在壓力容器焊接生產(chǎn)中,通常會遇到不同鋼種相互焊接的問題,即異種鋼焊接。如復(fù)合鋼板壓力容器的焊接、容器不銹鋼襯里塞焊、換熱器的不銹鋼換熱管與管板不同鋼種的焊接等。


1. 稀釋問題


  如果是珠光體鋼與奧氏體鋼形成的異種鋼焊接接頭,一般均應(yīng)用Cr-Ni奧氏體鋼或N基合金作為焊接材料。


  假設(shè)用18-8鋼(s)與低碳鋼(m)焊接,如圖3-13所示,焊接時兩種母材都要熔人熔池。若不填充焊接材料,兩種鋼以同比例熔入焊縫,由圖3-14(舍夫勒圖)求得圖中點'通常認為這就是待焊母材。具有點d成分的母材再與成分為點f或點f'的焊條金屬相熔合后,構(gòu)成焊縫金屬,相應(yīng)組成應(yīng)在a-f或a-f'的連線上并由熔合比的大小來決定。采用分為f'的焊條,熔合比高達0.7仍可保證焊縫不出現(xiàn)馬氏體組織,而是單獨相奧氏體,組織具有一定的熱裂傾向。采用成分為f的焊條,則由a-f連線可得,如果熔合比控制在0.3以下,可得到A+F(δ+γ)雙相組織。同樣,應(yīng)用焊條18-8型,其組成與母材相同,則焊縫金屬的組成將在a-s線上,這時,只有控制熔合比小于0.15才能避免焊縫有馬氏體產(chǎn)生。


  因此,必須正確選擇高合金的焊接材料,控制熔合比或稀釋率。


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2. 凝固過渡層的存在


  前面敘述的焊縫金屬成分指的是平均成分??拷酆暇€的焊縫金屬的成分有一定的濃度梯度。這種成分上的過渡變化區(qū)是由于熔池凝固特性造成的,所以稱為凝固過渡層。一般增加焊縫金屬的鎳含量可以縮小過渡層。



3. 碳遷移過渡層的形成


  在異種鋼焊接時,一般可以出現(xiàn)低合金鋼一側(cè)的碳通過焊縫邊界向高合金焊縫中遷移擴散的現(xiàn)象,分別在焊縫邊界兩側(cè)形成脫碳層和增碳層。即在低合金鋼母材側(cè)形成脫碳層,另一側(cè)為增碳層,它們總稱為碳遷移過渡層。由硬度試驗可以測定碳遷移的存在,如圖3-15所示。增碳層是由于碳擴散遷移而析出碳化物所造成的。由此形成的硬度突變現(xiàn)象對焊接接頭性能有害。


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4. 殘余應(yīng)力的形成


  異種鋼焊接時,由于兩種鋼的線脹系數(shù)相差很大,不僅在焊接時會產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力,而且在使用中若有循環(huán)溫度作用,也會形成熱應(yīng)力。由于殘余應(yīng)力的存在,常常影響工作性能。



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