半奥氏体沉淀硬化不锈钢管焊接工艺

浙江宏盛特钢有限公司半奥氏体沉淀硬化不锈钢管焊接工艺如下：

一、焊接特点

   半奥氏体沉淀硬化不锈钢管，塑性和韧性都良好。所以通常在退火状态下进行施焊。焊接特点如下：

1. 当焊缝与母材成分相同，要求同材质焊接时，在焊接热循环的作用下，可能出现下列问题。

    a. 由于焊缝及近缝区加热温度远高于周围温度，铁素体相比例有所增加，铁素体含量过高将可能引起接头脆化。

    b. 在焊接高温区，碳化物特别是铬的碳化物大量溶入奥氏体固溶体，提高了固溶体中有效合金元素含量，进而增加了奥氏体的稳定性，降低了焊缝及近缝区的M，点，使奥氏体在低温下都难以转变为马氏体，造成焊接接头的强度难以与母材相匹配。为此，必须采用适当的焊后热处理，使碳化物析出，降低合金元素的有效含量，促进奥氏体向马氏体转变，通常的措施是焊接结构的整体复合热处理。其中包括以下几个方面。

    焊后调整热处理：746℃加热3h后空冷，使铬的碳化物从固溶体中析出，提高Ms点，促进马氏体转变。

    低温退火：930℃加热1h后水淬，使Cr23C6等碳化物从固溶体中析出，可大大提高M。点。

    冰冷处理：在低温退火的基础上，立即进行冰冷处理（-73℃保持3h），使奥氏体几乎全部转变为马氏体，然后升温到室温。

 2. 当不要求同材质等强焊接时，可采用奥氏体型（Cr18Ni9、Cr18Ni12Mo2）焊接材料，焊缝与热影响区均没有明显的裂纹敏感性。

二、焊接方法

   这类钢管可采用焊条电弧焊、钨极氩弧焊等焊接方法进行焊接。

三、焊接材料的选择

 1. 焊接材料选择与母材金属相同的材料作为填充金属，其目的是使焊接接头性能与母材金属相当。到目前为止尚未研制出一种与母材金属成分相当的焊条，所以如要求焊缝金属成分与母材金属成分相同时，不能采用焊条电弧焊。采用钨极氩弧焊的方法焊接这类钢时，焊丝可从母材金属上截取，或者熔炼出与母材金属成分相当的棒状焊丝。焊后还需进行下列的整体复合热处理才能使焊接接头力学性能与母材金属等效。

   a. 焊后调整处理

      在746℃保温3h后空冷，析出铬的碳化物，使固溶的合金元素下降，相变温度点（Ms）上升，为奥氏体转变成马氏体创造条件。

   b. 低温退火

     在930℃保温1h后水冷，进一步从固溶体中析出Cr23C6 等碳化物，使合金元素有效含量大大降低，可使残余奥氏体的相变温度提高155～166℃。

   c. 冰冷处理

     在低温退火后立即进行冰冷处理，使其在-73℃保持3h以上，然后自然升至室温，使母材金属中的奥氏体全部转变为马氏体组织，在焊缝中仅残留少量的奥氏体，其他全部转为马氏体组织。

   d. 时效硬化处理

     其处理温度和时间对焊接接头的组织和性能影响较大。当回火时间相同，而回火温度从350℃增至600℃时，焊接接头中残余奥氏体减少，回火马氏体增多，组织变得细小而球化，析出碳化物增多。同样在回火温度不变时，回火时间短，则焊接接头中残余奥氏体相增多，马氏体回火不充分，析出碳化物较少，对焊接接头性能不利；反之，回火时间延长，残余奥氏体相减少，马氏体逐渐球化、细小而密布、析出碳化物也增多，对焊接接头强化效果明显提高。

  整体复合热处理工艺较为复杂，但是能使焊接接头基本达到与母材金属等强度。

 2. 选择与母材金属成分不同的异种焊接材料，可用于不要求等强度或等耐蚀性能的焊接接头。焊接方法有焊条电弧焊和钨极氩弧焊。

    焊条电弧焊时，可选用E308、E308L、E309、E310或E316等型号不锈钢焊条。

    钨极氩弧焊时，可选用 H0Cr21Ni10、H0Cr19Ni12Mo2、H1Cr24Ni13或 H1Cr26Ni21等牌号不锈钢焊丝。

    使用上述焊接方法焊接时，焊前不要预热，焊后不需要进行一系列的热处理，就能获得优质的焊接接头。

0Cr17Ni7AI半奥氏体沉淀硬化不锈钢管的自动脉冲TIG焊接工艺参数见本章工程实例1。PH15-7Mo半奥氏体沉淀硬化不锈钢管的自动脉冲TIG焊接工艺参数见表8-12。