手持式激光焊機不銹鋼水槽及圓管加工

手持式激光焊機電光轉(zhuǎn)換效率高，光束質(zhì)量有限，焊接速度快。激光焊機應(yīng)用廣泛，包括不銹鋼、鋁、銅、碳鋼、鐵、閥門、傳感器、不銹鋼水槽、金屬管件、不銹鋼圓管和三通管。

手持操作可以焊接工件的任何部分和任何角度。適用于拼接焊接、疊加焊接、內(nèi)外角焊接、弧焊、不規(guī)則焊接等。整套設(shè)備功能強，適用于各種工作環(huán)境，具有激光安全操作保護功能，操作簡單。

突破工件形狀和加工限制小，焊點小，熱影響面積小。無需設(shè)置焊接工作臺，占用空間小，加工靈活，焊接速度快，可移動遠(yuǎn)程工作，操作簡單。焊接速度快，加工范圍廣，激光焊接能量集中焊縫平整，減少后續(xù)拋光工藝。

焊縫牢固光滑，可焊接不同材料，特別適用于薄板自熔焊接，焊縫美觀，焊接后無變形，背面無痕跡。操作簡單，焊接速度快，采用冶金工具定位，焊接移動快。機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，適應(yīng)性強。激光頭可旋轉(zhuǎn)數(shù)控工作，適用于各種產(chǎn)品的焊接。

雙相不銹鋼的選擇和加工制造注意事項

雙相不銹鋼的加工制造并不難，但不同

這是2205雙相不銹鋼等溫沉淀曲線，1050°C(1920?F)退火(同時給出2304和2507雙相不銹鋼σ與氮化物沉淀曲線相比)。

所以必須

控制加熱過程，降低形成二次相的風(fēng)險；

開發(fā)適用的焊接、成型、加工和熱處理工藝；

雙相不銹鋼的使用溫度限制在-40℃~315℃。

常見的注意事項

避免長時間處理σ相形成的溫度范圍

必須避免雙相不銹鋼的生產(chǎn)和加工σ相的形成。盡量縮短暴露在臨界溫度范圍內(nèi)的時間。需要注意的是：

多次焊接的熱輸入；

修補焊接前焊接部位；

軋鋼廠在固溶退火過程中保持快速冷卻。

一個例子

2.5寸厚的2507雙相不銹鋼管板與碳鋼管殼焊接，焊縫熱影響區(qū)出現(xiàn)裂紋。裂紋僅發(fā)生在2507雙相不銹鋼一側(cè)，明顯出現(xiàn)σ分析的部分，而σ它出現(xiàn)在2507年的母材上，與焊接無關(guān)。設(shè)備從未使用過。進一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，固溶退火水淬火時噴嘴堵塞，導(dǎo)致冷卻不均勻σ沉淀在管板上。

避免冷卻速度過快導(dǎo)致鐵素體過多

鑒定試驗按ASTMA923進行

奧氏體相和鐵素體相的百分比

最高使用溫度控制在≤315°C6

使用陰極保護時，注意避免氫脆經(jīng)常被忽視的注意事項

焊接回火的顏色應(yīng)仔細(xì)去除

焊接回火色的主要成分是鉻氧化物，下面是貧鉻層，如下圖所示。

雙相不銹鋼的耐腐蝕性主要來自鉻，尤其是經(jīng)濟型品牌，因此回火色的存在(或清除不當(dāng))會大大降低不銹鋼的局部耐腐蝕性。

經(jīng)濟型雙相不銹鋼，點蝕只出現(xiàn)在未去除焊接回火色的地方，其它部位不受影響。

樣品清洗前有回火色區(qū)域，腐蝕嚴(yán)重

雙相不銹鋼的局部腐蝕往往是奧氏體相或鐵素體相的選擇性腐蝕，會導(dǎo)致腐蝕迅速蔓延，滲透更深。

當(dāng)經(jīng)濟型雙相不銹鋼被氯離子腐蝕時，鐵素體會選擇性浸出，導(dǎo)致腐蝕迅速擴散

經(jīng)濟雙相不銹鋼氮化物的沉淀

經(jīng)濟型雙相不銹鋼不易發(fā)生σ相和χ由于碳化物和氮化物的沉淀，相等金屬間相的沉淀會降低韌性和耐腐蝕性。從TTT曲線可以看出，LDX2101雙相不銹鋼在700℃的短時間內(nèi)失去韌性。

曲線沖擊強度下降50%

600–耐腐蝕性和韌性大大降低的主要原因是鐵素體相中的氮化物沉淀。

下圖顯示了LDX2101在不同時效溫度下室溫沖擊功率下降與時效時間的關(guān)系

測試溶液為5?Cl3 1%NaNO3，試樣暴露24小時，耐腐蝕性下降如下圖所示。

NaOH浸蝕后的雙相不銹鋼LDX2101顯微組織如下圖所示：

由此可見，氮化物沉淀和性能損失的樣品，NaOH侵蝕后的金相組織(圖B和圖C)看起來與固溶退火的金相組織非常相似，很難通過NaOH侵蝕找到氮化物沉淀。

草酸浸蝕是揭示氮化物是否存在的首選方法

雙相不銹鋼LDX2101草酸浸蝕的顯微組織如下圖所示：

草酸侵蝕法是發(fā)現(xiàn)材料中是否有氮化物沉淀的最佳方法。在這里，氮化物表現(xiàn)為鐵素體細(xì)小的黑色沉淀物。ASTMA1084標(biāo)準(zhǔn)可作為確定材料中是否有不可接受的氮化物沉淀的鑒定標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)變集中在雙相不銹鋼焊縫上

