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，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 根據指南，當基底金屬相同時(shí)，使用基底金屬合金。例如，如果需要將 316L 與 316L 接合，請使用 316L 填充金屬。 根據之前的經(jīng)驗可能會(huì )判斷出焊接中的優(yōu)先腐蝕區域，在此情況下，可能需要提高合金含量。很有必要認真思考需要 將合金含量提高到何種程度，以免合金含量過(guò)高導致接觸腐蝕。 對于異種金屬的焊接（例如，不銹鋼與碳鋼） 注意事項：如果選擇了錯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 )導致焊接失敗。＊常見(jiàn)的失敗類(lèi)型 是開(kāi)裂，但也有可能會(huì )導致焊縫脆化。 因此，適當的合金選擇和焊接方法對于成功焊接非常重要： 對于異種不銹鋼與不銹鋼或鎳與鎳接合，請參閱異種材料結合指南。通常，＊佳做法是使用專(zhuān)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，請使用 316L 填充金屬。 將不銹鋼與鎳基合金接合時(shí)，應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 )導致脆性焊縫。 – 不要使用合金含量過(guò)高的等級（例如 309 和 312 型），這些是專(zhuān)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，因為這樣做極有可能導致中心線(xiàn)開(kāi)裂。這是由于接合處的 鎳端稀釋導致的。不銹鋼堆焊中的鎳含量較高會(huì )導致成分的不平衡，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 選擇可以實(shí)現盡可能低的熱量輸入的參數，從而＊大程度地減少變形。熱變形太高會(huì )導致過(guò)度拉伸基材，從而導致應 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， 相對于擺動(dòng)焊接的線(xiàn)狀焊道）產(chǎn)生的熱量輸入更低。 調整電流或電壓以?xún)?yōu)化： 4 ????使用弧長(cháng)較短的焊接法以＊大程度地減少合金元素的燒盡。 – 電弧穩定性 – 焊透能力（較低的電壓可實(shí)現較低的焊透能力） – 飛濺（使用較低的送絲速度或較高的電壓） – 底切（較高的電壓可增強底切?；蛘?，減慢移動(dòng)速度以允許焊接熔池填充底切） – 稀釋?zhuān)ㄝ^低的穿透可實(shí)現較少的稀釋?zhuān)?nbsp;第 3 步：適當的接頭預處理 污染濕度和基底金屬溫度 去除凝結。讓存放在室外的焊件回溫到室溫以避免凝結。檢查保護氣體的水分污染。 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 )導致精磨后的接合 處的熱影響區域生銹。 使用專(zhuān)用于不銹鋼的未污染的磨料。 預期變形 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力。＊大程度地減少 將導致較慢的移動(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(xiàn)狀焊道。 窄隙 避免窄隙。根部間隙至少應等于焊條的直徑。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、潤滑脂、水銹、油漆和標印油墨（可能含氯化物）。 如果使用焊接金屬保護劑，請使用專(zhuān)用于不銹鋼的此類(lèi)材料。如果使用壓縮空氣來(lái)冷卻或干燥焊縫，請注意壓縮 空氣中的含油量。 –– 請注意，去油會(huì )添加污染物（將影響焊接）并產(chǎn)生危險毒氣。 – 不要混合不銹鋼和碳鋼結構以避免鐵污染。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＊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，從而導致腐蝕。要避免腐蝕，通過(guò)化學(xué)或機械方法的焊后清理來(lái)去除耗盡鉻的 區域是非常重要的。 強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致生銹。 清理方法 電解拋光 這是＊佳方法，但速度較慢且費用高。 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。避免將導致粗糙表面的過(guò)度酸 洗。請注意，根據當地環(huán)境法規，應適當地中和并處理酸洗副產(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度。 5 ????機械拋光 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，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 標準 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 導致的。鐵素體旨在提供更精細的邊界區域，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，以下各項會(huì )很有用： 接頭設計 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 應避免凹面的焊縫外形。＊＊平的至微凸的焊縫。 層間溫度 對于不含鐵素體的焊接合金，＊＊較低的層間溫度，這可減小熱應力。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 雙相合金完全不同于標準不銹鋼。其鐵素體和奧氏體各占約 50%。如果焊接不當，則此類(lèi)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)認清這一點(diǎn)并適當地遵循建議的過(guò)程，可輕松完成機械上合理的、耐腐 蝕性的構造。 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： 接頭設計 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，請參閱“萬(wàn)爾丁焊材焊接指南”。 保護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)選擇適當的保護氣體進(jìn)行補償，同時(shí)也有利于奧氏體和 鐵素體的適當平衡。選擇背襯氣體可對耐腐蝕性產(chǎn)生有益影響。 有關(guān)更多具體信息，請參閱“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，必須適當地控制熱量輸入。建議的熱量輸入范圍取決于要焊接的雙相不銹鋼的 等級。有關(guān)更多具體信息，請參閱“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。適當的層間溫度取決于要焊接的等級和基底金屬厚 度。有關(guān)更多具體信息，請參閱“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)等級的鐵素體不銹鋼的特殊化學(xué)反應流程來(lái)改善此情況。請聯(lián)系萬(wàn)爾丁焊材以了解更多信 息。 焊接覆蓋 對于許多工業(yè)應用，必須包含符合各種壓力容器規范（例如 ASME）的相對較高的壓力。同時(shí)，需要防腐以延長(cháng)容器的 壽命。 常見(jiàn)解決方案是用高強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)現機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 合使用來(lái)形成后續層。 有關(guān)焊絲、焊帶或焊劑組合的可用等級的更多信息，
