Soldadura de acero inoxidable

Soldadura de acero inoxidable

1. Soldabilidad

El problema principal en la soldadura fuerte de acero inoxidable es que la película de óxido en la superficie afecta seriamente la humectación y la dispersión de la soldadura.Varios aceros inoxidables contienen una cantidad considerable de Cr, y algunos también contienen Ni, Ti, Mn, Mo, Nb y otros elementos, que pueden formar una variedad de óxidos o incluso óxidos compuestos en la superficie.Entre ellos, los óxidos Cr2O3 y TiO2 de Cr y Ti son bastante estables y difíciles de eliminar.Al soldar al aire, se debe usar fundente activo para eliminarlos;Cuando se suelda en una atmósfera protectora, la película de óxido solo se puede reducir en una atmósfera de alta pureza con un punto de rocío bajo y una temperatura lo suficientemente alta;En la soldadura fuerte al vacío, es necesario tener suficiente vacío y temperatura para lograr un buen efecto de soldadura fuerte.

Otro problema de la soldadura fuerte de acero inoxidable es que la temperatura de calentamiento tiene un efecto grave en la estructura del metal base.La temperatura de calentamiento de soldadura fuerte del acero inoxidable austenítico no debe ser superior a 1150 ℃, de lo contrario, el grano crecerá seriamente;Si el acero inoxidable austenítico no contiene el elemento estable Ti o Nb y tiene un alto contenido de carbono, también se debe evitar la soldadura fuerte dentro de la temperatura de sensibilización (500 ~ 850 ℃).Para evitar que la resistencia a la corrosión disminuya debido a la precipitación de carburo de cromo.La selección de la temperatura de soldadura fuerte para el acero inoxidable martensítico es más estricta.Una es hacer coincidir la temperatura de soldadura fuerte con la temperatura de enfriamiento rápido, para combinar el proceso de soldadura fuerte con el proceso de tratamiento térmico;La otra es que la temperatura de soldadura fuerte debe ser más baja que la temperatura de revenido para evitar que el metal base se ablande durante la soldadura fuerte.El principio de selección de la temperatura de soldadura fuerte del acero inoxidable endurecido por precipitación es el mismo que el del acero inoxidable martensítico, es decir, la temperatura de soldadura fuerte debe coincidir con el sistema de tratamiento térmico para obtener las mejores propiedades mecánicas.

Además de los dos problemas principales anteriores, existe una tendencia al agrietamiento por tensión cuando se suelda acero inoxidable austenítico, especialmente cuando se suelda con metal de aporte de zinc y cobre.Para evitar el agrietamiento por tensión, la pieza de trabajo debe ser recocida y liberada de tensión antes de la soldadura fuerte, y la pieza de trabajo debe calentarse uniformemente durante la soldadura fuerte.

2. Material de soldadura fuerte

(1) De acuerdo con los requisitos de uso de las soldaduras de acero inoxidable, los metales de aporte para soldadura fuerte comúnmente utilizados para soldaduras de acero inoxidable incluyen metal de aporte para soldadura fuerte de estaño y plomo, metal de aporte para soldadura fuerte con base de plata, metal de aporte para soldadura fuerte con base de cobre, metal de aporte para soldadura fuerte con base de manganeso, metal de aporte para soldadura fuerte con base de níquel metal de aporte para soldadura fuerte y metal de aporte para soldadura fuerte de metales preciosos.

La soldadura de estaño y plomo se usa principalmente para soldar acero inoxidable y es adecuada para tener un alto contenido de estaño.Cuanto mayor sea el contenido de estaño de la soldadura, mejor será su humectabilidad en acero inoxidable.La resistencia al corte de las uniones de acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti soldadas con varias soldaduras comunes de estaño y plomo se enumeran en la Tabla 3. Debido a la baja resistencia de las uniones, solo se usan para soldar piezas con poca capacidad de carga.

Tabla 3 resistencia al corte de la junta de acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti soldada con soldadura de estaño y plomo

