奧氏體不銹鋼的焊接性良好,焊接時一般不需要采取特殊的工藝措施。但是,如果焊條選擇不當,會產生一些焊接缺陷。
例如,選用碳鋼焊條焊接不銹鋼,會使不銹鋼產生晶間腐蝕,受到晶間腐蝕的不銹鋼會失去抗腐蝕的能力,而且會在應力作用下沿晶界斷裂,強度幾乎完全喪失,是奧氏體不銹鋼危險的一種破壞形式。
常溫環境的優勢
在適宜的常溫環境下(一般認為 15 - 25℃),焊接質量相對更易。此時,焊縫的冷卻速度適中,既能避免過快冷卻產生淬硬組織和過大應力,又不會因過慢冷卻導致晶粒粗大。焊條的性能也能得到較好發揮,電弧穩定,藥皮能正常發揮保護和冶金作用,有利于獲得成型良好、質量穩定的焊縫。
常見型號及用途
E4303:是常用的碳鋼焊條之一,藥皮類型為鈦鈣型,交直流兩用,適用于焊接較薄的低碳鋼構件以及強度要求不高的碳鋼結構,如一般的建筑結構、管道安裝等。
E5015:屬于低氫鈉型藥皮焊條,采用直流反接。其焊縫金屬具有較高的強度和抗裂性能,常用于焊接中碳鋼和強度級別較高的低碳鋼構件,如壓力容器、橋梁等對焊接質量要求較高的結構。
E5016:低氫鉀型藥皮焊條,交直流兩用。它在焊接工藝性能上比 E5015 更具優勢,適用于焊接各種碳鋼結構,特別是在一些對焊接效率和操作便利性有要求的場合,如野外施工等。
焊件因素
焊件材質:焊件的材質不同,其焊接性能也不同。例如,含碳量較高的碳鋼,焊接性較差,容易產生裂紋等缺陷,需要采取特殊的焊接工藝措施,如焊前預熱、焊后緩冷等;而含碳量較低的碳鋼,焊接性相對較好,但也需要注意控制焊接參數,以焊接質量。
焊件厚度:焊件厚度越大,焊接時需要的熱量越多,焊接應力也越大,容易產生焊接缺陷。對于厚板焊接,通常需要采用多層多道焊,并注意控制層間溫度,以焊縫的質量。
焊件表面狀態:焊件表面的油污、鐵銹、水分等雜質會影響焊縫的質量。這些雜質在焊接過程中會分解產生氣體,導致焊縫中產生氣孔;同時,雜質還會影響焊縫金屬與焊件的熔合,降低焊接接頭的強度。
焊接工藝因素
焊接電流:焊接電流過大,會使焊條熔化過快,焊縫熔深過大,容易產生咬邊、燒穿等缺陷,同時還會導致焊縫金屬過熱,晶粒粗大,降低焊縫的力學性能;電流過小,焊條熔化不均勻,電弧不穩定,容易產生未焊透、夾渣等缺陷。
焊接電壓:焊接電壓過高,電弧長度增加,熱量分散,會使焊縫寬度增加,熔深減小,還可能導致焊縫表面粗糙,成型不好;電壓過低,電弧太短,容易造成焊條與焊件粘連,影響焊接過程的順利進行。
焊接速度:焊接速度過快,焊縫冷卻速度也快,容易產生淬硬組織,增加裂紋傾向,同時可能導致焊縫熔寬和熔深不足,出現未熔合等缺陷;速度過慢,會使焊縫過熱,晶粒粗大,焊接效率低下,且可能造成焊縫金屬堆積過高,成型不美觀。
運條方法:不同的運條方法會影響焊縫的形狀、尺寸和質量。例如,直線形運條法適用于焊接較薄的焊件或窄焊縫,能獲得較窄的焊縫;鋸齒形和月牙形運條法能使焊縫得到較好的保護,且焊縫成型美觀,但操作不當可能導致焊縫兩側熔合不良。
焊接環境因素
溫度:環境溫度過低,會使焊件冷卻速度過快,增加焊接應力,容易產生裂紋等缺陷。一般來說,當環境溫度低于 0℃時,需要對焊件進行預熱;環境溫度過高,會使焊條藥皮過早發紅、脫落,影響保護效果,同時也會使焊縫冷卻速度過慢,晶粒粗大。
濕度:環境濕度過大,會使空氣中的水分進入焊縫,增加焊縫中的氫含量,導致氣孔、裂紋等缺陷的產生。當相對濕度超過 90% 時,一般不宜進行焊接作業。
風速:在有風的環境中焊接,會使電弧不穩定,影響焊接質量。當風速超過一定限度時,會吹散保護氣體,使焊縫失去保護,容易產生氣孔、氧化等缺陷。一般規定,手工電弧焊時,風速大于 8m/s 就需要采取防風措施。
焊接環境溫度對碳鋼焊條的焊接質量有顯著影響,具體如下:
低溫環境的影響
產生淬硬組織:環境溫度過低時,焊接冷卻速度過快,焊縫及熱影響區易形成淬硬組織,如馬氏體。馬氏體硬度高、韌性差,使焊接接頭的脆性增加,裂紋敏感性增大。尤其對于含碳量較高或合金元素較多的碳鋼,這種現象更為明顯。
增大焊接應力:低溫下,焊件整體溫度較低,焊接過程中焊縫金屬與周圍母材的溫差更大。焊接后,焊縫收縮時受到低溫母材的約束,會產生較大的焊接應力。當應力超過材料的屈服強度時,就可能導致焊接接頭出現裂紋,特別是在焊縫的根部、收弧處等應力集中部位。
影響焊條性能:低溫會使焊條的藥皮變脆,在焊接過程中可能出現藥皮脫落的現象,影響藥皮對焊縫的保護作用和冶金反應效果。此外,低溫還會使焊條的引弧和穩弧性能變差,電弧穩定性降低,導致焊接過程不穩定,影響焊縫的成型和質量。
由于碳是造成晶間腐蝕的主要元素,因此要,不銹鋼的焊接應該選用低碳或低碳的不銹鋼焊條,如奧102、奧132、奧002等焊條。對于沖擊韌性和抗裂性要求較高的重要結構焊接時可否選用酸性焊條?酸性焊條藥皮中含有較多的氧化物,氧化性較強,焊縫金屬含氧量較多,同時使合金元素燒損較大。
碳鋼焊條在什么溫度范圍內焊接比較合適?
一般情況下,碳鋼焊條在15 - 25℃的溫度范圍內焊接比較合適。在這個溫度區間內,焊條的性能可以得到較好發揮,焊接電弧穩定,藥皮能正常起到保護和冶金作用。同時,焊縫的冷卻速度適中,既可以避免因冷卻過快產生淬硬組織、增大焊接應力,又能防止因冷卻過慢導致焊縫金屬晶粒粗大,有利于獲得成型良好、質量穩定的焊縫。
不過,對于一些特殊的碳鋼材質或焊接要求較高的情況,可能需要根據具體情況對焊接溫度進行適當調整,比如通過焊前預熱或焊后保溫等措施來焊接質量。
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