JOE不锈钢焊接知识培训

不锈钢焊接基础知识,PJOE焊接理论培训-质检部,1.不锈钢概述,不锈钢是指主加元素铬含量能使钢处于钝化状态，又具有不锈特性的钢。为此，不锈钢w（Cr）应高于12%（不锈钢是一类以Fe-Cr、Fe-Cr-C、Fe-Cr-Ni为合金系的高合金钢，作为此类的钢必须含有质量分数不低于10.5%的铬，含有这个最低铬含量的钢在其表面可以形成一个惰性氧化物层，这个惰性氧化物层可以保护内层的金属在不含腐蚀介质的空气中不被氧化和腐蚀。某些铬的质量分数低于11%的钢，比如用于电站的w（Cr）=9%铬的合金钢有时也被划为不锈钢，同时也要指出某些w（Cr）=12%的钢，甚至更高铬含量的钢，暴露在空气中也会生锈。这是因为某些铬被结合成碳化物或其他化合物而降低了母材中的铬含量，使其低于形成连续氧化物保护层所必须的铬含量水平，如25%Cr-4%C）。此时，钢的表面能迅速形成致密的Cr2O3氧化膜，使钢的电极电位和在氧化性介质中的耐蚀性发生突变性提高。在非氧化介质（HCl、H2SO4）中，铬的作用并不明显，除了铬外，不锈钢中还须加,入能使钢钝化的Ni、Mo等其它元素。通常所说的不锈钢实际是不锈钢和耐酸钢的总称，不锈钢一般泛指在大气、水等弱酸、碱、盐等强腐蚀介质中耐蚀的钢。两者在化学成分上的共同特点是w（Cr）均在12%以上，但由于合金化的差异，不锈钢并不一定耐酸，而耐酸钢一般具有良好的不锈钢性能。,2.不锈钢发展史,1、1821：法国人Berthier进行在钢中加铬的试验；2、1897：德国人Goldschmidt开发了生产低碳含铬合金钢的技术；3、1904-1909：在法国和德国生产了w（Cr）=13%和17%的合金钢；4、1913：英国人Brearly在ThomasFirthandSons公司浇铸了第一块商业铸锭，铸件号No.1008，成分（质量分数）：0.24%C、0.2%Si、0.44%Mn、12.86%Cr。5、1916：9月5日美国w（Cr）=9%16%，w（Cr）40时，称为超级双相不锈钢，,我国列入国家的铁素体-奥氏体双相不锈钢主要有Cr18与Cr25两大类型。另外一些与国外典型材料相类似的钢种也有生产和应用。(2)组织特点双相不锈钢以单相铁素体凝固结晶，当继续冷却时，发生相变，随着温度的降低，相变不断进行。在平衡条件下或者非快速冷却的情况下，部分铁素体将保留到室温，因此，室温下的组织为双相组织。7.2.3双相不锈钢的焊接特点焊接过程是一个快速加热与快速冷却的热循环过程。在加热过程中，当热影响区的温度超过双相不锈钢的固溶处理温度，在11501400的高温状态下，晶粒将发,生长大，而且发生相变，相明显减少，相增多。一些钢的高温近缝区会出现晶粒较粗大的铁素体组织。如果焊后的冷却速度较快，将抑制的二次相变，使热影响区的相比例失调，当铁素体大于70%时，二次转变的奥氏体也变成针状和羽毛状，具有魏氏组织特征，导致力学性能和耐腐蚀性能恶化。当焊后冷却速度较慢时，则的二次相变比较充分，室温下为相比例较为合适的双相组织。因此，为防止热影响区的快速冷却，使二次相变较为充分，保证较合理的相比例，足够的焊接热输入是必要的。随着母材厚度的增加，焊接热输入应适当提高。,对于双相不锈钢焊缝金属，仍以单相铁素体凝固结晶，并随温度的降低发生组织转变。但由于其熔化-凝固-冷却相变是一个速度较快的不平衡过程，因此，焊缝金属冷却过程中的组织转变必然是不平衡的。当焊缝金属的化学成分与母材成分相同，或者母材自熔时，焊缝金属中的相将偏高，而相偏低。为了保证焊缝金属中有足够的相，应提高焊缝金属化学成分的Ni当量，通常的方法是提高奥氏体化元素（Ni、N）的含量，因此就出现了焊缝金属的超合金化的特点。,双相不锈钢具有良好的焊接性，尽管其凝固结晶为单相铁素体，但在一般的拘束条件下，焊缝金属的热裂纹敏感性很小，当双相组织的比例适当时，其冷裂纹敏感性也较低。但应注意，双相不锈钢中毕竟具有较高的铁素体，当拘束度较大及焊缝金属含氢量较高时，还存在焊接氢致裂纹的危险。因此，在焊接材料选择与焊接过程中应控制氢的来源。另请注意：双相钢与双相不锈钢定义不同，双相钢是指由低碳钢或低合金高强度钢经临界处理或控制轧制而得到的主要由铁素体和马氏体所组成的钢。,7.2.4焊接工艺方法与焊接材料(1)焊接工艺方法到目前为止，焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊（采用实心焊丝或药芯焊丝）、甚至埋弧焊都可用于铁素体-奥氏体双相不锈钢的焊接。(2)焊接工艺方法选择及坡口形式与尺寸根据管、板厚度及相应的焊接工艺方法选择及坡口尺寸。(3)PJOE双相不锈钢钢焊接指南我公司在M021项目上用的双相不锈钢为ASTMA790S32750和S32760，且此二者皆为超级双相不锈钢，所选焊接方法为GTAW，所选焊丝为SANDVIK25.10.4.