Los metales de aporte a base de plata son los metales de aporte más utilizados para la soldadura fuerte de acero inoxidable.Entre ellos, los metales de aporte plata cobre zinc y plata cobre zinc cadmio son los más utilizados debido a que la temperatura de soldadura fuerte tiene poco efecto sobre las propiedades del metal base.La resistencia de las uniones de acero inoxidable ICr18Ni9Ti soldadas con varias soldaduras comunes a base de plata se enumeran en la Tabla 4. Las uniones de acero inoxidable soldadas con soldaduras a base de plata rara vez se usan en medios altamente corrosivos, y la temperatura de trabajo de las juntas generalmente no supera los 300 ℃ .Al soldar acero inoxidable sin níquel, para evitar la corrosión de la unión soldada en un ambiente húmedo, se debe usar metal de aporte para soldadura fuerte con más níquel, como b-ag50cuzncdni.Al soldar acero inoxidable martensítico, para evitar el ablandamiento del metal base, se debe usar metal de aporte para soldadura fuerte con una temperatura de soldadura que no exceda los 650 ℃, como b-ag40cuzncd.Cuando se suelda acero inoxidable en una atmósfera protectora, para eliminar la película de óxido de la superficie, se puede usar fundente de autosoldadura que contenga litio, como b-ag92culi y b-ag72culi.Cuando se suelda acero inoxidable al vacío, para que el metal de aporte aún tenga una buena humectabilidad cuando no contiene elementos como Zn y CD que son fáciles de evaporar, el metal de aporte de plata que contiene elementos como Mn, Ni y RD puede ser seleccionado.

Tabla 4 resistencia de la junta de acero inoxidable ICr18Ni9Ti soldada con metal de aporte a base de plata

Los metales de aporte para soldadura fuerte a base de cobre utilizados para soldar diferentes aceros son principalmente metales de aporte para soldadura fuerte de cobre puro, cobre níquel y cobre manganeso cobalto.El metal de aportación para soldadura fuerte de cobre puro se utiliza principalmente para soldadura fuerte bajo protección de gas o vacío.La temperatura de trabajo de la junta de acero inoxidable no supera los 400 ℃, pero la junta tiene poca resistencia a la oxidación.El metal de aportación para soldadura fuerte de cobre y níquel se utiliza principalmente para soldadura fuerte por llama y soldadura fuerte por inducción.La resistencia de la junta de acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti soldada se muestra en la Tabla 5. Se puede ver que la junta tiene la misma resistencia que el metal base y la temperatura de trabajo es alta.El metal de aportación para soldadura fuerte de Cu Mn co se utiliza principalmente para la soldadura fuerte de acero inoxidable martensítico en una atmósfera protectora.La resistencia de la junta y la temperatura de trabajo son comparables a aquellas soldadas con metal de aporte a base de oro.Por ejemplo, la junta de acero inoxidable 1Cr13 soldada con soldadura b-cu58mnco tiene el mismo rendimiento que la misma junta de acero inoxidable soldada con soldadura b-au82ni (consulte la Tabla 6), pero el costo de producción se reduce considerablemente.

Tabla 5 Resistencia al corte de la junta de acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti soldada con metal de aporte a base de cobre de alta temperatura

Tabla 6 resistencia al corte de la unión soldada de acero inoxidable 1Cr13

Los metales de aporte para soldadura fuerte a base de manganeso se utilizan principalmente para soldadura fuerte protegida con gas, y se requiere que la pureza del gas sea alta.Para evitar el crecimiento de grano del metal base, se debe seleccionar el metal de aporte de soldadura fuerte correspondiente con una temperatura de soldadura fuerte inferior a 1150 ℃.Se puede obtener un efecto de soldadura fuerte satisfactorio para juntas de acero inoxidable soldadas con soldadura a base de manganeso, como se muestra en la Tabla 7. La temperatura de trabajo de la junta puede alcanzar los 600 ℃.

Tabla 7 resistencia al corte de la junta de acero inoxidable lcr18ni9fi soldada con metal de aporte a base de manganeso

Cuando el acero inoxidable se suelda con metal de aporte a base de níquel, la junta tiene un buen rendimiento a altas temperaturas.Este metal de aporte se usa generalmente para soldadura fuerte protegida con gas o soldadura fuerte al vacío.Para superar el problema de que se producen más compuestos frágiles en la unión soldada durante la formación de la unión, lo que reduce seriamente la resistencia y la plasticidad de la unión, se debe minimizar el espacio de la unión para garantizar que los elementos se formen fácilmente en fase frágil en la la soldadura se difunde completamente en el metal base.Para evitar la aparición de crecimiento de granos de metal base debido al tiempo prolongado de mantenimiento a la temperatura de soldadura fuerte, se pueden tomar las medidas del proceso de mantenimiento breve y tratamiento de difusión a una temperatura más baja (en comparación con la temperatura de soldadura fuerte) después de la soldadura.

Los metales de aporte para soldadura fuerte de metales nobles utilizados para la soldadura fuerte de acero inoxidable incluyen principalmente metales de aporte a base de oro y metales de aporte que contienen paladio, de los cuales los más típicos son b-au82ni, b-ag54cupd y b-au82ni, que tienen buena humectabilidad.La junta de acero inoxidable soldado tiene resistencia a altas temperaturas y resistencia a la oxidación, y la temperatura máxima de trabajo puede alcanzar los 800 ℃.B-ag54cupd tiene características similares a b-au82ni y su precio es bajo, por lo que tiende a reemplazar a b-au82ni.

