高强马氏体不锈钢与奥氏体不锈钢异种焊接接头改进设计文献综述

 2021-10-08 06:10

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1.1文献综述:

随着现代工业技术的发展,在各种特定的环境条件下要求使用不同钢材的焊接结构,而且,异种钢结构得到越来越广泛的应用。异种钢焊接接头基本上可以分为两大类:一类是金相组织相同而化学成分不同,另一类为金相组织和化学成分都不相同,而且物理性能差别较大,而且后者焊接时出现的问题较多。本文的研究内容是高强马氏体不锈钢与奥氏体不锈钢异种接头的焊接问题。属于后面的一种情况。

异种钢焊接的主要问题是:

(1) 稀释问题。焊接时由于母材的熔化焊缝金属被稀释,导致焊缝成分,组织性能达不到理想要求,引起裂纹、脆化和耐蚀性下降等。

(2) 焊缝熔合区形成马氏体过渡区,在焊后经热处理形成高碳马氏体而脆化,在应力作用下发生破裂。

(3) 融合线附近的碳迁移。异种钢接头经焊后热处理,碳从热影响区向焊缝扩散,形成热影响区沿融合线的脱碳层和焊缝区沿融合线的增碳层,并且随着热处理温度升高、处理时间加长而变宽。其塑性韧性较差,往往是焊接接头损坏的原因。

(4) 膨胀系数不同而引起的热应力。奥氏体钢的膨胀系数较马氏体刚大30%,焊接接头在冷却过程、后热处理和设备运行中升温或降温时产生热应力,在温度循环变化中引起热疲劳和损坏,且常常发生在脱碳层和增碳层。

综上所述,异种钢的焊接接头在化学成分、组织结构、应力状态、物理性能等方面是及复杂的,与同种材料焊接相比,其难度与问题要大得多。

众所周知,一般马氏体不锈钢如铬系马氏体钢焊接时的主要困难时,焊缝和热影响区的晶粒长大倾向严重,塑性差,容易在变形时发生开裂;焊缝和热影响区淬硬倾向大,焊后韧性大幅度降低,易产生冷裂纹.为提高这类钢的焊接性,需采取各种措施,如尽可能使用小的焊接规范以防止焊缝及热影响区的晶粒过分长大;使用奥氏体焊条,改善焊缝的塑韧性;降低钢中碳、氮含量以防止铬的碳氮化合物的析出,改善焊缝和热影响区的热塑性;焊前预热及焊后热处理等。

异种钢焊接时有4种焊接材料可供选择:(1)与异种钢焊接接头合金质量分数较低的一侧的母材金属成分相同的材料(低匹配);(2)与异种钢焊接接头合金质量分数较高一侧母材金属成分相同的材料(高匹配);(3)介于异种钢焊接接头两侧母材金属中间成分的材料(中匹配);(4)完全不同于异种钢焊接接头两侧母材金属成分的材料。

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