不锈钢如何选择焊接材料,你真的知道吗？

三种类别的钢制以及钛原素的作用钢制可分成三种类别:莱氏体型、纤维状型、电感型和PR320钢制(表1)。

这是根据钢制在常压时的林国组织机构划分的。当低不锈钢被加热到1550℉时,其组织机构从常压时的电感相变为莱氏体相。而冷却时,低不锈钢组织机构又重新变为电感。高温时存有的莱氏体组织机构是cey的,而且较之常压电感组织机构其强度较细,延展性良好。当钢中的Cr浓度小于16%时,常压的电感组织机构获得一般来说使钢材在所有温度范围内维持电感态。因而,称作电感钢制。当Cr浓度小于17%,Ni浓度小于7%时,莱氏体相获得一般来说,使从低温到几乎熔点的范围内均维持莱氏体态。莱氏体钢制通常称作Cr-Ni型,纤维状和电感钢制直接称作Cr型。钢制和充填金属中的原素可分成莱氏体逐步形成原素和电感逐步形成原素。最主要的莱氏体逐步形成原素有Ni、C、Mn和N,电感逐步形成原素有Cr、Si、Mo和Nb。调整原素浓度可控制沟槽中的电感浓度。莱氏体型钢制较之含Ni量低于5%的钢制更容易冲压而且冲压质量更快。莱氏体钢制的冲压接点强延展性很好,一般不须要焊前紧接著和焊后退火。在钢制冲压领域,莱氏体钢制占全部钢制用量的80%,因而本文的重点就是莱氏体钢制的冲压。怎样优先选择正确的钢制焊材?假如助焊剂是相同的,首要原则就是与助焊剂相适应。比如冲压310或316钢制,就优先选择相应的焊材。冲压自体金属材料,则遵从优先选择与钛原素浓度高的助焊剂相相适应的原则。比如冲压304和316钢制,则优先选择316型焊材。但是,也存有很多不遵从相适应助焊剂原则的特殊情况,此时就要查阅焊材优先选择表。比如,304型钢制是最常见的助焊剂,但是没有304型的铜焊。假如要焊材与助焊剂相适应,怎样优先选择焊材来冲压304钢制?冲压304钢制时,采用308型焊材,即使308钢制中的额外原素可以更快的稳定沟槽区域。308L也是一个可接受的优先选择。L表示低碳浓度,3XXL钢制表示碳浓度≤ 0.03%,而标准的3XX钢制可最高所含0.08%的碳浓度。由于L型焊材或非L型焊材属于同一类别的分类,因而制造里韦县应该特别考量采用L型焊材,即使它的低碳浓度可以减少晶间腐蚀的偏激(图1)。实际上,笔者认为假如制造供应商期望升级产品的话,L型焊材将获得更广泛的应用。

图1 采用L型焊材可降低发生晶间腐蚀的偏激采用GMAW方法冲压的制造供应商也考量采用3XXSi型焊材,即使Si可明显改善溶化性(图2)。在焊件具有较高隆起或者在角沟槽或角蕨沟槽的焊趾处冲压硝酸锶连接不良的情况下,采用含Si的气保塞雷县可溶化沟槽并提高熔敷率。

图2 为明显改善GMAW冲压中的焊材溶化性,换用含Si塞雷县,如308L Si或316L Si假如考量铌分离出来,可优先选择所含少量Nb原素的347型焊材(最后一个问题)。怎样冲压钢制与不锈钢?为了降低成本,一些玻璃钢会在不锈钢表面冲压一层耐热层。当冲压不含钛原素的助焊剂与含钛原素的助焊剂时,采用钛浓度更高的焊材以平衡沟槽中的稀释率。冲压不锈钢和304或316钢制时,以及其他自体钢制冲压时(表2),多数情况下考量换用309L焊材。假如期望获得更高的Cr浓度,则换用312型。

