马氏体不锈钢管的焊接工艺

属于马氏体不锈钢管的钢号有1Cr13.2Cr13.3Cr13.4Cr13.3Cr13Mo1Cr17Ni22Cr13Ni2.9Cr189Cr18MoV等。

一、焊接性

有强烈的冷裂倾向,焊缝及热影响区焊后均为硬而脆的马氏体组织,钢中含碳量越高,冷裂倾向越大。焊接时在温度超过1150℃的热影响区内,晶粒显著长大。过快或过慢的冷却都可能引起接头脆化。例如,1Cr13钢焊后冷却速度小于10/s时,在热影响区将得到粗大的铁素体加碳化物组织,使塑性显著降低;当冷却速度大于40/s时,则会产生粗大的马氏体组织,同样也使塑性下降。马氏体不锈钢管的晶间腐蚀倾向很小。在各类不锈钢管中,马氏体不锈钢管的焊接性能较差,焊缝热影响区有强烈的淬硬倾向,较大的焊后残余应力以及由于氢的作用所引起的延迟裂纹。特别是高碳马氏体不锈钢管更为敏感,因此焊接这类不锈钢管工件时,一般采用200~400℃预热以及层同保温措施,在焊完后尚未冷却时,将工件置于730~790C的炉中保温,然后再进行空冷。为了清除氢引起的延迟裂纹,应注意焊条的干燥、焊缝坡口的清洁以及在干燥气氛下进行焊接等因素。可用奥氏体不锈钢管焊条焊接马氏体不锈钢管。

二、焊接工艺

1、焊前预热焊前预热是防止产生冷裂纹的主要工艺措施。当C的质量分数为0.1%~0.2%时,预热温度为200~260℃,对高刚性焊件可预热至400-450.

2、焊后冷却焊件焊后不应从焊接温度直接升温进行回火处理,因为焊接过程中奥氏体可能未完全转变,如焊后立即升温回火,会出现碳化物沿奥氏体晶界沉淀和奥氏体向珠光体转变,产生晶粒粗大的组织,严重降低韧性。因此回火前应使焊件冷却,让焊缝和热影响区的奥氏体基本分解完了。对于刚性小的焊件,可以冷至室温再回火;对于大厚度的焊件,需采用较复杂的工艺;焊后冷至100~150℃,保温0.5~1h,然后加热至回火温度。

3、焊后热处理目的是降低焊缝和热影响区的硬度,改善塑性和韧性,同时减少焊接残余应力。焊后热处理分回火和完全退火两种。回火温度为650~750℃,保温1h,空冷;若焊件焊后需机加工的,为了得到最低硬度,可采用完全退火,退火温度为830-880℃,保温2h炉冷至595℃,然后空冷。

4、焊条的选用焊接马氏体不锈钢管用焊条分为铬不锈钢焊条和铬镍奥氏体不锈钢焊条两大类。常用铬不锈钢焊条有E1-13-16G202)、E1-13-15G207);常用铬镍奥氏体不锈钢管焊条有E0-19-10-16A102),E0-19-10-15A107)、E0-18-12M02-16A202),E0-18-12Mo2-15A207)等。

三、焊接材料的选用

焊条的选用须在确保焊接结构安全、可靠使用的前提下,根据被焊材料的化学成分、力学性能、板厚及接头形式、焊接结构特点、受力状态、结构使用条件对焊缝性能的要求、焊接施工条件和技术经济效益等综合考查后,有针对性地选用焊条、必要时还需进行焊接性试验。

1、根据等强度的观点,选择满足母材力学性能的焊条,如果选用强度过低的焊条将达不到设计要求的力学性能,选择强度较高的焊条不仅工人操作难度增加、焊接成形困难,而且还会大大的增加企业的生产成本。

2、根据母材合金成份选择化学成份相同(相近)的焊材,如果焊缝与母材化学成分相关太大,高温长期使用后,接头区域某些元素发生扩散现象(如碳元素在熔合线附近的扩散),使接头高温性能下隆。为了提高焊缝的抗裂纹性能,焊材的含碳量应低于母材的含碳量,由于钢中碳和合金元素的共同作用,耐热钢焊接时极易形成液硬组织,焊接性较差。为此耐热钢一般焊前预热,焊后进行回火处理。

3、由于母材的可焊性能差,可选用塑、韧性指标较高的低氢型焊条。同时降低CSP等杂质的含量。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|不锈钢换热管

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