马氏体不锈钢及双相不锈钢的焊接.ppt

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1、马氏体不锈钢及双相不锈钢的焊接3.马氏体钢的焊接工艺特点（1）焊接方法SMAW、TIG、MIG、PC-MIG（2）焊接材料的选择同质：焊缝成分与母材接近Cr13系M钢，应限制S+P<0.015%、Si<0.3%异质：采用奥氏体焊材，使焊缝成为γ马氏体不锈钢电弧焊方法其及适用性焊接材料选用要点1)Cr13型焊条和焊丝（同质）当焊缝强度要求较高时，采用Cr13型焊条和焊丝，可使焊缝金属的化学成分与母材相近，但焊缝的冷裂倾向大。要求焊前预热和焊后热处理，预热温度不能超过450℃，以防止475℃脆性；焊后热处理是冷至150~200℃时，保温2h，使奥氏体各部分转变为马氏体，然后立即进行高温回火

2、，加热到730~790℃，保温时间每1mm板厚为10min，但不少于2h，最后空冷。为了防止裂纹，控制焊条和焊丝中S、P、Si含量，C含量应低于母材C含量，以降低淬透性。2)Cr-Ni奥氏体型焊条和焊丝（异质）奥氏体组织焊缝对氢的溶解度大，可减少氢从焊缝向HAZ扩散，防止冷裂纹，因此焊前不需预热。奥氏体焊缝金属具有良好的塑性，可以缓和HAZ马氏体转变时产生的应力。但焊缝的强度较低，也不能通过焊后热处理来提高。表4-5马氏体不锈钢常用的焊接材料(3)焊接工艺要点①焊缝成分应与母材同成分（同质）。为了防止冷裂，也可采用奥氏体不锈钢作为填充金属（异质）。此时由于焊缝为奥氏体组织，焊缝强度不能

3、与母材匹配。②奥氏体焊缝与母材相比，在物理、化学性能上有很大差异，在选用奥氏体焊材时，须考虑母材稀释的影响和凝固过渡层问题。③正确选择工艺参数，保证焊透，如采用钨极氩弧焊进行打底焊，可以避免产生根部裂纹。注意填满弧坑，防止出现火口裂纹。④控制层间温度，防止熔敷后续焊道前发生冷裂纹。⑤避免强制装配和采用刚性过大的焊接接头设计。对于低碳及超级马氏体不锈钢，焊接裂纹敏感性小，通常焊接条件下不需要预热或后热。在大拘束度或焊缝金属中的氢含量难以严格控制的条件下，为了防止焊接裂纹，应采取预热甚至后热措施，一般预热温度在100~150℃。为了保证焊接接头的塑韧性，该类钢焊后需进行回火热处理，热处理温

4、度一般在590~620℃。对于耐蚀性有特别要求的焊接接头，如用于油气输送的00Cr13Ni4Mo管道，为了保证焊接接头的抗应力腐蚀性能，需经过670℃+610℃的二次回火热处理，以保证焊接接头的硬度不超过22HRC。(4)焊后热处理焊前预热150℃，焊后720℃回火处理；采用A焊材，焊后不回火，但HAZ有淬硬层。M钢焊后不允许直接冷却到室温，必须进行焊后热处理以消除焊接应力，以去除接头中的扩散氢，防止延迟裂纹；同时对接头进行回火处理以减小硬度，改善组织和力学性能。焊后热处理有两种。①焊后调质处理，焊后立即进行，不再进行高温回火。②焊前已进行调质处理，因此焊后只进行高温回火，而且回火的温

5、度应比调质的回火温度略低，使之不致于影响母材原有的组织状态。图4-22正确的焊后热处理工艺图4-23不正确的焊后热处理工艺回火温度须适应对接头力学性能和耐蚀性的要求。一般为650~750C，至少保温1h，空冷。回火温度不应高于Ac1点，防止再次发生γ转变。对高温使用的焊接结构采用较高的回火温度。高温回火时析出较多的碳化物，对耐蚀性不利。对于用于耐蚀的结构，进行低温消除应力退火。焊后不再进行调质处理的焊后回火处理，接头冷却到马氏体转变完成的温度Mf时，立即进行回火。对刚度小的构件，可冷却至室温后再回火。对于大厚度结构，特别是C含量高时，焊后冷至100~150C，保温0.5~1.0h，

6、然后加热到回火温度。回火温度避开475~550C。回火处理需保温足够的时间，可按每毫米厚度4分钟计算。保温后以3~5C/min的冷却速度冷至300C，然后空冷。4.5奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接双相不锈钢是在固溶体中铁素体相和奥氏体相各约占一半，一般较少相的含量至少也需要达到30%的不锈钢。双相不锈钢钢综合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点，具有良好的韧性，强度及优良的耐氯化物应力腐蚀性能。主要应用于：海洋工程、石化4.5.1奥氏体-铁素体双相不锈钢的类型（1）低合金型双相不锈钢00Cr23Ni4N钢是瑞典最先开发的一种低合金双相不锈钢，不含Mo，Cr和Ni含量较低。由于钢中C

7、r为23%，有很好的耐孔蚀、缝隙腐蚀和均匀腐蚀的性能，可代替18-8等常用奥氏体不锈钢。（2）中合金型双相不锈钢如0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti。这两种钢是了为节Ni，分别代替0Cr18Ni9Ti和1Cr18Ni9Ti而设计的，但比后者具有更好的力学性能，尤其是强度更高（约为1Cr18Ni9Ti的2倍）。00Cr18Ni5Mo3Si2、00Cr18Ni5Mo3Si2Nb双相不锈钢是目前合金含量最低、焊接性良好的耐SCC钢种，在氯化物