不锈钢焊接的热输入与层间温度:敏化区间与热裂纹
不锈钢的热不好散
奥氏体不锈钢的导热能力明显低于碳钢,热量集中在焊缝附近散不出去,同样的电流下熔深更大、热影响区温度更高,冷却时温度梯度也更陡。它的线膨胀系数又大,同样的温升下伸得更长,收缩受拘束时更容易变形与开裂。这两条决定了不锈钢的焊接参数不能照碳钢的经验平移。
晶间腐蚀:问题出在温度区间的停留时间
奥氏体不锈钢在敏化温度区间停留过久,碳与铬在晶界析出碳化物,晶界附近出现贫铬带,耐蚀性下降。焊缝本身不一定出问题,出问题的是紧邻熔合线的那一带。控制的核心不是绝对温度,而是温度与时间的乘积:热输入小、焊速快、焊道薄,越过这个区间就快,敏化程度就轻。
热裂纹:凝固时的液膜与拘束
奥氏体焊缝凝固时,晶界上残留的低熔点共晶形成液膜,此时焊缝正在收缩,如果拘束度大、焊缝截面深而窄,液膜被拉开就是结晶裂纹。焊缝成形系数偏小、硫磷等杂质偏高、弧坑未填满,都会加剧。收弧时把弧坑填满、避免突然断弧,是最便宜的一条措施。
多道次、小热输入、控层间温度
具体手段是低电流、较快焊速、少摆动、多层多道薄焊道,让每一道的热量都少,让前一道的热量有时间散掉。层间温度要设上限,超了就停,等降到规定值再焊。测温在每道焊前进行,测点取在距焊缝边缘一定距离的母材上,用手持接触式测温仪,别对着刚熄的焊道测。
焊材的选择是配套手段
当母材碳含量偏高、或结构上无法避免较长时间的高温停留时,改用低碳牌号或含稳定化元素的焊材,是常用的办法。焊材定了再定参数,顺序反了就补不回来,参数调得再细也盖不住焊材选错。
变形大,顺序与刚性要一起安排
不锈钢件变形大,焊接顺序宜对称、分段退焊、由中间向两端展开,让收缩互相抵消一部分。夹具要有足够刚性来控制变形,但拘束过强会把变形转成裂纹,这里需要取舍:薄板件宁可多留反变形余量,也不要把坡口强行压死。
参数最终要靠试板定
手册上的电流范围只能当起点。实际做法是用同牌号、同厚度的试板做工艺试焊,先定焊材与坡口形式,再试电流与焊速,看焊缝成形、看弯曲试样、看热影响区的腐蚀倾向,把成形好、敏化轻的一组参数固化下来。薄板件还可以用脉冲电流降低平均热输入。焊接过程与层间温度记录随件归档,返修时才有依据。
关于腾炬
常州腾炬机械制造有限公司(品牌"腾炬")成立于 2016 年,坐落于江苏省常州市武进区,是一家专门从事电工机械设备、电气自动化设备等专业非标定制机械设备的技术创新型公司。公司重点开发变压器行业需要的各类专用设备,现研发成熟产品包括变压器片式散热器、变压器片式散热器生产线、片式散热器滚压线、波纹片、波纹片生产线(波纹片成型机、波纹片点焊机、放卷机)、波纹片加强筋点焊机、折弯机及液压成套设备等,设备已出口加拿大、意大利、印度、南非等多个国家。
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