鐵素體不銹鋼及其焊接特點(diǎn)

鐵素體不銹鋼分為普通鐵素體不銹鋼和超純鐵素體不銹鋼兩大類,其中普通鐵素體不銹鋼有Cr12 ~ Cr14型,如00Cr12、0Cr13Al;Cr16 ~ Cr18型,如1Cr17Mo;Cr25 ~ 30型。

由于普通鐵索體不銹鋼中的碳、氮含量較高,故加工成形及焊接都較困難,耐蝕性也難以保證,使用受到限制,在超純鐵素體不銹鋼中嚴(yán)格控制了鋼中的碳和氮總量,一般控制在0.035% ~ 0.045%、0.030%、0.010% ~ 0.015%三個(gè)層次,同時(shí)還加進(jìn)必要的合金元素以進(jìn)一步進(jìn)步鋼的耐腐蝕性和綜合性能。

與普通鐵素體不銹鋼相比,超純高鉻鐵素體不銹鋼具有很好的耐均勻腐蝕、點(diǎn)蝕及應(yīng)力腐蝕性能,較多的應(yīng)用于石化設(shè)備中。鐵素體不銹鋼有以下焊接特點(diǎn):

① 焊接高溫作用下,在加熱溫度達(dá)到1000℃以上的熱影響區(qū)特別在近縫區(qū)的晶粒會(huì)急劇長大,焊后即使快速冷卻,也無法避免因晶粒粗大化引起的韌性急劇下降及較高的晶間腐蝕傾向。

② 鐵素體鋼本身含鉻量較高,有害元素碳、氮、氧等也較多,脆性轉(zhuǎn)變溫度較高,缺口敏感性較強(qiáng)。因此,焊后脆化現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

③ 在400℃ ~ 600℃長時(shí)間加熱緩冷時(shí),會(huì)出現(xiàn)475℃脆化,使常溫韌性嚴(yán)重下降。在550℃ ~ 820℃長時(shí)間加熱后,則輕易從鐵素體中析出σ相,也明顯降低其塑、韌性。

奧氏體不銹鋼焊接要點(diǎn)

奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的焊接性。幾乎所有的熔化焊接方法均可用于焊接奧氏體不銹鋼,奧氏體不銹鋼的熱物理性能和組織特點(diǎn)決定了其焊接工藝要點(diǎn)。

① 由于奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小而熱膨脹系數(shù)大,焊接時(shí)易于產(chǎn)生較大的變形和焊接應(yīng)力,因此應(yīng)盡可能選用焊接能量集中的焊接方法。

② 由于奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小,在同樣的電流下,可比低合金鋼得到較大的熔深。同時(shí)又由于其電阻率大,在焊條電弧焊時(shí),為了避免焊條發(fā)紅,與同直徑的碳鋼或低合金鋼焊條相比,焊接電流較小。

③ 焊接規(guī)范。一般不采用大線能量進(jìn)行焊接 。焊條電弧焊時(shí),宜采用小直徑焊條,快速多道焊,對(duì)于要求高的焊縫,甚至采用澆冷水的方法以加速冷卻,對(duì)于純奧氏體不銹鋼及超級(jí)奧氏體不銹鋼,由于熱裂紋敏感性大,更應(yīng)嚴(yán)格控制焊接線能量,防止焊縫晶粒嚴(yán)重長大與焊接熱裂紋的發(fā)生。

④ 為進(jìn)步焊縫的抗熱裂性能和耐蝕性能,焊接時(shí),要特別留意焊接區(qū)的清潔,避免有害元素滲透焊縫。

⑤ 奧氏體不銹鋼焊接時(shí)一般不需要預(yù)熱。為了防止焊縫和熱影響區(qū)的晶粒長大及碳化物的析出,保證焊接接頭的塑、韌性和耐蝕姓,應(yīng)控制較低的層間溫度,一般不超過150℃。

焊接中的缺陷總結(jié)分析：

現(xiàn)象：這是常見的一種通病，既不美觀、危害性還很大。溶合性飛濺會(huì)增加用材表面的淬硬組織，易產(chǎn)生硬化及局部腐蝕等缺陷。

原因： 焊材在保存中藥皮受潮變質(zhì)，或所選用的焊條與母材不相匹配。焊接設(shè)備選擇不符合要求，交、直流焊接設(shè)備與焊材不符合，焊接二次線極性接法不正確、施焊電流大、焊縫坡口邊緣有雜物及油垢污染、焊接環(huán)境不符合焊接要求等。操作者技術(shù)不熟練，未按規(guī)程操作和防護(hù)。

防治措施：根據(jù)焊接母材選擇合適的焊接設(shè)備。焊條要有干燥恒溫設(shè)備，在干燥室有去濕機(jī)、空調(diào)機(jī)、距地、墻不小于300mm，建立焊條收發(fā)、使用、保管等制度（特別是對(duì)壓力容器）。焊口邊緣進(jìn)行清理排出水分、油污及雜物銹蝕。冬雨季施工搭接防護(hù)棚保證施焊環(huán)境。對(duì)有色金屬和不銹鋼施焊前，可在焊縫兩側(cè)線母材上涂以防護(hù)涂料做為保護(hù)。還可選擇焊條和薄藥皮焊條及氣體保護(hù)等方法，消除飛濺物和減少熔渣。焊工操作要求及時(shí)清理焊渣和防護(hù)。

機(jī)器視覺在自動(dòng)化焊接中的應(yīng)用

隨著機(jī)器人自動(dòng)焊接技術(shù)的快速發(fā)展,機(jī)器視覺技術(shù)的需求越來越強(qiáng),一方面導(dǎo)致了機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大化,另一方面對(duì)該技術(shù)的要求也更加嚴(yán)格和健全,這有力的推動(dòng)了該技術(shù)的發(fā)展。

焊接的特點(diǎn)是工藝因素復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)周期長、勞動(dòng)環(huán)境差，其品質(zhì)依賴操作者的技能、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，也和操作者情緒及身體狀況相關(guān)，因此，焊接自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于提高接頭品質(zhì)，保證穩(wěn)定性具有很重要的意義。焊接機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)了焊接自動(dòng)化、柔性化，但焊接機(jī)器人無法自主獲取工件定位信息、焊縫空間位置信息、焊縫熔透信息等，也不能自主適應(yīng)工件與接頭組對(duì)，焊接熱變形等引起的軌跡、坡口尺寸變化，不能進(jìn)行在線調(diào)整，即不具有智能?，F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中軌跡和接頭坡口幾何尺寸的變化較為常見，無智能的再現(xiàn)式焊接會(huì)出現(xiàn)焊偏、焊穿、未焊透等較為嚴(yán)重的成型缺陷，所以急需基于視覺的智能化焊接技術(shù)。

目前，視覺傳感技術(shù)在焊接機(jī)器人上的應(yīng)用，極大地提高了焊接的質(zhì)量和效率。機(jī)器視覺在自動(dòng)化焊接中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：

一是基于視覺的焊縫識(shí)別和焊前引導(dǎo)及焊縫跟蹤技術(shù)，這是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接的前提；

二是焊接過程中焊縫熔池狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過對(duì)熔池圖像的提取可以分析焊縫的熔透與熔深狀態(tài)；

三是焊后焊縫缺陷監(jiān)測(cè)及控制。