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常見問題
常見問題
問 1: 用碳棒漏溝作308L或316L不銹鋼之焊接接頭的準備或作焊接金屬缺陷的移除-無論是接頭或護面鋼,這種方法可以接受嗎?這是否會出現從碳棒抓取碳而造成不銹鋼焊接金屬之耐蝕性的損害呢?
答: 這個問題在電廠、石化等相關構件的施工已多次有人提出質疑,也是從事銲接的工作人員困擾已久的問題。這一般認為在金屬的表面會導致碳化鉻之析出而造成銲接金屬及/或熱影響區的敏化。 事實上,似乎沒有人提及第二個有關之問題。這有關的是浮渣及熔融金屬沒被壓縮空氣氣流吹掉,也會從空氣抓取氮的經驗。若在碳棒漏溝沒被吹掉之浮渣及熔融金屬的薄膜上銲接時,這氮將進入到銲接金屬內。因為氮為沃斯田鐵形成劑,肥粒鐵將被降低,同時可能地降至某一低的水準,如308L或316L銲接金屬可能會發生凝固龜裂,這就是在設計上要求含一些肥粒鐵的原因。 碳棒漏溝設備的製造廠商提供了許多如何在碳鋼、低合金鋼、不銹鋼及鋁合金等正確應用該方法的資料。在AWS C5.3:2000,碳棒漏溝及切割之推薦的使用要領,提供優異的非商用資訊。正確的技術,一般包括碳棒傾斜推進,以及氣流是在前進碳棒之後面。依碳棒大小,它也推薦正確的電流範圍、正確的伸出長度及正確的空氣壓力。在漏溝之後正確的清潔與正確漏溝的技術一樣重要。對於不銹鋼,其意就是對所有在漏溝範圍的浮渣痕及氧化的表面都要磨掉。就是在起銲前僅留下光亮的金屬表面。若有這樣的處理以及適當的應用碳棒漏溝技術,則所有滲氮及滲碳的可能性會被排除,且研磨的表面將完全適合於後續之銲接。 以較低的空氣壓力進行碳棒漏溝時,比一般研磨移除會產生較深的碳化物及氮化物金屬層。Christensen(Ref.2)慎重地使用低空氣壓力漏溝304L不銹鋼護面鋼與適當的空氣壓力及機械加工作比較。再從該三個表面各自以表面切割碎屑作碳含量的分析。其結果為表面用機械加工的碳含量為0.03%。用適當空氣壓力漏溝的碳含量為0.04%,而用較低空氣壓力漏溝的碳含量為0.10%。其次是每一種加工都用低碳不銹鋼銲材銲接(沒規定等級),然後再進行銲接熔填之碳含量分析。經分析的結果,三個情況之碳含量都是0.03%。Christensen更進一步的依ASTM A262作耐硝酸腐蝕試驗,為背漏及銲接底道背面,顯示沒有不良的腐蝕結果。 Christensen並沒有說明在取碎屑作化學分析或銲接之前是否漏溝的表面有研磨至光亮的金屬色。從整個報告研判,我們相信應無研磨。Christensen也沒有考慮到滲氮或肥粒鐵的漏失。即使Christensen的結果是以沒研磨為基礎,我們不倡導在漏溝原態表面沒經研磨至光亮金屬色即進行銲接的。從能銲出堅實、無缺陷的銲道觀點,直接在厚氧化物的表面銲接,它是不好的施工要領。同時氧化物表面氮的污染會造成比預期較低的肥粒鐵且會造成龜裂的可能性。一位勝任的檢驗人員能容易的分辨在開始銲接之前是否有經適當的研磨至光亮金屬色。 只要在碳棒漏溝之後接著研磨至光量金屬色,我們認為用碳棒漏溝作不銹鋼的接頭準備或不銹鋼銲補前銲接缺陷的移除,這碳棒漏溝的方法是沒有理由不被接受的。 另於日本產報出版的“銲接實際叢書1”之不銹鋼銲接的實際一書第65頁3.2銲接準備一節有這樣的說明“反面用碳棒漏溝時,必須要用砂輪機作善後(仕上)研磨處理至呈現金屬面(即金屬光澤)”。
