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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(dǎo)，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(jù)指南，當(dāng)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(qǐng)使用 316L 填充金屬。根據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn)可能會(huì)判斷出焊接中的優(yōu)先腐蝕區(qū)域，在此情況下，可能需要提高合金含量。很有必要認(rèn)真思考需要將合金含量提高到何種程度，以免合金含量過高導(dǎo)致接觸腐蝕。對(duì)于異種金屬的焊接（例如，不銹鋼與碳鋼）注意事項(xiàng)：如果選擇了錯(cuò)誤的填充金屬或稀釋率過高，則這些低合金混合物可能會(huì)導(dǎo)致焊接失敗。＊常見的失敗類型是開裂，但也有可能會(huì)導(dǎo)致焊縫脆化。因此，適當(dāng)?shù)暮辖疬x擇和焊接方法對(duì)于成功焊接非常重要：對(duì)于異種不銹鋼與不銹鋼或鎳與鎳接合，請(qǐng)參閱異種材料結(jié)合指南。通常，＊佳做法是使用專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(qǐng)使用 316L 填充金屬。將不銹鋼與鎳基合金接合時(shí)，應(yīng)始終使用鎳基填充金屬。 – 不要使用低合金焊條來接合低合金與不銹鋼。這種情況會(huì)導(dǎo)致脆性焊縫。 – 不要使用低合金不銹鋼填充焊絲來接合低合金與不銹鋼。由于馬氏體的形成，這種情況會(huì)導(dǎo)致脆性焊縫。 – 不要使用合金含量過高的等級(jí)（例如 309 和 312 型），這些是專用型的。不要使用不銹鋼填充金屬來將不銹鋼與鎳基合金接合，因?yàn)檫@樣做極有可能導(dǎo)致中心線開裂。這是由于接合處的鎳端稀釋導(dǎo)致的。不銹鋼堆焊中的鎳含量較高會(huì)導(dǎo)致成分的不平衡，從而增加開裂的可能性。 –第 2 步：為焊接工藝選擇焊接參數(shù) 選擇可以實(shí)現(xiàn)盡可能低的熱量輸入的參數(shù)，從而＊大程度地減少變形。熱變形太高會(huì)導(dǎo)致過度拉伸基材，從而導(dǎo)致應(yīng) 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(duì)于擺動(dòng)焊接的線狀焊道）產(chǎn)生的熱量輸入更低。調(diào)整電流或電壓以優(yōu)化： 4 ????使用弧長(zhǎng)較短的焊接法以＊大程度地減少合金元素的燒盡。 – 電弧穩(wěn)定性 – 焊透能力（較低的電壓可實(shí)現(xiàn)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(qiáng)底切?；蛘?，減慢移動(dòng)速度以允許焊接熔池填充底切） – 稀釋（較低的穿透可實(shí)現(xiàn)較少的稀釋）第 3 步：適當(dāng)?shù)慕宇^預(yù)處理污染濕度和基底金屬溫度去除凝結(jié)。讓存放在室外的焊件回溫到室溫以避免凝結(jié)。檢查保護(hù)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(zhǔn)備的接合處或在等離子體中使用氮或空氣的過程。接合處的滲氮會(huì)導(dǎo)致精磨后的接合處的熱影響區(qū)域生銹。使用專用于不銹鋼的未污染的磨料。預(yù)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。使用常見粗縫或跳焊以減小應(yīng)力。＊大程度地減少將導(dǎo)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)，＊需要線狀焊道。窄隙避免窄隙。根部間隙至少應(yīng)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(dǎo)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(rùn)滑脂、水銹、油漆和標(biāo)印油墨（可能含氯化物）。如果使用焊接金屬保護(hù)劑，請(qǐng)使用專用于不銹鋼的此類材料。如果使用壓縮空氣來冷卻或干燥焊縫，請(qǐng)注意壓縮空氣中的含油量。 –– 請(qǐng)注意，去油會(huì)添加污染物（將影響焊接）并產(chǎn)生危險(xiǎn)毒氣。 – 不要混合不銹鋼和碳鋼結(jié)構(gòu)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(xiàn)＊佳耐腐蝕性：光潔度越高，耐腐蝕性就越高。來自焊接的熱量會(huì)耗盡表面的鉻，從而導(dǎo)致腐蝕。要避免腐蝕，通過化學(xué)或機(jī)械方法的焊后清理來去除耗盡鉻的區(qū)域是非常重要的。強(qiáng)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(dǎo)致生銹。