不銹鋼中應用最廣的是鉻鎳奧氏體不銹鋼,這類鋼的焊接性很好,能獲得優良的焊接接頭。常見的有:00Cr18Ni10、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo、00Cr17Ni14Mo3、00Cr18Ni18Mo2CuTi、0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni12Mo3Ti、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni12Mo3Ti、1Cr18Ni10Ti、1Cr17Ni13Mo2Ti、1Cr17Ni13Mo3Ti等。
鉻鎳奧氏體不銹鋼按含碳量不同可分為:炒低碳不銹鋼、低碳不銹鋼和一般含碳不銹鋼三種。其中超低碳不銹鋼的含碳量小于或等于0.03%,具有更強的耐腐蝕性。一般含碳不銹鋼的含碳量小于或等于0.14%,因加入Ti、Nb等穩定元素,也可以提高耐蝕性。所以,鉻鎳奧氏體不銹鋼即可作為不銹鋼使用,又可以作為耐酸鋼使用。其焊接性是這樣的:
奧氏體不銹鋼焊接時不會出現冷裂紋,不必為此采取一些特殊的工藝措施。只有當焊接材料選擇不當或焊接工藝選擇不正確時,容易出現熱裂紋。還有,這種材料的氣焊接頭在使用過程中,會喪失抗腐蝕能力,這是氣焊這種材料不被推廣的主要原因之一。
由于奧氏體不銹鋼的熱導率小(僅為低碳鋼的1/3),而線膨脹系數比低碳鋼約大5%,所以這類鋼在焊接時變形傾向大,并將加劇產生熱裂紋。氣焊時由于合金元素的燒損,容易在熔池表面形成氧化鉻之類的氧化膜,影響焊接性能。
不銹鋼材料的焊接方法一般采用手工電弧焊、氬弧焊來解決不銹鋼焊接可能出現的晶間腐蝕及熱裂紋等缺陷。現在確實很少有人采用這種古老而簡單低質的工藝方法。但氣焊也可以用在某些不重要的奧氏體不銹鋼薄板結構、小直徑薄壁管子、焊后可整體熱處理的工件等,通常在沒有腐蝕要求的情況下,可采用氣焊方法焊接。
氣焊鉻鎳奧氏體不銹鋼時,對接焊縫的焊件厚度小于1.5mm,可不開坡口;焊件厚度大于1.5mm時,開V形60°坡口;焊前必須嚴格清理焊接區域的臟物、氧化膜等污物。焊接時可用氣焊熔劑:氣劑101(CJ101)。施焊時,將熔劑涂在焊絲和焊件坡口的正反面上,使焊件有良好的認識作用,并防止熔化金屬氧化。氣焊用的焊絲應根據焊接的化學成分和性能進行選用,盡量采用低碳的不銹鋼焊絲,這樣不僅可以防止熱裂紋,還可以提高抗晶間腐蝕性能。
氣焊奧氏體不銹鋼一般應采用左焊法施焊。焊接中,為了減小過熱,焊嘴號碼應比焊接同樣厚度的低碳鋼小。為了減少合金元素的燒損,采用中性焰或輕微碳化焰。氣焊操作時,焊嘴與工件的傾角成40~45°。火焰焰心到熔池表面的距離約2~4mm,以減少鈦、鉻等元素的燒損。焊絲末端與熔池接觸,并與火焰一起沿著焊縫向前移動,焊道宜窄焊縫,熔敷金屬以薄一些,氣焊過程中盡量避免焊接中斷。結束焊接時,火焰要慢慢地離開熔池,并填滿熔池。要不然焊縫結尾處會產生裂紋和氣孔。如果需要雙面焊,解除腐蝕介質的一面英最后焊。
焊后處理,應用60~70℃的熱水將焊縫表面殘留的熔劑或熔渣清洗干凈,必要時還可以進行酸洗和敦化處理來增加接頭的抗腐蝕能力。酸洗和鈍化處理的工藝流程是這樣的:除油→酸洗→冷水沖洗→鈍化→冷水沖洗→吹干。
奧氏體不銹鋼通常不需要進行焊后熱處理,可以直接使用。只有在需要消除焊接應力以提高耐蝕性及力學性能時,才會進行穩定化處理或固溶處理。實際生產中,對于含有Ti、Nb等元素的奧氏體不銹鋼多采用穩定化處理。穩定化處理的加熱溫度為850~900℃,一般保溫2~4h,隨爐冷卻。固溶處理的溫度為1050~1100℃,水冷卻,保溫時間應視焊件的厚度及大小來決定。