须要指出的是,莱氏体钢制的受热率比不锈钢高50%。当冲压时,受热率的差异会造成陶胎,从而导致裂缝造成,此时须要优先选择合适的焊材或指定合适的冲压工艺(图3)。

图3 冲压不锈钢和钢制时,由于受热率不同导致的翘曲变形需更大程度的补偿什么是合适的焊前清理操作?当与其他金属材料冲压时,首先采用不含氯离子的溶剂清除油污、标记和灰尘。此外,冲压钢制时首先要注意的就是避免受到不锈钢的污染而影响耐蚀性。一些公司采用钢制和不锈钢分开存放以避免交叉污染。在清理坡口周围区域时,采用针对钢制的专用磨砂轮和刷子。有时还须要对接点处进行二次清理。由于钢制冲压时的电极补偿操作比冲压不锈钢时更难,因而其接点清理工作非常重要。什么是正确的焊后清理操作?为什么钢制焊件会生锈?首先,我们回想一下,钢制不生锈的原因是:Cr与O的反应在金属材料表面生成了一层致密的氧化物层,并起到了保护作用。钢制生锈是即使铌的分离出来(见最后一个问题)以及冲压过程中的加热造成焊件表面生成了铁的氧化物。在焊态,完美的焊件也可能在24小时内在冲压热影响区边界处的生锈地方造成咬边。因而,为了使新的铬氧化物重新生成,钢制冲压后须要磨光、酸洗、打磨或者洗刷。须要强调的是,打磨机和刷子必须专有专用。为什么钢制塞雷县有磁性?全莱氏体组织机构的钢制是无磁性的。但是,冲压时较高的温度使组织机构中晶粒长大,焊后裂缝敏感性增大。为了降低热裂缝敏感性,焊材制造商向焊材中加入电感逐步形成原素(图4)。电感相使莱氏体晶粒变细,从而抗裂缝能力增大。

图4 避免热裂缝,多数莱氏体型焊材都所含少量的电感。图片表示309L焊材中的莱氏体基体上分布的电感相(灰色部分)。磁铁不会吸住莱氏体沟槽金属,但是手持磁铁时可以感受到轻微的吸力。但是,这也造成一些用户错认为产品贴错了标签,或者用错了焊材(特别是包装上标签被撕掉时)。焊材中的电感数量取决于应用的服役温度。比如,过多的电感降低了低温时的延展性。因而,用于LNG管道的308型焊材的电感数在3-6之间,而标准308型焊材的电感数为8。简言之,焊材可能看起来很相似,但是很微小的成分差别有时就会造成很大的差别。怎样更轻松地冲压PR320钢制?通常,PR320钢制组织机构中的莱氏体相和电感相各占50%左右。电感相的存有可以提高强度和耐应力腐蚀性能,而莱氏体相可以提高延展性。两相的共同作用使PR320钢制的性能更加优异(图5)。PR320钢制的范围很广,最常见的型号是2205:所含22%Cr,5%Ni,3%Mo以及0.15%N。

图5 PR320钢制综合了电感和莱氏体的优点。图片是电感基体上分布着莱氏体相(白色部分)的PR320沟槽组织机构在冲压PR320钢制时,太多电感的存有可能造成一些问题(电弧的热量使电感基体中的原子重新排序)。为此,焊材须要提供更多的莱氏体逐步形成原素,通常是比助焊剂高2-4%的Ni。比如,冲压2205钢制时用的药芯塞雷县所含8.85%Ni。焊后,沟槽中的电感浓度在25-55%之间(也可能更高)。注意:焊后冷却速度要足够慢,使莱氏体重新逐步形成,但是不能太慢,太慢会分离出来金属间相,也不能太快,太快会在热影响区造成过多的电感。务必遵从里韦县提供的冲压工艺和焊材优先选择手册。为什么冲压钢制时要随时调整参数?焊工在冲压钢制时,随时调整冲压参数(电压、电流、电弧长度、感应系数、脉冲宽度等)的最主要原因是不相适应的焊材成分。化学成分很重要,批次之间成分的差异可以造成冲压行为很大的不同,比如差的溶化性和脱渣性。焊材直径、表面清洁度、浇注性能、以及螺旋形状均可影响GMAW和FCAW时的冲压行为。怎样控制莱氏体钢制中的铌分离出来?在800-1600℉时,碳浓度超过0.02%时,C会向莱氏体晶界扩散迁移并在晶界处与Cr发生反应逐步形成铬的铌。假如Cr被C原素大量一般来说下来,耐蚀性会下降。此时假如暴露在腐蚀性环境下,就会发生晶间腐蚀,造成晶界被侵蚀掉(图6)。

图6 装有腐蚀性介质的水槽里,在冲压热影响区发生了晶间腐蚀。采用含碳量低的或者特殊钛化的焊材可降低铌分离出来偏激,并增强耐蚀性。为了控制铌分离出来,采用低含碳量的焊材来保证沟槽金属中碳浓度尽可能低(最多不超过0.04%)。也可以通过添加Nb和Ti原素来一般来说C,相对于Cr原素,原素Nb和Ti与C的亲和力更大。347型焊材就是为此目的设计的。