(2) La superficie del acero inoxidable en la atmósfera del fundente y del horno contiene óxidos como Cr2O3 y TiO2, que solo pueden eliminarse utilizando fundentes con gran actividad.Cuando el acero inoxidable se suelda con estaño y plomo, el fundente adecuado es una solución acuosa de ácido fosfórico o una solución de ácido clorhídrico de óxido de zinc.El tiempo de actividad de la solución acuosa de ácido fosfórico es corto, por lo que se debe adoptar el método de soldadura fuerte de calentamiento rápido.Los fundentes Fb102, fb103 o fb104 se pueden usar para soldar acero inoxidable con metales de aporte a base de plata.Cuando se suelda acero inoxidable con metal de aporte a base de cobre, se utiliza fundente fb105 debido a la alta temperatura de soldadura.

Cuando se suelda acero inoxidable en el horno, a menudo se utiliza una atmósfera de vacío o una atmósfera protectora como hidrógeno, argón y amoníaco de descomposición.Durante la soldadura fuerte al vacío, la presión de vacío debe ser inferior a 10-2 Pa.Al soldar en una atmósfera protectora, el punto de rocío del gas no debe ser superior a -40 ℃ Si la pureza del gas no es suficiente o la temperatura de soldadura no es alta, una pequeña cantidad de fundente de soldadura fuerte de gas, como el trifluoruro de boro, puede añadirse a la atmósfera.

2. Tecnología de soldadura fuerte

El acero inoxidable debe limpiarse más estrictamente antes de soldar para eliminar cualquier película de grasa y aceite.Es mejor soldar inmediatamente después de la limpieza.

La soldadura fuerte de acero inoxidable puede adoptar métodos de calentamiento por llama, inducción y horno medio.El horno para soldadura fuerte en el horno debe tener un buen sistema de control de temperatura (la desviación de la temperatura de soldadura fuerte debe ser de ± 6 ℃) y puede enfriarse rápidamente.Cuando se utiliza hidrógeno como gas de protección para la soldadura fuerte, los requisitos de hidrógeno dependen de la temperatura de soldadura fuerte y la composición del metal base, es decir, cuanto más baja es la temperatura de soldadura fuerte, más estabilizador contiene el metal base y menor es el rocío. Se requiere punto de hidrógeno.Por ejemplo, para aceros inoxidables martensíticos como 1Cr13 y cr17ni2t, cuando se sueldan a 1000 ℃, se requiere que el punto de rocío del hidrógeno sea inferior a -40 ℃;Para acero inoxidable de cromo-níquel 18-8 sin estabilizador, el punto de rocío del hidrógeno debe ser inferior a 25 ℃ durante la soldadura fuerte a 1150 ℃;Sin embargo, para el acero inoxidable 1Cr18Ni9Ti que contiene estabilizador de titanio, el punto de rocío de hidrógeno debe ser inferior a -40 ℃ cuando se suelda a 1150 ℃.Cuando se suelda con protección de argón, se requiere que la pureza del argón sea mayor.Si se recubre con cobre o níquel la superficie del acero inoxidable, se puede reducir el requisito de pureza del gas de protección.Para garantizar la eliminación de la película de óxido en la superficie del acero inoxidable, también se puede agregar fundente de gas BF3 y también se puede usar soldadura autofundente que contiene litio o boro.Cuando se suelda acero inoxidable al vacío, los requisitos para el grado de vacío dependen de la temperatura de soldadura.Con el aumento de la temperatura de soldadura fuerte, se puede reducir el vacío requerido.

El proceso principal del acero inoxidable después de la soldadura fuerte es limpiar el flujo residual y el inhibidor de flujo residual, y llevar a cabo un tratamiento térmico posterior a la soldadura fuerte si es necesario.Según el fundente y el método de soldadura fuerte utilizados, el fundente residual puede lavarse con agua, limpiarse mecánicamente o limpiarse químicamente.Si se usa abrasivo para limpiar el fundente residual o la película de óxido en el área calentada cerca de la junta, se debe usar arena u otras partículas finas no metálicas.Las piezas hechas de acero inoxidable martensítico y acero inoxidable endurecido por precipitación necesitan un tratamiento térmico de acuerdo con los requisitos especiales del material después de la soldadura fuerte.Las uniones de acero inoxidable soldadas con metales de aporte Ni Cr B y Ni Cr Si a menudo se tratan con un tratamiento térmico de difusión después de la soldadura fuerte para reducir los requisitos de espacio de soldadura fuerte y mejorar la microestructura y las propiedades de las uniones.