不銹鋼和鎳合金的焊接指南
焊接不銹鋼和鎳合金的關(guān)鍵在于清潔度和選擇正確的填充金屬。這些指南旨在提供逐步指導(dǎo)，幫助成功焊接不銹鋼和 鎳合金。 第 1 步：為焊接工藝選擇填充金屬合金 根據(jù)指南，當(dāng)基底金屬相同時(shí)，使用基底金屬合金。例如，如果需要將 316L 與 316L 接合，請(qǐng)使用 316L 填充金屬。 根據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn)可能會(huì)判斷出焊接中的優(yōu)先腐蝕區(qū)域，在此情況下，可能需要提高合金含量。很有必要認(rèn)真思考需要 將合金含量提高到何種程度，以免合金含量過(guò)高導(dǎo)致接觸腐蝕。 對(duì)于異種金屬的焊接（例如，不銹鋼與碳鋼） 注意事項(xiàng)：如果選擇了錯(cuò)誤的填充金屬或稀釋率過(guò)高，則這些低合金混合物可能會(huì)導(dǎo)致焊接失敗。＊常見(jiàn)的失敗類型 是開(kāi)裂，但也有可能會(huì)導(dǎo)致焊縫脆化。 因此，適當(dāng)?shù)暮辖疬x擇和焊接方法對(duì)于成功焊接非常重要： 對(duì)于異種不銹鋼與不銹鋼或鎳與鎳接合，請(qǐng)參閱異種材料結(jié)合指南。通常，＊佳做法是使用專用于兩種材料中合金含 量較高的那種材料的填充金屬。例如，如果將 304L 基底金屬與 316L 基底金屬接合，請(qǐng)使用 316L 填充金屬。 將不銹鋼與鎳基合金接合時(shí)，應(yīng)始終使用鎳基填充金屬。 – 不要使用低合金焊條來(lái)接合低合金與不銹鋼。這種情況會(huì)導(dǎo)致脆性焊縫。 – 不要使用低合金不銹鋼填充焊絲來(lái)接合低合金與不銹鋼。由于馬氏體的形成，這種情況會(huì)導(dǎo)致脆性焊縫。 – 不要使用合金含量過(guò)高的等級(jí)（例如 309 和 312 型），這些是專用型的。 不要使用不銹鋼填充金屬來(lái)將不銹鋼與鎳基合金接合，因?yàn)檫@樣做極有可能導(dǎo)致中心線開(kāi)裂。這是由于接合處的 鎳端稀釋導(dǎo)致的。不銹鋼堆焊中的鎳含量較高會(huì)導(dǎo)致成分的不平衡，從而增加開(kāi)裂的可能性。 –第 2 步：為焊接工藝選擇焊接參數(shù) 選擇可以實(shí)現(xiàn)盡可能低的熱量輸入的參數(shù)，從而＊大程度地減少變形。熱變形太高會(huì)導(dǎo)致過(guò)度拉伸基材，從而導(dǎo)致應(yīng) 力斷裂。 熱量輸入 = (電流安培 x 電壓伏特 x 60)/移動(dòng)速度。較低的電流或電壓產(chǎn)生的熱量輸入較低。更快的移動(dòng)速度（例如， 相對(duì)于擺動(dòng)焊接的線狀焊道）產(chǎn)生的熱量輸入更低。 調(diào)整電流或電壓以優(yōu)化： 4 ????使用弧長(zhǎng)較短的焊接法以＊大程度地減少合金元素的燒盡。 – 電弧穩(wěn)定性 – 焊透能力（較低的電壓可實(shí)現(xiàn)較低的焊透能力） – 飛濺（使用較低的送絲速度或較高的電壓） – 底切（較高的電壓可增強(qiáng)底切。或者，減慢移動(dòng)速度以允許焊接熔池填充底切） – 稀釋（較低的穿透可實(shí)現(xiàn)較少的稀釋） 第 3 步：適當(dāng)?shù)慕宇^預(yù)處理 污染濕度和基底金屬溫度 去除凝結(jié)。讓存放在室外的焊件回溫到室溫以避免凝結(jié)。檢查保護(hù)氣體的水分污染。 等離子切割 精磨以清潔金屬、等離子切割準(zhǔn)備的接合處或在等離子體中使用氮或空氣的過(guò)程。接合處的滲氮會(huì)導(dǎo)致精磨后的接合 處的熱影響區(qū)域生銹。 使用專用于不銹鋼的未污染的磨料。 