铁素体不锈钢的焊接工艺

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第557页（1893字）

(一)焊接方法

普通高铬铁素体不锈钢通常采用手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊、等离子弧焊、电子束焊等熔焊方法。而超高纯高铬铁素体不锈钢熔化焊主要采用氩弧焊、等离子弧焊、电子束焊等获得良好保护的焊接方法。

(二)焊接材料

在焊接铁素体不锈钢及其与异种钢焊接时填充金属主要有三类：同质铁素体型、奥氏体不锈钢型和镍基合金。表2－4－35为同质焊材体钢手工电弧焊焊接接头力学性能。

表2－4－35 同质焊材铁素体不锈钢焊接接头力学性能^［8］

同质焊缝与母材有一样的颜色，相同的线膨胀系数和近似的耐腐蚀性。但抗裂性能不高。当要求焊缝有更好的塑性时，通常采用铬镍奥氏体类型的焊条和焊丝。使用奥氏体型焊丝，铁素体不锈钢有时也可以采用埋弧焊，此时，应参考舍夫勒焊缝组织图，控制好母材对奥氏体焊缝的稀释。对于耐腐蚀及韧性要求高的铁素体不锈钢，为防止过热和碳、氮的污染一般不用埋弧焊。

铁素体不锈钢常用的焊条和焊丝如表2－4－36。

表2－4－36 铁素体不锈钢焊条、焊丝选用表^［9］

(三)焊接工艺要点

1．铁素体不锈钢手工电弧焊工艺要点

(1)焊前预热 由于高铬钢固有的低塑性以及焊接热循环引起的热影响区晶粒长大和碳、氮化物在晶界聚集，焊接接头的塑韧性都很低，在采用同成分焊接材料，特别在拘束度大时，很容易产生冷裂纹。因此，要求预热70～150℃范围内有明显的效果。铬含量越高，预热温度应越高。

(2)焊接工艺参数 由于铁素体不锈钢具有强烈的晶粒长大，475℃脆化和σ相脆化的倾向。因此要求用小电流、快速度，焊条不横向摆动，多层焊，并且严格控制层间温度，一般待层间温度冷至预热温度时，再焊下一道。不宜连续施焊。厚大的焊件焊接时，可在每道焊缝焊好后，用小锤轻轻锤击焊缝，以减少焊缝的收缩应力。

铁素体不锈钢对接焊缝手工电弧焊的焊接工艺参数见表2－4－37。

表2－4－37 铁素体不锈钢对接焊缝手工电弧焊的焊接工艺参数^［10］

(3)焊后热处理 为消除焊接应力和获得均匀的铁素体组织，铁素体不锈钢焊后应进行热处理。但焊后热处理不能使已经粗化的铁素体晶粒重新细化。铁素体不锈钢焊后热处理有两种：

①在750～800℃加热后空冷的退火处理，使组织均匀化，可以提高韧性和抗腐蚀性能。退火后应快冷，以防止出现σ相及475℃脆化；

②在900℃以下加热水淬，使析出脆性相重新溶解，得到均一的铁素体组织，提高接头的韧性。

2．高纯铁素体不锈钢的焊接工艺要点

同钢种焊接时，一般采用与母材同成分的焊丝作为填充材料。焊丝间隙元素含量最好低于母材。焊前应去除焊丝加工和保管过程产生的表面中沾污。由于高纯系列铁素体不锈钢的间隙元素极低，对高温热作用引起的脆化不显着，焊接接头有很好的塑性和韧性，不需预热。焊接的关键是防止焊接过程的污染，以免增加焊缝C、N、O含量。焊接工艺措施要点如下：

(1)增加熔池保护，如采用双层气体保护、用气体透镜、增大喷嘴直径、增加氩气流量(28L／min)等。填充焊丝时，要特别注意防止焊丝高温端离开保护区。

(2)用尾气保护，这对多层焊尤为必要。

(3)焊缝背面通氩气保护，最好采用通氩的水冷铜垫板，减少过热，增加冷却速度。

(4)尽量减小线能量，多层焊时控制层间温度低于100℃。