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昆明市焊工高級(jí)技能培訓(xùn):不銹鋼焊接難的原因分析

[日期:2023-02-10]   來(lái)源:云南技能培訓(xùn)網(wǎng)  作者:云南技能培訓(xùn)網(wǎng)   閱讀:410次

不銹鋼(Stainless Steel)是不銹耐酸鋼的簡(jiǎn)稱,耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)或具有不銹性的鋼種稱為不銹鋼。

焊工是特種作業(yè)工種之一,從事焊工相關(guān)規(guī)定工作必須持證上崗,熔化焊接與熱切割特種作業(yè)操作證每3年需要復(fù)審一次。一人一證持證上崗,全國(guó)通用。

考試形式:本人參考、單人單桌、分為理論科目和實(shí)操科目,滿分均為100分,及格分均為80分。

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“不銹鋼”一詞不單純指一種不銹鋼,而是表示一百多種工業(yè)不銹鋼,每種不銹鋼都在其特定的應(yīng)用領(lǐng)域具有良好的性能。

它們都含有17~22%的鉻,較好的鋼種還含有鎳,添加鉬可進(jìn)一步改善大氣腐蝕性,特別是耐含氯化物大氣的腐蝕。

01、不銹鋼的分類

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圖1:不銹鋼壓力容器

1、什么是不銹鋼和耐酸鋼?

答:不銹鋼是不銹耐酸鋼的簡(jiǎn)稱,耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)或具有不銹性的鋼種稱為不銹鋼;而將耐化學(xué)腐蝕介質(zhì)(酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕)腐蝕的鋼種稱為耐酸鋼。

由于兩者在化學(xué)成分上的差異而使它們的耐蝕性不同,普通不銹鋼一般不耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕,而耐酸鋼則一般均具有不銹性。

2、 如何對(duì)不銹鋼進(jìn)行分類?

答:按組織狀態(tài)分為馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體(雙相)不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等。

(1)馬氏體鋼:強(qiáng)度高,但塑性和可焊性較差。

馬氏體不銹鋼的常用牌號(hào)有1Cr13、3Cr13等,因含碳較高,故具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性,但耐蝕性稍差,用于力學(xué)性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上,如彈簧、汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥等。

這類鋼是在淬火、回火處理后使用的,鍛造、沖壓后需退火。

(2)鐵素體鋼:含鉻15%~30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高,耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其它種類不銹鋼,屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25,Cr25Mo3Ti、Cr28等。

因其含鉻量高,耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好,但機(jī)械性能與工藝性能較差,多用于受力不大的耐酸結(jié)構(gòu)及作抗氧化鋼使用。

這類鋼能抵抗大氣、硝酸及鹽水溶液的腐蝕,并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn),用于硝酸及食品工廠設(shè)備,也可制作在高溫下工作的零件,如燃?xì)廨啓C(jī)零件等。

(3)奧氏體鋼:含鉻大于18%,還含有 8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好,可耐多種介質(zhì)腐蝕。

一般采用固溶處理,即將鋼加熱至1050~1150℃,然后水冷或風(fēng)冷,以獲得單相奧氏體組織。

(4)奧氏體-鐵素體(雙相)不銹鋼:兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn),并具有超塑性。奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。

在含C較低的情況下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti、N等合金元素。

該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn),與鐵素體相比,塑性、韌性更高,無(wú)室溫脆性,耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高,同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高,具有超塑性等特點(diǎn)。

與奧氏體不銹鋼相比,強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能,也是一種節(jié)鎳不銹鋼。

(5)沉淀硬化不銹鋼:基體為奧氏體或馬氏體組織,沉淀硬化不銹鋼的常用牌號(hào)有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通過(guò)沉淀硬化(又稱時(shí)效硬化)處理使其硬(強(qiáng))化的不銹鋼。

按成分分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。

(1)鉻不銹鋼具有一定的耐蝕(氧化性酸、有機(jī)酸、氣蝕)、耐熱和耐磨特性,一般作為電站、化工、石油等設(shè)備材料。但其焊接性較差,應(yīng)注意焊接工藝、熱處理?xiàng)l件等。

(2)鉻鎳不銹鋼在焊接時(shí),受到重復(fù)加熱析出碳化物,會(huì)降低耐腐蝕性和力學(xué)性能。

(3)鉻-錳不銹鋼的強(qiáng)度、延展性、韌性、成形性、焊接性、耐磨損和耐腐蝕性能良好。

02
不銹鋼焊接的疑難問(wèn)題及材料設(shè)備使用介紹

1、為什么焊接不銹鋼有一定的工藝難度?