清理方法電解拋光這是＊佳方法，但速度較慢且費(fèi)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(dǎo)致粗糙表面的過度酸洗。請(qǐng)注意，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境法規(guī)，應(yīng)適當(dāng)?shù)刂泻筒⑻幚硭嵯锤碑a(chǎn)品。同時(shí)使酸洗后的焊件鈍化。鈍化解決方案沒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(xì)度。 5 ????機(jī)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(xì)，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(dǎo)致粗糙拋光的過度噴砂。鎳合金和超奧氏體合金的特別注意事項(xiàng) 標(biāo)準(zhǔn) 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(dǎo)致的。鐵素體旨在提供更精細(xì)的邊界區(qū)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，因此它們更易受開裂的影響。要降低開裂的風(fēng)險(xiǎn)，以下各項(xiàng)會(huì)很有用：接頭設(shè)計(jì) 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(yīng)避免凹面的焊縫外形。＊＊平的至微凸的焊縫。層間溫度對(duì)于不含鐵素體的焊接合金，＊＊較低的層間溫度，這可減小熱應(yīng)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(xiàng) 雙相合金完全不同于標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼。其鐵素體和奧氏體各占約 50%。如果焊接不當(dāng)，則此類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。通過認(rèn)清這一點(diǎn)并適當(dāng)?shù)刈裱ㄗh的過程，可輕松完成機(jī)械上合理的、耐腐蝕性的構(gòu)造。萬爾丁焊材提供了用于成功接合雙相基材的焊接指南。一般來說，需遵循以下參數(shù)：接頭設(shè)計(jì) 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(qǐng)參閱“萬爾丁焊材焊接指南”。保護(hù)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。這可通過選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)氣體進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)也有利于奧氏體和鐵素體的適當(dāng)平衡。選擇背襯氣體可對(duì)耐腐蝕性產(chǎn)生有益影響。有關(guān)更多具體信息，請(qǐng)參閱“萬爾丁焊材焊接指南”。熱量輸入為了獲得鐵素體和奧氏體的＊佳比率，必須適當(dāng)?shù)乜刂茻崃枯斎?。建議的熱量輸入范圍取決于要焊接的雙相不銹鋼的等級(jí)。有關(guān)更多具體信息，請(qǐng)參閱“萬爾丁焊材焊接指南”。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(dāng)?shù)膶娱g溫度取決于要焊接的等級(jí)和基底金屬厚度。有關(guān)更多具體信息，請(qǐng)參閱“萬爾丁焊材焊接指南”。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(dǎo)致其焊接速度緩慢。萬爾丁焊材研發(fā)了適用于多個(gè)等級(jí)的鐵素體不銹鋼的特殊化學(xué)反應(yīng)流程來改善此情況。請(qǐng)聯(lián)系萬爾丁焊材以了解更多信息。焊接覆蓋對(duì)于許多工業(yè)應(yīng)用，必須包含符合各種壓力容器規(guī)范（例如 ASME）的相對(duì)較高的壓力。同時(shí)，需要防腐以延長(zhǎng)容器的壽命。常見解決方案是用高強(qiáng)度的低合金鋼制造容器，并通過各種工藝使用各種高合金材料對(duì)容器進(jìn)行焊接。使用的常見工藝是 MIG、TIG、SMAW 和 SAW，這些工藝使用光焊絲或焊絲與焊劑的組合。在過去的幾十年中，在埋弧工藝或電渣工藝中越來越多地使用焊帶。萬爾丁焊材已開發(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(xiàn)機(jī)械性能良好的焊縫熔敷。可將填充金屬與所需的化學(xué)沉淀物結(jié) 合使用來形成后續(xù)層。有關(guān)焊絲、焊帶或焊劑組合的可用等級(jí)的更多信息，

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