雙相不銹鋼焊縫的強度和加工硬化系數(shù)低于母材，導(dǎo)致焊后冷成型過程中應(yīng)變集中。例如，自熔焊縫的氮含量低于母材，導(dǎo)致加工硬化系數(shù)不同。

一個例子

經(jīng)濟型雙相不銹鋼試樣，ASTMA790，焊管，自熔焊縫位于標(biāo)距長度的中心，經(jīng)固溶退火處理后，進行拉伸試驗。

樣品在焊縫處斷裂，機械性能試驗結(jié)果顯示強度足夠，但延伸率僅為18%，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最低值為30%。機械性能試驗結(jié)果如下表所示:

斷裂樣品的金相檢查顯示，拉伸樣品的焊縫斷裂，斷裂處有大量塑性變形的再結(jié)晶金相組織。焊縫無有害二次相沉淀和明顯韌性斷裂，斷裂樣品斷面收縮率為38%。延伸率降低是由于應(yīng)變集中在窄焊縫上，導(dǎo)致2英寸標(biāo)距長度延伸率低，斷面收縮率高。

為避免此類問題：

1)應(yīng)在保護氣體中添加N，使焊縫與母材N含量和加工硬化系數(shù)相匹配；

2)選用與母材加工硬化性能相似的填充金屬(氮、鎳含量相似)

機械性能的不一致會導(dǎo)致焊后冷成型過程中延展性的意外過載。經(jīng)濟型雙相不銹鋼、冷軋產(chǎn)品等高氮高強度雙相不銹鋼品牌最容易發(fā)生應(yīng)變集中。

一個例子:經(jīng)濟型雙相不銹鋼液壓成型封頭失效

液壓成型前，經(jīng)濟型雙相不銹鋼冷軋板采用2209填充金屬進行GTAW焊接，2209填充金屬的加工硬化系數(shù)低于S32101母材。在密封頭的冷成型中，經(jīng)濟型雙相不銹鋼液壓成型密封頭在焊縫處韌性撕裂，因為應(yīng)變集中在焊縫上。

激光切割應(yīng)注意應(yīng)用場合

激光切割的特點：

精確聚焦激光束，切割質(zhì)量高，速度快；

低熱量輸入；

冷卻速度很快；

熱影響區(qū)狹窄，鐵素體含量高；

可能會降低切邊的耐腐蝕性。

耐腐蝕試驗：

S32101雙相不銹鋼試樣按ASTMA1084試驗方法C采用5?試驗Cl3/1%Nano3溶液，暴露24小時。結(jié)果如下表所示，原切邊的腐蝕率明顯高于修磨切邊。

氯化物在蒸發(fā)條件下的應(yīng)力腐蝕開裂

由于其良好的耐氯離子應(yīng)力腐蝕性能，經(jīng)常使用雙相不銹鋼。雙相不銹鋼在完全浸泡的情況下具有很好的耐氯化物腐蝕性，但下圖中的氯化物SCC閾值僅適用于浸泡條件。在蒸發(fā)條件下，開裂的溫度閾值大大降低。

氯化物SCC閾值(全浸沒、中性pH值、簡單鹽溶液)

由于許多鹽具有吸濕特性，如Mgcl2、Cacl2和Fecl3，在高于潮解點的相對濕度下形成濃縮鹽溶液，蒸發(fā)狀態(tài)導(dǎo)致氯化物應(yīng)力腐蝕開裂，遠(yuǎn)低于完全浸沒狀態(tài)下不銹鋼開裂的溫度閾值。在惡劣的海水蒸發(fā)條件下，報告顯示22%和25%的Cr雙相鋼為70%°C即開裂。

一個例子

2304U型彎頭樣品，應(yīng)力表面有MgCl2液滴，如圖所示：

試樣在40℃、在相對濕度50%的環(huán)境下暴露10周，Mgcl2液滴出現(xiàn)裂紋，如圖所示

當(dāng)裂紋出現(xiàn)時，SCC的閾值溫度遠(yuǎn)低于全浸沒狀態(tài)。選擇不銹鋼時，必須考慮蒸發(fā)條件和吸濕鹽沉積物的可能性；當(dāng)相對濕度達(dá)到或略高于潮解點時，吸濕鹽會形成強腐蝕性鹽溶液，導(dǎo)致SCC溫度遠(yuǎn)低于全浸沒狀態(tài)下SCC的閾值溫度；當(dāng)溫度高于反應(yīng)材料的露點時，吸濕鹽會產(chǎn)生穩(wěn)定的鹽溶液；服務(wù)環(huán)境必須低于潮解點，使鹽干燥，無水溶液腐蝕。

去除焊縫回火色；

避免經(jīng)濟型雙相不銹鋼氮化物沉淀；

避免在強腐蝕性環(huán)境中使用激光切割表面；

焊后冷成型的應(yīng)用應(yīng)避免焊縫與母材強度和加工硬化率不匹配；

氯化物應(yīng)力腐蝕在蒸發(fā)條件下的溫度閾值很低。

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