强化晶界，可控制晶粒度并加入微量硼、稀土等。 高温脆化：耐热钢在热加工或长期高温工作中，可能产生脆化现象。除了Cr13在550℃附近的回火脆性、高铬铁素体钢的晶粒长大脆化以及奥氏体钢沿晶析出碳化物脆化，还有475 ℃脆性和?相脆化， 奥氏体不锈钢的焊接 奥氏体不锈钢晶间腐蚀问题 (一) 晶间腐蚀的形成条件及机理 晶间腐蚀和钢的成分(碳和碳化物形成元素)有关，还与加热条件有关。 ①碳显著增大晶间腐蚀敏感性，钢中含有强碳化物形成元素Ti、Nb时，碳的有害作用会降低。 “贫铬理论”：碳与Cr形成碳化物导致近晶界的晶粒表面严重缺Cr，产生明显腐蚀，即晶间腐蚀。Ti、Nb可优先与碳结合而防止碳与Cr结合，从而避免Cr缺少。超低碳有利于防止晶间腐蚀。 ②加热温度低or加热时间短，不利于形成铬的碳化物，不致产生缺Cr；加热温度较高，Cr扩散增加，不致形成贫铬，在450～850℃间短时加热促使晶间腐蚀倾向（敏化处理）。在850～900℃短时加热可消除晶间腐蚀倾向（稳定化处理）。 (二)焊接接头的晶间腐蚀区及控制 焊缝区腐蚀：与焊接材料和工艺有关，控制焊缝金属的成分，主要是采用超低碳焊材和添加足够量的Ti、Nb；控制焊缝的组织状态，使之还与适当数量的铁素体?(5%最好)。 敏化区腐蚀：焊接热影响区中峰值稳定处于敏化稳定区间的部位所发生的腐蚀。发生在不含Ti或Nb的普通Cr18Ni8不锈钢中，超低碳时也不会有敏化区腐蚀。采用含Ti或Nb的18－8钢，也可采用超低碳不锈钢来防止敏化区腐蚀。焊接工艺应能减少热影响区处于敏化温度时间。 刀状腐蚀：只出现含Ti或Nb这类元素的不锈钢焊接接头中，且一定发生在紧邻焊缝过热区中，由于这种沿晶破坏呈深而窄的形状，类似刀削切口形式，故称为刀状腐蚀。刀蚀是一种特殊形式的晶间腐蚀。产生原因高温过热加中温敏化。为防止产生刀蚀，最好采用超低碳不锈钢，含强碳化物形成元素Ti或Nb的钢。工艺上，合理布局和合理的工艺流程。 不锈钢接头的应力腐蚀开裂问题 奥氏体不锈钢应力腐蚀裂纹的形成 拉应力的存在是应力腐蚀开裂的不可缺少的重要条件，而其中焊接残余应力所引起的应力腐蚀开裂比重大，奥氏体钢由于热导性差，线膨胀系数大，在约束焊接变形时可残留较大的焊接应力。 焊接接头应力腐蚀开裂的控制 ①合理调整焊缝成分：这是提高接头抗应力腐蚀的重要措施之一。 ②尽量降低残余应力：处理设计及施工中尽量消除应力集中源和减少焊接