马氏体不锈钢焊接工艺

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第553页（1863字）

(一)焊前准备

(1)清除坡口中的油污及水分，以减少氢的来源。

(2)烘干焊条 手工电弧焊的焊条焊前要经过350～400℃的高温烘烤，以便彻底除去水分，减少扩散氢含量和降低冷裂纹敏感性。

(3)正确选择焊前预热温度 预热温度一般选在200～320℃，最好不要高于马氏体开始转变温度。碳含量是确定预热温度的最主要因素，含碳量小于0．1%时，可不预热，也可预热至200℃；含碳量为0．1%～0．2%时，预热至200～260℃。在特别苛刻情况下可采用更高的预热温度，如预热至400～450℃。含碳量大于0．2%时，需要保持层间温度。

薄板有时可以不预热，即使预热，预热温度为150℃即可。对于刚性大的厚板结构，以及淬硬倾向大的钢种，预热温度相应地高些，通常选在马氏体开始转变温度Ms点以上。如焊接厚度大于25mm时，预热温度为300～400℃。若采用Cr－Ni奥氏体不锈钢焊条或焊丝焊接马氏体不锈钢时，一般可以不进行预热，只有在焊接厚板时才预热至200℃左右。

(4)避免强制装配和刚性过大的焊接接头设计。

(二)焊接工艺要点

(1)正确选择焊接方法和焊接材料 为了保证使用性能要求，焊缝成分应与母材同质。为了防止冷裂，也可采用奥氏体不锈钢作为填充金属，此时由于焊缝成分为奥氏体组织，焊缝强度不可能与母材匹配。而且奥氏体焊缝与母材相比，在物理、化学、冶金的性能上存在很大差异，所以在选用奥氏体焊接材料焊接马氏体不锈钢时，必须考虑母材稀释的影响以及凝固过渡层的形成问题。

(2)正确选择工艺参数 马氏体不锈钢对接焊缝手工电弧焊的焊接工艺参数见表2－4－32。

表2－4－32 马氏体不锈钢对接焊缝手工电弧焊的焊接工艺参数

(3)严格控制层间温度，以防止在熔敷后续焊道前发生冷裂纹。

(4)保证全部焊透，如采用钨极氩弧焊进行打底焊，可以避免产生根部裂纹。

(5)注意填满弧坑，防止出现火口裂纹。

(三)焊后热处理

马氏体不锈钢焊后不允许直接冷却到室温，必须进行焊后热处理以消除焊接残余应力，以去除接头中的扩散氢，防止延迟裂纹的产生；同时对接头进行回火处理以减小硬度，改善组织和力学性能。

焊后热处理有两种。一种是焊后进行调质处理，这种处理是在焊后立即进行，不必再进行高温回火。另一种是焊前已进行调质处理，因此焊后只进行高温回火，而且回火的温度应比调质的回火温度略低，使之不至于影响母材原有的组织状态。表2－4－33为焊后热处理对1Cr13和2Cr13钢焊接热影响区韧性的影响。回火温度的选择应适应工程项目对接头力学性能和耐蚀性的要求。回火温度一般选在650～750℃，至少保温1h，空冷。回火温度不应高于Ac₁点，防止再次发生奥氏体转变。对高温使用的焊接结构常采用较高的回火温度。高温回火时析出较多的碳化物，对耐蚀性不利。对于主要用于耐蚀的结构，应进行较低温度的消除应力退火。

表2－4－33 Cr13焊条焊接Cr13钢焊接热影响区韧性^［1］

对于焊后不再进行调质处理的焊后回火处理，等到接头冷却到马氏体转变基本完成的温度M_f时，立即进行回火。对于刚度小的构件，可以冷却至室温后再回火。对于大厚度的结构，特别当含碳量较高时，需采用复杂的工艺：焊后冷却至100～150℃，保温0．5～1．0h，然后加热到回火温度。回火温度一般不选在475～550℃。回火处理需保温足够的时间，可按每毫米厚度4分钟计算。保温后以3～5℃／min的冷却速度冷至300℃，然后空冷^［5］。