預(yù)期變形 不銹鋼的熱膨脹率比碳鋼的熱膨脹率高 50%。鎳合金的膨脹較小。使用常見(jiàn)粗縫或跳焊以減小應(yīng)力。＊大程度地減少 將導(dǎo)致較慢的移動(dòng)速度和較高的熱量輸入的擺動(dòng)焊接工藝。在焊接不銹鋼或鎳基合金時(shí)，＊需要線狀焊道。 窄隙 避免窄隙。根部間隙至少應(yīng)等于焊條的直徑。這一點(diǎn)在焊接雙相不銹鋼和鎳基合金時(shí)特別重要，它將產(chǎn)生較差的焊接 流特征，從而導(dǎo)致未焊透或底切。 – 去除或消除所有可能的污染源，包括產(chǎn)品引起的腐蝕：污垢、油、潤(rùn)滑脂、水銹、油漆和標(biāo)印油墨（可能含氯化物）。 如果使用焊接金屬保護(hù)劑，請(qǐng)使用專用于不銹鋼的此類材料。如果使用壓縮空氣來(lái)冷卻或干燥焊縫，請(qǐng)注意壓縮 空氣中的含油量。 –– 請(qǐng)注意，去油會(huì)添加污染物（將影響焊接）并產(chǎn)生危險(xiǎn)毒氣。 – 不要混合不銹鋼和碳鋼結(jié)構(gòu)以避免鐵污染。鐵粉將引發(fā)局部腐蝕。第 4 步：焊后清理 這是一個(gè)非常重要的步驟。焊后清理旨在確保在表面形成氧化鉻膜以實(shí)現(xiàn)＊佳耐腐蝕性：光潔度越高，耐腐蝕性就越 高。來(lái)自焊接的熱量會(huì)耗盡表面的鉻，從而導(dǎo)致腐蝕。要避免腐蝕，通過(guò)化學(xué)或機(jī)械方法的焊后清理來(lái)去除耗盡鉻的 區(qū)域是非常重要的。 強(qiáng)烈建議使用不銹鋼刷子和其他工具以避免鐵粉撞擊表面而導(dǎo)致生銹。 清理方法 電解拋光 這是＊佳方法，但速度較慢且費(fèi)用高。 酸洗 氮和氫氟酸。此方法可使表面變得光滑且具有＊佳耐腐蝕性，同時(shí)將去除表面污漬。避免將導(dǎo)致粗糙表面的過(guò)度酸 洗。請(qǐng)注意，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境法規(guī)，應(yīng)適當(dāng)?shù)刂泻筒⑻幚硭嵯锤碑a(chǎn)品。同時(shí)使酸洗后的焊件鈍化。鈍化解決方案沒(méi)有用于 去除污染的酸洗解決方案那樣高效。 磨削 耐腐蝕性取決于表面的細(xì)度。 5 ????機(jī)械拋光 幾乎與電解拋光一樣高效，具體取決于使用的沙礫：表面越精細(xì)，耐腐蝕性就越高 刷洗 在使用未污染的不銹鋼刷子的情況下，此方法很適合。 噴砂 使用未污染的介質(zhì)。避免將導(dǎo)致粗糙拋光的過(guò)度噴砂。鎳合金和超奧氏體合金的特別注意事項(xiàng) 標(biāo)準(zhǔn) 300 系列堆焊包含一層有助于抑制微裂紋的鐵素體。微裂紋會(huì)傳播到通常在焊縫中心看到的貫穿性裂紋中。微裂 紋通常是由固化焊接的晶界中的低熔液膜以及高熱膨脹 導(dǎo)致的。鐵素體旨在提供更精細(xì)的邊界區(qū)域，從而減少低熔點(diǎn) 金屬互化物的量。 由于鎳合金和超奧氏體合金不含鐵素體，因此它們更易受開(kāi)裂的影響。要降低開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，以下各項(xiàng)會(huì)很有用： 接頭設(shè)計(jì) 由于鎳含量較高，因此焊池的流動(dòng)會(huì)較緩慢。為了防止未焊透，建議使用更寬的接合角鋼和更大的根部間隙（與不銹鋼 中常用的接合角鋼和根部間隙相比）。 熱量輸入 熱量輸入越少，就越不易受開(kāi)裂的影響。使用直徑更短的耗材（使用的電流更低）會(huì)很有益。通常，＊＊的＊大熱量輸 入為 25 千焦耳/英寸（1 千焦耳/毫米）。 焊縫形狀 應(yīng)避免凹面的焊縫外形。＊＊平的至微凸的焊縫。 