问 2: 在不锈钢的焊接部位上会因温度的不同产生不同的回火颜色。一旦在这原态下的回火颜色会有甚么的影响呢? 答:金属都有其固有的颜色,这是因从金属表面反射光的干扰而产生的,它也因氧化膜的厚度而色调有所变化。钢材的情形,这氧化膜因加热温度的不同而颜色会产生变化。这一般又称回火颜色(temper color)。附着在不锈钢上面的回火颜色,不仅是耐蚀性良好铬浓化的钝化膜,也是铁浓化的氧化膜,它随着加热温度的上升使氧化膜加厚了。最近,有利用这高温氧化着色的回火颜色,例如装饰品或汽、机车的排气管等,看到颇具创意的应用。在焊接,焊接当下高温的焊道及热影响区,一旦暴露于大气中,随着温度的上升,会有金黄色→红色→青色→黑色的变化。 没使用焊药气遮护电弧焊接的GMAW及GTAW,由于无覆盖焊渣保护的焊接金属,一旦由焊枪供应的气体保护不周到时,高温焊接的焊道很快的暴露于空气中就容易形成回火颜色的附着。为此,焊态要能获得具漂亮银色的焊道,则在焊枪要加装称后吹之尾罩装置。此外,利用氩焊作打底渗透焊接,在背面须加背吹保护。 那么,一旦在表面附着了回火颜色,到底对材料会有怎样的影响呢?这对于具有不易生锈特性的不锈钢容易造成损害。在高温暴露于相当的大气中(附着色泽浓的回火颜色),可以知道耐蚀性劣化(孔蚀电位变低)。为此,附着回火温度颜色的地方,要进行钢丝刷刷除、研磨或化学处理(酸洗)等之表面处理,希望去除材料表面的回火颜色。
問3:冷裂的種類? 答: 冷裂是定義為碳鋼及低合金鋼銲道降低到溫度為200-300℃或較低溫度所發生的龜裂。在對接及角銲都可能發生冷裂;而本章節則在說明角銲所發生的部分,這在許多的銲接工件是經常發現得到的。冷裂有不同的種類:趾端裂是發生在銲道的趾端部,主因是尺寸的不連續加上應力集中。根部裂是在角銲接頭角隅的缺口造成應力集中而發生的。踵部裂是根部裂的一個範例。層狀撕裂是次表面在母材似階梯狀的裂,與被軋延的表面基本成平行。它是受板厚方向的拉應力致在平行於金屬表面強度弱小的分散、層狀或非金屬介在物所發生的裂。銲道底部裂能在與熱影響區熔合線平行之鋼鐵材料因具高的硬化性看到裂。變形裂是集中在多道銲之趾端部或根部因局部塑性變形而造成的。它可以說是趾端裂或根部裂。最後的是熱影響區及銲接金屬的微細裂可以在受到強拘束力下的角銲發生。
问 4: 冷裂是如何的發生及如何的防止? 答: 冷裂中,典型的根部裂是在特別的冶金學上及機械上的條件結合(1)銲道的硬化性,(2)在銲道中擴散氫的總量,(3)銲道接頭的拘束度,及(4)銲道的冷卻率度所發生的。當這些因素增加,則對銲道的根部裂更具敏感性。應化性取決於匹配的化學成分及銲道的冷卻速率。以較低的冷卻速率,就是較高的擴散氫也能從銲道逸出。拘束度是依銲接結構不同的型式而定:當然,是以結構構件的厚度為主要因素:構件較厚的具較高的拘束。冷卻速率依銲接的入熱量、板厚及預熱溫度而定。 為防止根部裂,使用的母材須為低硬化性(良好的銲接性),並選擇低擴散氫的銲材與考慮母材及銲材的型式以及銲接工件的厚度給予適當溫度的預熱。這類的對策也能給予如圖1所示其他冷裂一些防止的效果。除此之外,要防止層狀撕裂,母材須具備板厚方向充分的延性且含硫量要低。熱影響區及銲接金屬的微細裂也受到非金屬介在物的影響。 經比對,相信變形裂(它可能是根部裂或趾端裂)並非受到銲道擴散氫、溫度及強度的影響。為防止構件的變形,銲接接頭須作充分地拘束。(摘自神鋼-今日銲接雜誌2008VOL.11)
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