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。
影響碳鋼焊條焊接質量的因素有很多,主要包括焊條因素、焊接工藝因素、焊件因素和焊接環境因素等方面,以下是具體介紹:
焊條因素
化學成分:焊條的化學成分直接影響焊縫金屬的性能。例如,碳含量過高會增加焊縫的硬度和強度,但同時也會降低其韌性和抗裂性;錳含量有助于提高焊縫的強度和韌性,還能起到脫氧脫硫的作用;硅也是一種脫氧劑,適量的硅能增加焊縫的強度,但過量會導致焊縫變脆。
藥皮質量:藥皮的作用是保護焊縫金屬、穩定電弧和向焊縫中過渡合金元素等。藥皮成分不均勻、厚度不一致或受潮等都會影響焊接質量。例如,藥皮受潮會使焊縫中產生氣孔、裂紋等缺陷;藥皮中合金元素含量不足,會導致焊縫金屬的力學性能不達標。
焊條直徑:焊條直徑的選擇應根據焊件的厚度、焊接位置和焊接電流等因素來確定。直徑過大,在焊接薄板或小電流焊接時,不易操作,且可能導致焊縫根部未焊透;直徑過小,焊接厚板時則需要多層多道焊接,效率低,且焊縫的力學性能可能受影響。
焊后處理
緩冷焊件:焊后可采取適當的緩冷措施,如用石棉布覆蓋焊縫,避免焊件急劇冷卻,使焊接應力得到充分釋放,降低裂紋產生的可能性。
及時進行后熱:對于一些易產生延遲裂紋的鋼材或焊接結構,焊后應及時進行后熱。后熱溫度一般為 200 - 350℃,保溫時間根據焊件厚度和焊接接頭的拘束度等因素確定,通常為 0.5 - 2 小時,以加速氫的逸出,防止氫致裂紋的產生。
消除焊接應力:對于重要的焊接結構,可采用熱處理等方法消除焊接殘余應力。例如,對焊件進行整體或局部的退火處理,加熱溫度一般在 550 - 650℃之間,保溫一定時間后隨爐冷卻,以改善焊縫和熱影響區的組織性能,提高焊接接頭的抗裂能力。
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。
高溫環境的影響
降低焊縫力學性能:環境溫度過高,焊縫冷卻速度過慢,會使焊縫金屬的晶粒長大,形成粗大的組織。粗大晶粒會降低焊縫的強度、韌性和硬度等力學性能,使焊接接頭的綜合性能下降。
影響焊條藥皮性能:高溫環境可能使焊條藥皮過早地發紅、開裂甚至脫落。藥皮的過早失效會導致保護氣體不足,空氣容易侵入焊縫,使焊縫金屬發生氧化、氮化等反應,降低焊縫的純凈度和性能。同時,藥皮中合金元素的過渡也會受到影響,無法準確地向焊縫中添加所需的合金元素,從而影響焊縫的化學成分和力學性能。
導致焊接變形:高溫環境下,焊件整體溫度較高,焊接時產生的熱量更容易使焊件產生不均勻的膨脹和收縮。由于碳鋼的熱膨脹系數較大,在高溫焊接時,這種膨脹和收縮更為明顯,容易導致焊件產生較大的變形,影響焊接結構的尺寸精度和外觀質量。
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