1. 材料的性能及分析
000Cr26Mo1鋼的化學成分見表5-11.
由于碳、氮的含量極低,提高了耐腐蝕性能,在醋酸、乳酸等有機酸,苛性堿液體中耐腐蝕尤為顯著,且具有較強的耐鹵離子應力腐蝕、點蝕能力。
000Cr26Mo1鋼的常溫力學性能和物理性能見表5-12和表5-13。
由表可知,這種鋼屈強比近于1,卻有比一般鐵素體鋼好的韌性和延長率。它具有一般低碳鋼的密度,表面可形成致密的氧化膜,具有較好的抗氧化性。進行375~540℃的加熱試驗,加熱后有硬度增高、韌性下降的現象,說明具有475℃脆性。熱處理能使000Cr26Mo1鋼軟化,但熱處理溫度不當時,會發生韌性突變。進行704~954℃重復加熱,仍存在脆性,在低溫時,特別是在-20℃時,沖擊性能很差,有沖擊值急轉直下的現象。
2. 焊接性及工藝分析
根據以上分析,000Cr26Mo1鋼焊接的主要問題是熱影響區脆化(熔合區和近熱區的晶粒粗化引起韌性下降,475℃脆化導致焊接裂紋傾向以及常溫沖擊韌性下降。為了取得可靠的焊接工藝,首先進行了各種接頭的焊接性試驗以及異種材料的焊接性試驗。
試驗采用手工鎢極氬弧焊,并對焊縫采取400℃以上高溫區的全面保護、背面保護和背面不保護惰性氣體三種保護形式,同時進行觀察焊縫冷卻后的表面顏色變化情況。凡是保護良好的焊縫,表面呈銀白色或淡黃色;不加保護或由于操作不當引起的保護欠佳時,焊縫則呈藍色或黑色,其主要原因是焊縫金屬處于高溫時,能與空氣中氧、氮、氫強烈反應,這也是高溫時強度增高、塑性下降的主要因素。為了避免這種傾向的產生,焊接時采取高溫區的保護是非常必要的。
焊縫全保護時,正面的保護裝置是把一個附加的通氣保護拖罩固定在氬弧焊槍上,拖罩在焊接過程中,隨著焊槍同時移動。這樣,就把近400℃的焊接高溫區全部保護在氬氣拖罩范圍內,使焊縫在保護氣體中冷卻。焊縫背面保護,則應根據工件的結構形式和尺寸而制作。
按照上述方法保護焊接的焊縫,經試驗,均能得到較滿意的焊接接頭。
3. 焊接工藝
①. 焊前準備
a. 焊絲
這種材料由沈陽金屬研究所提供與母材匹配的專用焊絲或直接從板料上切成細條使用。其專用焊絲的化學成分見表5-14.
b. 氬氣
對氬氣純度要求>99.99%;氮氣≤0.001%;氧氣≤0.0015%;氫氣≤0.005%;相對濕度5%.
C. 坡口的制備及清理
焊接坡口要求采用機械加工制備。焊前對坡口及焊絲進行認真清理,并用不銹鋼焊絲打磨,然后用丙酮擦洗,去除金屬粉塵和油污。
②. 焊接
將清理好的工件置于有保護裝置的平臺上,通入保護氣體后即可進行焊接。焊接采用硬規范、小電流、快焊速。拖罩離工件的距離要保持在0.5~1mm,焊嘴與焊縫成110°夾角,填絲時注意焊絲不要拉動過長,高溫端應始置于氬氣保護區以內,以免送絲時帶入空氣,影響保護效果。
在施焊過程中,還應注意觀察焊縫冷卻后的顏色變化,如發現有保護不良現象,應立即停止焊接,檢查保護裝置。
各種焊接接頭的施焊工藝參數見表5-15.
注:板條為工業純鎳板料剪切的3mmx3mm板條。
4. 焊接質量檢驗要求
①. 外觀
焊縫外觀不允許有咬邊、未焊透、未熔合、弧坑、焊瘤等缺陷。焊縫表面應呈銀白色或淡黃色,且有金屬光澤。
②. 無損檢驗
焊縫表面進行著色探傷,不允許存在0.4mm以上的缺陷以及細小裂紋;焊縫進行X射線探傷,底片不低于I級為合格。
③. 產品試板力學性能試驗以及金相試驗
抗拉強度不小于560MPa;母材組織為鐵素體,晶粒上分布有碳化物,晶粒度3~4級,硬度HV=162;焊縫組織為鐵素體加少量碳化物,晶粒度1~2,熔合線HV=175.
④. 腐蝕
接頭作腐蝕試驗,用氫氧化鈉42.62%~44.15%,加熱至153℃,200h,其年腐蝕率為0.0195~0.01g,相對腐蝕率為3%.