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耐低溫不銹鋼工業焊管的焊接特點及影響焊接熱能量的因素

目前,除了將16錳鋼擴大使用做為- 40℃用鋼以外,用于- 70~- 253℃的低溫鋼可分為兩大類:一類是-70~-120℃的低溫鋼,這一類型的低溫鋼,含碳量較低,大都屬于低碳級的鐵素體一一少量珠光體鋼;另一類則是用于-196~- 253℃的以錳奧氏體化的,并以鋁穩定奧氏體的鐵一錳一鋁系統單相奧氏體鋼。在這兩類鋼中,為改善性能,有的還加入了少量或微量的錳、鈮、釩、鋁、銅、氮以及稀土等元素。

    這兩類不銹鋼工業焊管及其相應的焊接材料,在化學成分或金相組織上有所不同,但其焊接特點還是一致的,可歸納為:

    1、無論是低碳級的鐵素體——少量珠光體鋼,還是鐵-錳一鋁系統的單相奧氏體不銹鋼工業焊管以及焊接材料,與一般的強度級鋼不同的地方是淬硬傾向較小,不易形成冷裂縫;另外,這些材料(包括鋼材和焊接材料)之所以能夠用傲低溫材料,就是因為它們本身具有良好的塑性和韌性。由于這兩個原因,這些低溫用鋼及其焊接材料,一般具有良好的焊接性能。

    2、不銹鋼工業焊管廠為了保持焊接接頭(包括焊縫、熔合線、熱影響區)具有與母材相同的低溫性能,則要求焊接時向焊接區所輸送的焊接熱能量不宜過大。這點與一般的強度級鋼恰恰相反,因為上述大部分低溫鋼種是通過以少量合金元素固溶強化的手段強化基體、細化晶粒,或者是通過熱處理的手段細化晶粒、均勻組織,以達到提高低溫性能,滿足低溫下使用要求的目的。如果焊接時熱能量過大,焊接區不但溫度較高,而且高溫時間延續較長,使焊縫及熱影響區形成較粗大的組織,從而降低了焊接接頭的塑性和韌性。

    在焊接施工中,影響焊接熱能量的因素主要有以下三方面:

    (1)焊接電流:

    要求焊接電流不宜過大,推薦按表10-2規范施焊。

    (2)焊接速度:

    在保證焊接質量的前提下,希望進行快速多道施焊。這樣可以保證焊接接頭具有較滿意的低溫性能。試驗表明,焊接20錳23鋁鋼用的鐵一錳一鋁焊條,當進行慢速擺動施焊時,焊縫- 196℃低溫沖擊值比快速多道施焊低3~5公斤·米/厘米2。

    (3)層間溫度:

    控制層間溫度,也是控制焊接時向焊接區輸送熱能量的措施之一。為了保證焊接接頭的低溫性能,焊接低溫鋼時,一般不希望厚壁不銹鋼工業焊管過熱,而應適當的控制層間溫度。例加,用(新)低147焊條焊接- 90℃用06錳鈮鋼時,傲了連續施焊和控制層間溫度焊接的工藝對比試驗。試驗表明,焊接該鋼種時要求控制層間溫度不大于300℃,否則,焊縫的沖擊值就會有所下降。工藝對比試驗的結果列于表10-3。

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