① 焊接热裂纹 奥氏体不锈钢由于其热传导率小,线膨胀系数大,因此在焊接过程中,焊接接头部位的高温停留时间较长,焊缝易形成粗大的柱状晶组织,在凝固结晶过程中,若硫、磷、锡、锑、铌等杂质元素含量较高,就会在晶间形成低熔点共晶,在焊接接头承受较高的拉应力时,就易在焊缝中形成凝固裂纹,在热影响区形成液化裂纹,这都属于焊接热裂纹。防止热裂纹最有效的途径是降低钢及焊材中易产生低熔点共晶的杂质元素和使铬镍奥氏体不锈钢中含有4% ~ 12%的铁素体组织。
② 晶间腐蚀 根据贫铬理论,在晶间上析出碳化铬,造成晶界贫铬是产生晶间腐蚀的主要原因。为此,选择超低碳焊材或含有铌、钛等稳定化元素的焊材是防止晶间腐蚀的主要措施。
③ 应力腐蚀开裂 应力腐蚀开裂通常表现为脆性破坏,且发生破坏的过程时间短,因此危害严重。造成奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的主要原因是焊接残余应力。焊接接头的组织变化或应力集中的存在,局部腐蚀介质浓缩也是影响应力腐蚀开裂的原因。
① 双相不锈钢具有良好的焊接性,它既不像铁素体不锈钢焊接时热影响区易脆化,也不像奥氏体不锈钢易产生焊接热裂纹,但由于它有大量的铁素体,当刚性较大或焊缝含氢量较高时,有可能产生氢致冷裂纹,因此严格控制氢的来源是非常重要的。
② 为了保证双相钢的特点,确保焊接接头的组织中奥氏体及铁素体比例合适是这类钢焊接的关键所在。当焊后接头冷却速度较慢时,δ→γ的二次相变化较充分,因此到室温时可得到相比例比较合适的双相组织,这就要求在焊接时要有适当大的焊接热输人量,否则若焊后冷却速度较快时,会使δ铁素体相增多,导致接头塑韧性及耐蚀性严重下降。
① 焊接热过程的控制 焊接线能量、层间温度、预热及材料厚度等都会影响焊接时的冷却速度,从而影响到焊缝和热影响区的组织和性能。冷却速度太快和太慢都会影响到双相钢焊接接头的韧性和耐腐蚀性能。冷却速度太快时会引起过多的α相含量以及Cr2N的析出增加。过慢的冷却速度会引起晶粒严重粗大,甚至有可能析出一些脆性的金属间化合物,如σ相。表1列出了一些推荐的焊接线能量和层间温度的范围。在选择线能量时还应考虑到具体的材料厚度,表中线能量的上限适合于厚板,下限适合于薄板。在焊接合金含量高的ω(Cr)为25 % 的双相钢和超级不锈钢时,为获得最佳的焊缝金属性能,建议最高层间温度控制在100℃。当焊后要求热处理时可以不限制层间温度。
② 本设备无人孔,故合拢焊缝只能从外侧焊接。为保证焊接质量,采用TIG焊打底。但不锈钢氩弧焊焊接时背面金属会被氧化,以前只能通过采用背面充氩保护的方法,但是当设备较大或背面无法实施氩气保护时,将大量浪费氩气,且仍可能出现保护不好。为解决这一工艺困难,日本油脂公司焊接事业部开发制造了一种背面自保护不锈钢TIG焊丝,这是一种具有特殊涂层的焊丝,涂层(即药皮)熔化后会渗透到熔池背面,形成一层致密的保护层,相当于焊条药皮的作用。这用焊丝的使用方法与普通的TIG焊丝完全相同,涂层不会影响正面的电弧和熔池形态,大大降低了不锈钢氩弧焊的焊接本钱。本设备中,若采用背面氩气保护,氩气浪费严重,故采用了自保护焊丝。
③ 接管与平焊法兰角焊缝、接管与壳体角焊缝,鉴于此部位焊缝外形和焊接条件,一般选用焊条电弧焊。若接管直径太小,为了减少焊接难度,也可以采用TIG焊。