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09cu耐候钢焊接主要存在的问题

作者: 发布于:2019/7/10 15:53:52 点击量:

奥氏体系09cu耐候钢是指基层是低碳钢或低合金钢,复层是奥氏体不锈钢的堆焊耐磨板。堆焊耐磨板焊接时,复层和基层分开各自进行焊接。焊接中的主要问题在于基层与复层交接处的过渡层焊接。焊接这类堆焊耐磨钢板时主要存在以下几个问题。

1.焊缝容易产生结晶裂纹

结晶裂纹是热裂纹的一种形式。焊缝金属在结晶过程中冷却到固相线附近的高温时,液态晶界在焊接应力作用下产生的裂纹。影响结晶裂纹的因素主要有两个。稀释率的影响焊接奥氏体堆焊耐磨板时,由于基层钢板的含碳量高于复层,复层受基层的稀释作用,使焊缝中奥氏体形成元素减少,含碳量增多,焊缝结晶时易产生微裂纹。结晶区间的影响奥氏体钢结晶温度区间很大,熔池结晶时在枝晶的晶界上存在S、P、Si等低熔点共晶物呈现薄膜状,这种液态薄膜在拉伸应力作用下易产生裂纹。

若焊接材料选择不合适或焊接工艺不恰当,不锈钢焊缝就可能严重稀释,形成马氏体淬硬组织;或由于铬、镍强烈渗入珠光体钢基层而严重脆化,产生裂纹。因此,焊接过渡层时,要使用含铬、镍量较多的焊接材料,保证焊缝金属含一定量的铁素体组织,以提高抗裂性,使之即使受到基层的稀释,也不会产生马氏体淬硬组织;同时,也应采用合适的焊接方法和焊接工艺,减小基层一侧熔深和焊缝的稀释。

2.热影响区窖易产生液化裂纹

复合钢焊接时,奥氏体钢热影响区由于受焊接热循环影响,低熔点杂质被熔化,在焊接应力作用下产生液化裂纹。焊接时,热影响区受熔池金属的热膨胀作用产生压缩应力,当电弧移开后,随着温度的降低,压缩应力变成拉伸应力。之后,热影响区晶界上存在的低熔点共晶物的液膜被拉开产生裂纹。这种裂纹是由于奥氏体系09cu耐候钢的热影响区晶界受焊接热循环作用,低熔点共晶物液化产生的,所以称为液化裂纹。

如果晶界析出物的熔点高,即使受焊接热作用瞬时产生液态膜,但在压缩应力作用下已完成结晶,当转变为拉伸应力作用时晶界间已不存在液态膜了,所以也就不产生裂纹。防止奥氏体系09cu耐候钢焊缝及热影响区产生结晶裂纹和液化裂纹的主要措施为:正确制定焊接工艺,严格遵守操作规程;合理选择填充材料。

3.熔合区脆化

焊接奥氏体系耐磨复合钢板时,熔合区出现脆化的原因有如下几个。

(1)结构钢焊条的影响用E4303或E4315焊条焊接堆焊耐磨板时,由于热作用使耐磨复合钢板局部熔化,合金元素渗入焊缝。在熔合区附近狭小区域中,搅拌作用不充分而产生马氏体组织,使熔合区硬度和脆性增加。

(2)不锈钢焊条的影响用E347-16或E347-15焊条焊接复层钢板时,容易熔化堆焊耐磨板,使焊缝金属成分稀释,焊缝金属为奥氏体+马氏体组织,使塑性和耐蚀性降低,而熔合区的脆性明显增加。

(3)碳迁移的影响焊接时碳由低Cr的基层耐磨复合钢板(碳钢或低合金钢)向高Cr的不锈钢复层焊缝金属扩散迁移,因此在基层和复层的交界处形成高硬度的增碳层和低硬度的脱碳层,引起熔合区的脆化或软化。

为了防止碳的迁移,可在基层和复层之间采用“隔离焊缝”(也称过渡层)。生产中常选用含Nb的铁索体焊条在堆焊耐磨板上焊接“隔离焊缝”,然后用奥氏体钢焊条焊接复层,最后用结构钢焊条焊接基层。这种工艺措施可有效地防止碳的迁移,避免在熔合区附近出现脱碳层和增碳层,从而减小了熔合区的脆化,使09cu耐候钢的焊接接头具有较高的强度和韧性。


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