不锈钢焊接技术

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1、不锈钢焊接技术发布者：张本东发布时间： 2010-5-6 9:29:00内容摘要作者针对不锈钢的焊接特点进行了总结，使理论与实践达到了完美的结合，为以后的不锈钢焊接提供了重要的依据。正文文字大小： 大 中 小1、预防不锈钢热裂纹的主要措施：（ 1 ）严格控制焊接缝中杂质的含量，同时可在焊缝金属中加入硅、钛、钼等。（ 2 ）宜采用小直径焊条，小电流，快速焊和短弧焊；采用直流反接法，宜选用超低碳或能造成双相组织的焊条或焊丝。2、不锈钢用焊接夹具来控制焊接变形，当简体组装后，用夹具撑住待焊区，先焊外缝，待焊缝区冷却至室温后卸下夹具，内缝经清根后再焊。3、打底层采用 “一点 (或两点 ) “击穿断弧焊

2、的操作手法，平均燃熄弧的频率在80 90 次 min 。 断弧焊类似于无基值电流的脉冲焊法，平均热输入量小。熔池凝固快，减少过热区域和晶粒长大倾向。且单面焊双面成型难度大。采用“断弧焊法较为容易控制熔池成型。当前点熔池未完全结晶时，其偏析杂质又被后续熔池所熔化，吹向熔渣，偏析杂质较为弥散，断口无宏观缺陷。4、选用小直径焊条，小电流和小线能量的焊接规范参数。如板状平焊打底层用2.5mm焊条。焊接电流f=70 80A ；其余层次用3.2 焊条。 f=120 125A ，焊接线能量控制在1OKJ/cm以下。5、当更换焊条前，填满弧坑，并将电孤引向坡口边侧，熄弧于坡口面上。对于出现的弧坑缩孔和夹杂物富

3、集区。可用角向磨光机去除，将弧坑磨成缓坡形，确定无缺陷后，再燃弧接头焊接。6、焊道排列打乱结晶方向，使每条焊道的结晶中心偏离焊缝中心，避免了焊道中心杂质偏析物的区域聚集。操作上焊条不摆动，窄焊道，快焊速，多层多道焊。每道焊缝金属柱状结晶细化，优于宽焊层单道焊缝。7、每焊完一层 (或一道 )焊道，立即将试件置于水中冷却。逐层逐道水淬，缩短焊接接头的高温停留时闻，减少过热组织和晶粒粗化倾向；并缩短奥氏体不锈钢在550850度的敏化温度区间，提高其耐晶间腐蚀性能。8、不锈钢埋弧焊焊接工艺：焊接不锈钢时只有适当加快焊接速度，严格控制焊丝伸出长度。9、奥氏体不锈钢焊接磁性控制：通过采用Ar+ N2 混合

4、气体代替100 纯氩气钨极氩弧焊，并采用国产H00Cr21Nil0焊丝对 304L 材料进行焊接工艺试验，试验结果表明：(1)采用 100 纯氩弧焊，焊缝磁导率大于1 1，不能满足设计要求；(2)当氩气中加入一定比例的氮气后，焊后焊缝磁导率小于1 1，满足设计要求，进一步分析焊缝金相组织为奥氏体 +极少量铁素体；(3)当氮气量超过一定数量时，焊缝磁导率小于11，满足图纸要求，但是焊接过程不稳定，焊接过程中出现大量飞溅，焊缝易产生气孔；(4)只要控制氮气与氩气的体积比，完全可以保证焊缝磁导率小于1 1，并能获得良好的力学性能。(5)采用钨极 Ar+N2 混合气体保护焊代替氩弧焊切实可行， 各项指

5、标均能满足产品设计要求， 大大降低了焊材研制成本，且工艺性能良好。10 、奥氏体不锈钢射线检测底片分析（ 1 ）底片中间出现长条形阴影带。其原因主要是焊缝表面有明显的内凹槽。奥氏体不锈钢有比较大的线膨胀系数，若规范掌握不当，特别是电弧电压偏高，很容易造成焊缝中间内凹槽较深，可以采用角向砂轮将焊缝打磨成圆滑过渡，确消除内凹槽后，再进行射线探伤。（ 2 ）底片上出现点、线状、羽毛状阴影。这主要是焊缝结晶线、焊缝内部组织引起的。点、线状结晶线在焊缝外表明显可见。出现这些阴影时应同实物对照并与焊缝内部缺陷未焊透、气孔加以区别评定。关于焊缝内部组织引起的羽毛状阴影，根据底片在阴影最明显的试板上，取横截面

6、宏观金相试样试验，证明确系焊缝内部组织而引起的，并将该试板焊缝作力学性能试验，结果与其它试样一样，力学性能是良好的。11 、在焊接奥氏体不锈钢容器时，采用氩弧焊打底、埋弧焊盖面的工艺可获得背面焊缝的良好成形。12 、在焊接奥氏体不锈钢时，虽然埋弧焊具有焊接热输入大、焊接接头高温停留时间长的缺点但只要焊接工艺适当 ( 如焊缝背面水冷 ) ，就能获得优质的焊接接头。13 、焊接时应采用小电流、低电压、窄焊道，快速焊；打底焊时为保证与根部熔合良好，焊缝不能太厚，收弧时要成缓坡形；熄弧时应填满弧坑，如出现收缩孔或弧坑裂纹，必须用磨光机磨掉重焊。14 、兖州的反应釜是复合板的焊接，先焊2mm 不锈钢，后

