不锈钢焊接热过程及焊接接头的腐蚀性

焊接不锈钢多采用手工焊、埋弧自动焊、TIG,  MIG等气体保护焊。图11一1一6是熔化焊不锈钢焊缝结晶和焊接热循环示意图。焊接熔池尽管很小,但同样要进行复杂的物理化学反应。以手工焊、埋弧焊为例,在电弧加热、熔渣和气体保护下填充金属、熔化并与弧柱及熔池中的氧发生强烈的氧化还原反应。某些合金元素被氧化进入熔渣,而药皮及焊剂中某些金属、非金属氧化物被还原的元素进入焊缝金属。另外为了使焊缝的增碳倾向尽可能小并有良好的焊接工艺,多采用酸性(钦钙型)渣系的药皮和焊剂,增加不锈钢填充金属的氧化。

 手工焊、埋弧自动焊有增碳现象,这是降低焊缝耐腐蚀性的主要原因之一。超低碳不锈钢含碳量越低,焊缝金属的增碳越严重。减少药皮或焊剂的碳酸盐组分或增加氧化性组分,可以降低增碳倾向。考虑到焊接过程中增碳现象的必然性,为了保证焊缝的耐蚀性能,要求焊材的含碳量必须比母材低,最好含碳量,0.02%,这样生产出的焊条的含碳量才能与母材相当。在TIG, MIG等气体保护焊中,由于氢气的保护作用和对熔池的搅拌作用,降低了熔池气氛中的CO的分压,在一定程度上使焊缝有降碳作用。

 熔池的氧化还原反应引起的合金元素的烧损和增碳作用,对焊缝的耐蚀性能和力学性能有明显的影响,因此需要在填充金属的药皮或焊剂中预先添加必要的合金元素,以保证焊缝必要的化学成分和性能。
  焊接过程是在移动的点热源加热下形成熔池并连续熔化、连续结晶的过程。焊接区的温度梯度很陡,加热熔化和冷却结晶速度都很快,为合金元素的偏析和聚集创造了热力学条件。元素最容易在枝晶、柱状晶之间,尤其是最后结晶的焊缝中间靠上部分偏析。S,  p, Si,  Nb,  Cu等合金元素的偏析往往形成低熔点共晶并引起焊缝的凝固裂纹。Cr,  Mo,  Nb  Si等元素的偏析则可能形成某些金属间化合物,如σ,χ, G相等,降低焊缝的耐蚀性能和力学性能。
 熔池在冷却过程中,由于结晶速度快,柱状晶粗大,方向性鲜明,又不能通过焊后热处理加以细化,因此焊缝金属的塑韧性较低。另一方面快速结晶的结果使熔池中某些非金属氧化物和硅酸盐类熔渣微粒来不及上浮进入熔渣,而在枝晶之间形成夹杂,不仅降低焊缝的力学性能,也成为孔蚀和应力腐蚀破裂的源点。

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