層間溫度 對(duì)于不含鐵素體的焊接合金，＊＊較低的層間溫度，這可減小熱應(yīng)力。建議的＊大層間溫度為 300°F (150°C)。 雙相不銹鋼的特別注意事項(xiàng) 雙相合金完全不同于標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼。其鐵素體和奧氏體各占約 50%。如果焊接不當(dāng)，則此類合金易受形成的脆化相或形 成的沉淀物（易受點(diǎn)腐蝕的影響）的影響。通過(guò)認(rèn)清這一點(diǎn)并適當(dāng)?shù)刈裱ㄗh的過(guò)程，可輕松完成機(jī)械上合理的、耐腐 蝕性的構(gòu)造。 萬(wàn)爾丁焊材提供了用于成功接合雙相基材的焊接指南。 一般來(lái)說(shuō)，需遵循以下參數(shù)： 接頭設(shè)計(jì) 由于鐵素體材料的緩慢特性，焊池的流動(dòng)會(huì)較緩慢。為了防止未焊透，建議使用更寬的接合角鋼和更大的根部間隙（與 不銹鋼中常用的接合角鋼和根部間隙相比）。有關(guān)更多具體信息，請(qǐng)參閱“萬(wàn)爾丁焊材焊接指南”。 保護(hù)氣體和背襯氣體選擇 由于鐵素體材料的緩慢特性，焊池的流動(dòng)會(huì)較緩慢。這可通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)氣體進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)也有利于奧氏體和 鐵素體的適當(dāng)平衡。選擇背襯氣體可對(duì)耐腐蝕性產(chǎn)生有益影響。 有關(guān)更多具體信息，請(qǐng)參閱“萬(wàn)爾丁焊材焊接指南”。 熱量輸入 為了獲得鐵素體和奧氏體的＊佳比率，必須適當(dāng)?shù)乜刂茻崃枯斎?。建議的熱量輸入范圍取決于要焊接的雙相不銹鋼的 等級(jí)。有關(guān)更多具體信息，請(qǐng)參閱“萬(wàn)爾丁焊材焊接指南”。 層間溫度 6 ????雙相合金具有建議的特定層間溫度，以防止形成脆性金屬間相。適當(dāng)?shù)膶娱g溫度取決于要焊接的等級(jí)和基底金屬厚 度。有關(guān)更多具體信息，請(qǐng)參閱“萬(wàn)爾丁焊材焊接指南”。 焊接鐵素體鋼 就其本質(zhì)而言，鐵素體不銹鋼合金的流動(dòng)性差這一特性導(dǎo)致其焊接速度緩慢。 萬(wàn)爾丁焊材研發(fā)了適用于多個(gè)等級(jí)的鐵素體不銹鋼的特殊化學(xué)反應(yīng)流程來(lái)改善此情況。請(qǐng)聯(lián)系萬(wàn)爾丁焊材以了解更多信 息。 焊接覆蓋 對(duì)于許多工業(yè)應(yīng)用，必須包含符合各種壓力容器規(guī)范（例如 ASME）的相對(duì)較高的壓力。同時(shí)，需要防腐以延長(zhǎng)容器的 壽命。 常見(jiàn)解決方案是用高強(qiáng)度的低合金鋼制造容器，并通過(guò)各種工藝使用各種高合金材料對(duì)容器進(jìn)行焊接。使用的常見(jiàn)工 藝是 MIG、TIG、SMAW 和 SAW，這些工藝使用光焊絲或焊絲與焊劑的組合。在過(guò)去的幾十年中，在埋弧工藝或電渣 工藝中越來(lái)越多地使用焊帶。 萬(wàn)爾丁焊材已開(kāi)發(fā)一系列廣泛的可使用的焊絲、焊帶和焊劑，可以 90 lb/hr (40 kg/hr) 以上的熔敷率形成合金焊層。 通常，需要在第一層上涂覆超合金化焊接材料以實(shí)現(xiàn)機(jī)械性能良好的焊縫熔敷?？蓪⑻畛浣饘倥c所需的化學(xué)沉淀物結(jié) 合使用來(lái)形成后續(xù)層。 有關(guān)焊絲、焊帶或焊劑組合的可用等級(jí)的更多信息，
