Cr25Ni20型不锈钢的焊条电弧焊工艺

    Cr25Ni20型不锈钢在高温时有较高的抗氧化能力，又叫高温不起皮钢。由于钢中含硅量较多，因此在一般氧化气氛中的使用温度可在1100℃以下，在微弱的硫化物气氛中的使用温度可在1000℃以下，在有大量硫化物气氛中的使用温度可在900℃以下。这些做法均能保持良好的抗氧化能力。

   Cr25Ni20型钢如果没有附加的合金元素，则它们在淬火后具有单相的奥氏体组织，因此是稳定奥氏体钢。

   (1)焊接特点。Cr25Ni20型不锈钢在焊接时要注意防止产生σ相和微弱裂纹两个问题。

   Cr25Ni20型不锈钢焊缝长时间在650~900℃加热，会产生新组织成分σ相。σ相是在许多过渡的二元和三元合金中出现的一种具有四方晶体结构的非磁性的金属间化合物，是在高铬镍和高铬不锈耐热钢中经常出现的一种硬脆铁铬中间相，它可直接由奥氏体形成，或者由铁素体形成（在双相焊缝中）。

    σ相主要是沿奥氏体柱状晶界析出，在焊缝变形过程中也可在晶粒内部沿着滑移线（面）析出。σ相的主要害处是使焊缝塑性急剧下降，且冲击韧度也急剧下降（从160J/mm²下降到20 J/mm²），并可能使焊接结构发生脆性破坏。

    如果在Cr25Ni20型不锈钢焊缝中已生成σ相，则可将焊缝加热到1000℃并保温2～4h，然后水淬就可消除σ相。

    焊接热影响区由于加热时间短，一般不会形成σ相。

    裂纹有热裂纹和冷裂纹两种：在焊接熔池一次结晶过程中形成的裂纹叫热裂纹，常为晶间裂纹；在一次结晶完毕后（即晶间夹层也已凝固）形成的裂纹叫冷裂纹。

    单相奥氏体组织远比双相奥氏体组织焊缝容易产生晶间裂纹，这是因为焊缝中的镍会与硫在晶界上化合成低熔点的硫化镍，加剧了裂纹的形成。如果在焊缝中加入钼、钒等合金元素，由于它们具有脱氧作用，则可防止裂纹产生。

    实践证明，Cr25Ni20型不锈钢焊缝中的硅含量从0.2%~0.3%（质量分数，后同）增加到2%~3%时，裂纹倾向也相应增大，但当硅含量增大到3%~4%时，热裂纹反而消除了，这是由于焊缝组织细化的原因。但组织细化导致生成σ相，使得冷裂倾向又出现。如果硅和碳的含量比值近似相同，则可消除裂纹。

    此外，热输入（能量与焊接速度的比值）对裂纹的影响也较大。试验证明，当热输入、焊接速度适当时，其显微组织较好，而当热输入减少、焊接速度增大时，则会使显微组织明显细化并析出大量的碳化物，使焊缝变脆而产生裂纹。

   (2)焊接注意事项。焊接过程中，应注意以下事项：

   1)应选用与母材同材质的焊条，如A402、A407等。焊条使用前须经150~200℃烘干1h。

   2)焊缝的坡口形式见表10-22。焊接前一定要检查坡口处有无裂纹，如果有应去除，另外还要用丙酮清除坡口的油污等。

    表10-22    Cr25Ni20型不锈钢焊条电弧焊的坡口形式

   3)焊口两边各50mm内要涂以专用的防护膏，以防飞溅损伤表面。

   4)定位焊长为25~ 30mm，一般为4点。弧坑处易产生裂纹，应用薄片胶质砂轮磨削掉。为防止裂纹，定位焊和第一道焊缝最好选用双相焊条，如A307。

   5)焊接操作时，焊肉要薄些，以免热影响区过热。焊条可作小幅度横向摆动，使每层焊肉较平且不使母材与焊肉间形成凹槽，否则易造成夹渣。焊接电流比焊接碳钢时小10%左右，第一遍用90~100A，其余各层如果用Φ3. 2mm焊条，电流选用100~110A。转动焊时用多层单道焊，横焊时用多层多道焊，如图10-3所示。

   6)有条件时，第一遍焊缝最好采用手工氩弧焊( TIC)，背面用氩气或熔剂垫（参见Cr16Ni35型不锈钢焊接）保护，以保证根部成形良好、充分焊透和防止产生其他缺陷。对小口径管可在管内全部充氩，对大口径管可在焊口200mm左右的长度内用纸板做成小隔室，然后不断进行局部充氩（将Φ4×1mm的小管插入小隔室内），氩弧焊焊接封底时的坡口形式如图10-4所示。焊接规范举例见表10-23。焊后对焊缝要进行着色检查。

    图10-3    焊道焊接方式

    图10-4    氩弧焊焊接封底时的坡口形式

    表10-23    Φ152×15炉管氩弧焊焊接封底的焊接规范