答:(1)不銹鋼材料熱敏感性較強(qiáng),在 450~850℃溫區(qū)內(nèi)停留時(shí)間稍長(zhǎng),焊縫及熱影響區(qū)耐腐蝕性能會(huì)嚴(yán)重下降;

(2)容易發(fā)生熱裂紋;

(3)保護(hù)不良,高溫氧化嚴(yán)重;

(4)線膨脹系數(shù)大,易產(chǎn)生較大的焊接變形。

2、焊接奧氏體不銹鋼可采取哪些有效的工藝措施?

答:(1)依據(jù)母材的化學(xué)成分,嚴(yán)格選擇焊接材料;

(2)小電流快速焊接,小線能量減少熱輸入;

(3)細(xì)直徑焊絲、焊條,不擺動(dòng),多層多道焊;

(4)焊縫及熱影響區(qū)強(qiáng)制冷卻,減少450~850℃停留時(shí)間;

(5)TIG焊縫背面氬氣保護(hù);

(6)與腐蝕介質(zhì)接觸的焊縫最后焊接;

(7)焊縫及熱影響區(qū)鈍化處理。

3、為什么奧氏體不銹鋼和碳鋼、低合金鋼焊接(異種鋼焊接)要選用25—13系列的焊絲及焊條?

答:焊接奧氏體不銹鋼和碳鋼、低合金鋼相連的異種鋼焊接接頭,焊縫熔敷金屬必須采用25—13系列的焊絲(309、309L)及焊條(奧312、奧307等)。

如采用其它不銹鋼焊材,在碳鋼、低合金鋼一側(cè)熔合線上會(huì)產(chǎn)生馬氏體組織,出現(xiàn)冷裂紋。

4、為什么實(shí)心不銹鋼焊絲要用98%Ar+2%O2的保護(hù)氣體?

答:實(shí)心不銹鋼焊絲MIG焊接時(shí),如果采用純氬氣體保護(hù),熔池表面張力大,焊縫成型不良,呈“駝背”焊縫形狀。加入1~2%的氧氣,可降低熔池表面張力,焊縫成型平整美觀。

5、為什么實(shí)心不銹鋼焊絲MIG焊縫表面會(huì)發(fā)黑?如何解決此問(wèn)題?

答:實(shí)心不銹鋼焊絲MIG焊接速度較快(30~60cm/min),保護(hù)氣體噴嘴已運(yùn)行至前端熔池區(qū)時(shí),焊縫還在紅熱高溫狀態(tài),易被空氣氧化,表面即生成氧化物,焊縫發(fā)黑。用酸洗鈍化方法能夠去除黑皮,恢復(fù)不銹鋼原始表面顏色。

6、為什么實(shí)心不銹鋼焊絲要用帶脈沖的電源才能實(shí)現(xiàn)射流過(guò)渡,無(wú)飛濺焊接?

答:實(shí)心不銹鋼焊絲MIG焊接時(shí),φ1.2焊絲,當(dāng)電流I≥260~280A,才能實(shí)現(xiàn)射流過(guò)渡;小于此值熔滴為短路過(guò)渡,飛濺較大,一般不推薦用。

只有使用帶脈沖的MIG電源,才能實(shí)現(xiàn)從小規(guī)范到大規(guī)范的脈沖射滴過(guò)渡(根據(jù)絲徑選擇最小值或最大值),無(wú)飛濺焊接。

7、為什么藥芯不銹鋼焊絲用CO2氣體保護(hù),不用帶脈沖的電源?

答:目前常用的藥芯不銹鋼焊絲(如308、309等),焊絲內(nèi)的焊藥配方是按CO2氣體保護(hù)下產(chǎn)生焊接化學(xué)冶金反應(yīng)而研制的,所以一般情況下不用帶脈沖的弧焊電源(帶脈沖的電源基本都需要采用混合氣),如果想要提前進(jìn)入射滴過(guò)渡也可以采用脈沖電源或常規(guī)氣保焊機(jī)型配以混合氣體焊接。


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