低温铁素体不锈钢的焊接工艺(下)

为了在3.5Ni合金中沉积TIG根部通道，通常使用2.5%镍填充金属。虽然3.5%的镍耗材能够在-101°C提供足够的韧性，但对焊接参数，热量输入和焊接位置的变化非常敏感。这种灵敏度导致冲击测试结果变化很大，因此对于要求更高的应用，经常使用替代的镍基填充金属，而例如AWS ENiCrFe-2或EniCrFe-3，可以使用所有传统的电弧焊接工艺。

通常使用镍基填充金属焊接5%镍和9%镍合金。6.5%镍MMA电极可用，但这些电极不能始终如一地提供远低于-110°C的韧性。9%镍合金焊接消耗品已经开发出来，这些通常含有12%至14%的镍。然而，基于生产成本考虑，他们不与镍基替代品竞争。

最初用于焊接这些钢的镍基易损件的问题是它们的抗拉强度远远低于母材的抗拉强度。AWS EniCrMo-3（合金625）型高强度填料现在已经可以使用，并且可以使用所有的电弧焊接工艺。尽管TIG，MIG和SAW焊缝金属的0.2%屈服强度可能低于9%镍钢的规定强度，但它们在韧性和极限拉伸强度方面也与母材匹配。

与需要良好韧性的钢材一样，必须控制热量输入。对于9%Ni合金，建议夹层温度限制在最高250°C，理想情况下低于150°C。焊接的热输入应限制在SAW约3.5kJ / mm和MMA约2.5kJ / mm。

对于碳锰和高达3.5%的Ni合金，可能需要预热，这取决于截面厚度，接头类型和约束，以减少氢冷裂纹的风险。例如，ASME B31.3对于厚度大于25毫米的碳钢建议最低预热温度为79°C，1.5％，2.5％和3.5％镍钢的所有厚度的预热温度均为93°C，而对于5°C仅为10°C %和9％Ni合金。这种低预热温度的原因在于，这些高镍含量的合金含有大量能够耐受大量氢的奥氏体。因此，这种奥氏体大大降低了冷裂纹的风险; 此外，它们通常与镍基合金焊接，进一步降低风险。

9%镍钢通常不需要焊后热处理; 事实上，EN 13445-4建议避免使用PWHT。但ASME规范规定，当厚度超过51mm（2英寸）时，9%镍和5%Ni合金的PWHT均为552°C至585°C。下表列出了本文讨论的其他类型低温钢在EN和ASME规范中的PWHT要求。

由于镍降低了较低的转变温度，所以严格控制PWHT温度非常重要。超过规定的温度，特别是3.5％以上的Ni和以上合金，可能会导致母体金属转变，导致拉伸强度的显着损失。

铁素体镍钢经常遇到的一个重要问题是残余磁性引起的电弧放电。这对于9%镍钢来说是一个特殊的问题，它可以变得容易和强烈地磁化，使得不可能用电弧焊接工艺进行焊接。在搬运，运输和安装过程中需要非常小心，以尽量减少影响。在焊接过程中使用交流电可以帮助克服一些困难，但是可能有必要消除焊接周围的区域。