7、焊 14mm 碳钢，然后不锈钢焊缝引起拉应力，出现了很多的裂纹（渗透）；是焊接规范不正确造成的，应先焊14mm 碳钢，后焊2mm 不锈钢，减小了应力集中。15 、熔融器的手工焊产生的裂纹是筒体组装应力和焊接规范不正确造成的。16 、不锈钢焊缝表面呈银白色和金黄色最好，蓝色次之，灰色不良，黑色最差。17 、晶间腐蚀：根据贫铬理论，焊缝和热影响区在加热到450 850度敏化温度区时在晶界上析出碳化铬，造成贫铬的晶界，不足以抵抗腐蚀的程度。其预防措施如下。(1)采用低碳或超低碳的焊材，例如牌号A002等；采用含钛、铌等稳定化元素的焊条，例如牌号A137 、A132等。(2)由焊丝或焊条向焊缝熔入一定

8、量的铁素体，形成元素， 使焊缝金属成为奥氏体铁素体的双相组织(铁素体一般控制在4 一12 )。(3)为防止焊接熔池过热，选用较小的焊接电流和较快的焊接速度，加快冷却速度。(4)对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊件进行焊后稳定化退火处理。18 、应力腐蚀开裂： 应力腐蚀开裂是焊接接头在特定腐蚀环境下受拉伸应力作用时所产生的延迟开裂现象。奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂是焊接接头比较严重的失效形式，表现为无塑性变形的脆性破坏。其预防措施如下。(1)合理制定成型加工和组装工艺，尽可能减小冷作变形度，避免强制组装，防止组装过程中造成各种伤痕(各种组装伤痕及电弧灼痕都会成为裂源，容易造成腐蚀坑)。(2)合理

9、选择焊材： 焊缝金属与母材应有良好的匹配，不产生任何不良组织，例如晶粒粗化及硬脆马氏体等。(3)采取合适的焊接工艺，保证焊缝成型良好，不产生任何应力集中或点蚀的缺陷，例如咬边等；采取合理的焊接顺序，降低焊接残余应力水平。(4)消除应力处理：焊后热处理，例如焊后完全退火或退火；在难以实施热处理时采用焊后锤击或喷丸等。(5)生产管理措施，介质中杂质的控制，例如液氨介质中的02 、 N2 、H20 等；液化石油气中的H2S ；氯化物溶液中的02 、Fe3+ 、Cr6+ 等；防蚀处理：例如涂层、衬里或阴极保护等；添加缓蚀剂。19 、焊缝金属的低温脆化：对于奥氏体不锈钢焊接接头，在低温使用时，焊缝金属的

10、塑韧性是关键问题。此时，焊缝组织中的铁素体的存在总是恶化低温韧性。其预防措施是通过选用纯奥氏体焊材和调整焊接工艺获得单一的奥氏体焊缝。20 、焊接接头的相脆化：焊件在经受一定时问的高温加热后会在焊缝中析出一种脆性的相，导致整个接头脆化，塑性和韧性显著下降。相的析出温度范围为650-8500C。在高温加热过程中，相主要由铁素体转变而成。加热时间越长，相析出越多。其预防措施如下。(1)限制焊缝金属中的铁素体含量(小于15 )；采用超合金化焊接材料，即高镍焊材。(2)采用小规模，以减小焊缝金属在高温下的停留时间。(3)对已析出的相在条件允许时进行固溶处理，使相溶入奥氏体。21 、不锈钢设备TIG 焊

11、要点及注意事项(1)采用垂直外特性焊接电源，直流焊接时采用正极性(焊丝接负极 ) 。(2)一般适用于6mm 以下薄板焊接，具有焊缝成型美观、焊接变形量小的特点。(3)保护气体为氩气，纯度为99 99 。当电流为 50 150A 时，氩气流量为 8 10L min ，当电流为150-250A 时。氩气流量为12-15L min 。(4)钨极从气体喷嘴伸出长度以4-5mm 为佳，在角焊等遮蔽性差的地方是2 3mm ，在开槽深的地方是5-6mm 。喷嘴至工作的距离一般不超过15mm 。(5)为防止焊接气孔的出现，焊接部位如有铁锈、油污等务必清理干净。(6)焊接电弧长度以 1-3mm 为佳，过长则保护效果不好。(7)对接打底时，为防止底层焊道的背面被氧化，背面也需要实施气体保护。(8)为使氩气很好地保护焊接熔池和便于施焊操作，钨极中心线与焊接处工件一般应保持80 85 度。填充焊丝与工件表面夹角应尽可能地小一般为10 度左右。(9)防风与换气，有风的地方，务请采取挡风措施，而在室内则应采取适当的换气措施。