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低碳马氏体不锈钢铸钢件的焊接与补焊要点

【摘要】:1)低碳马氏体不锈钢铸钢件一般在调质状态下焊接或补焊,焊后应进行去应力处理。2)对于低碳或超低碳马氏体不锈钢,裂纹倾向较小,其焊接性良好,一般采用同质焊接材料,也就是选择与母材成分及性能等性质相匹配焊接材料。

1)低碳马氏体不锈钢铸钢件一般在调质状态下焊接或补焊,焊后应进行去应力处理。如果是在高温退火状态下焊接,焊后需进行整体调质处理(淬火+两次高温回火),调质处理规范与母材相同。

2)对于低碳或超低碳马氏体不锈钢,裂纹倾向较小,其焊接性良好,一般采用同质焊接材料,也就是选择与母材成分及性能等性质相匹配焊接材料。为避免裂纹的产生,焊接材料中最大碳含量不超过0.04%(质量分数),焊缝金属中的扩散氢含量应低于5mL/100g。

3)焊前预热。通常情况下,由于马氏体不锈钢冷裂倾向较大,焊前都需要预热,预热温度为100~300℃。预热温度与钢中的碳含量有关,当碳质量分数<0.05%时,预热区温度为100~150℃。采用同材质焊接材料焊接或补焊时,当焊接材料中的碳质量分数≤0.04%时,对于坡口深度小于30mm以及少量的缺肉堆焊,可以不预热;但对于深度超过30mm的缺陷或大面积堆焊时,焊前应预热至80~150℃。对于马氏体不锈钢铸件,预热温度的上限不宜超过400℃,否则有可能会产生475℃脆化。

4)焊接过程中铸钢件焊接或补焊区200mm范围内要保持预热温度状态,电弧尽可能短,且摆动宽度焊条电弧焊应在焊条直径的4倍以内,CO2气体保护焊应小于20mm。

5)层间温度与焊后去应力处理前铸钢件补焊区温度的关系。低碳马氏体不锈钢的马氏体转变开始温度Ms一般为200~250℃,通常是240℃,在钢的马氏体转变温度进行焊接,层间温度为100~150℃时最有利于防止裂纹的产生。这是因为每焊一道焊缝都会发生奥氏体向马氏体转变,而焊接下一道焊缝时,又会对上一道焊缝起回火处理的作用。但在实际应用中,当使用焊接方法修补厚大铸钢件时,有时层间温度高达250~300℃,高于该类钢的马氏体转变温度。在这种情况下,在焊完之后、热处理之前应控制冷却速度,使铸钢件降温至100℃,使焊缝和热影响区的奥氏体组织再次全部转变成马氏体。特别是较大坡口的焊接或补焊或室温很低的情况下,应避免焊后直接冷却至室温。最佳的工艺步骤是在马氏体相变结束后立即进行焊后热处理。

6)去应力热处理。补焊后进行去应力处理,焊后的回火温度一般在590~620℃,但是由于铸钢件的特殊性,焊后去应力处理回火温度应低于母材性能处理回火温度20~50℃,而低碳马氏体不锈钢铸钢件制造中性能处理回火温度一般在600~620℃,因此铸钢件焊后去应力处理温度一般为570~590℃。

7)特殊情况(铸钢件预热有困难,碳含量较高或焊后不能热处理)可采用牌号A407奥氏体不锈钢焊条或镍基焊材进行不预热焊接,镍基焊材的热膨胀系数与母材接近,以降低焊接的残余应力。