45钢与12Cr18Ni9不锈钢的焊接工艺2019-8-14 16:40:51 发布: 威尔鼎王 字号:

如何焊接45号钢与12Cr18Ni9不锈钢才能使焊接接头的性能达到设计指标? 45号钢与12Cr18Ni9(旧牌号为1Cr18Ni9)不锈钢焊接时,在焊缝与45号钢母材间往往会存在一个马氏体组织的熔合区,该区韧性较低,硬度和脆性较高,机械性能达不到设计要求,经常是导致构件受力失效破坏的薄弱区域。马氏体组织的熔合区的存在降低了焊接结构使用的可靠性。

45号钢和12Cr18Ni9不锈钢的化学成分差别很大,45号钢含碳量较高,钢材的淬硬倾向较大,12Cr18Ni9不锈钢的合金成分含量较高。如果将这两种化学成分差别很大的钢材焊接在一起时,焊缝金属一般是由两种不同类型的母材及填充金属材料熔合而成,焊缝的组织取决于焊缝的成分,而焊缝的成分取决于熔合比(母材向焊缝中的熔入量)。当熔合比发生变化时,焊缝的成分和组织相应发生变化。

45号钢与12Cr18Ni9不锈钢焊接时,由于45号钢中不含合金元素,因此它对整个焊缝金属的合金元素有稀释作用,特别是焊缝靠近焊缝的熔合区部位,稀释作用比焊缝中心还要突出,铬、镍含量远低于焊缝的平均水平,致使焊缝金属的奥氏体形成元素含量减少,在45号钢一侧的熔合过渡区形成脆性的马氏体组织的过渡层,过渡层的厚度一般在0.2~0.6mm之间,过渡层的存在造成焊缝接头质量恶化,过渡层过厚时容易引发裂纹。

虽然45号钢与12Cr18Ni9不锈钢焊接时的过渡层不可避免,但只要工艺措施得当,可以使过渡层的厚度减少。如在焊接过程中选用奥氏体化强的焊接材料就可以减少过渡层的厚度;提高焊接材料中Ni的含量可以防止熔合区碳的迁移,以上两种方法都可以较好地改善45号钢与12Cr18Ni9不锈钢焊接熔合区的焊接质量。

45号钢与12Cr18Ni9不锈钢焊接过程中的另一个问题是碳的迁移,由于焊接过程长时间的高温会使珠光体钢与奥氏体钢界面附近发生反应扩散使碳迁移,结果在45号钢一侧形成脱碳层,奥氏体一侧形成增碳层。由于同一焊接接头两侧性能相差悬殊,焊接结构在受力时就可能引起应力集中,降低接头的高温持久强度和塑性。

为解决碳的迁移问题,焊接时应尽量降低加热温度并缩短高温停留时间,在45号钢中增加Cr、Mo、V等碳化物形成元素,而在奥氏体钢中则减少这些Cr、Mo、V等碳化物形成元素,提高奥氏体焊缝的含镍量,以缩小扩散层45号钢与12Cr18Ni9不锈钢焊接时,焊接方法的选择除了考虑生产效率和具体的焊接条件外,还应考虑熔合比的影响。为减小焊接时的熔合比,降低对焊缝的稀释作用,选用手工电弧焊为宜。因为手工电弧焊的熔合比较小,而且方便灵活,不受焊件形状的限制。即使选用手工电弧焊,焊接时也要尽量采用小的线能量进行焊接,以利于降低焊接过程中的加热温度和缩短高温停留时间,以减少焊接过程中碳的迁移,并使焊缝熔合区附近马氏体组织过渡层的厚度尽可能的小。

为解决马氏体组织过渡层的厚度尽可能小、合金材料被稀释和碳迁移等问题,焊接材料可以选择A502焊条作为焊接填充层材料。采用手工电弧焊,A502(E16-25Mo6N-16)焊条焊接45号钢与12C718N不锈钢时,焊条应该按规定进行烘干,工件焊前应预热200-250℃,焊接后可进行不回火处理,具体焊接工艺参数见图1。

为降低熔合比,减少焊缝金属被稀释的程度和减小碳的迁移和扩散等,焊接时最好采用大坡口(如图所示)、细直径焊条小电流、快速度、多层焊的小焊接线能量的焊接工艺,长焊缝应采取分段跳段焊接法。生产实践证明,只要焊接方法、焊接工艺措施和焊接工艺参数合理,45号钢12Cr18Ni9不锈钢焊接后的质量是能达到使用要求的。   

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