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1、合肥通用职业技术学院2013届专科毕业论文合 肥 通 用 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 论 文题 目： 不锈钢的焊接性及焊接工艺的特点 系 别： 数控与材料工程系 专 业： 焊接技术及自动化 学 制： 姓 名： 指导教师： 二零一二年 十月 十三日指导教师评语及成绩：指导教师： 年 月 日摘 要奥氏体不锈钢比其他不锈钢具有更优良的耐腐蚀性、耐热性和塑性。奥氏体不锈钢焊接性能比较好。但如果焊接方法和工艺参数选择不当，仍可产生晶间腐蚀、裂纹等一些缺陷。为防止这些缺陷的产生，有必要了解产生的原因和防止方法，在生产中加以预防，便可获得优良的焊接接头。关键词；奥氏体不锈钢；晶间腐蚀；应力腐蚀；热
2、裂纹；焊接工艺特点目录摘要 .Abstract .第一章 不锈钢概述1.1 不锈钢概述第二章 奥氏体不锈钢的焊接性 2.1 奥氏体不锈钢的焊接性 . 2.2 晶间腐蚀 2.2.1 产生晶间腐蚀的原因.2.2.2 防止晶间腐蚀的措施. 2.3 应力腐蚀开裂 2.3.1 应力腐蚀开裂产生原因. 2.3.2 应力腐蚀开裂防止措施. 2.4 热裂纹 2.4.1 热裂纹产生原因. 2.4.2 控制热裂纹产生的措施. 2.5 焊缝成形不良 2.5.1焊缝成形不良产生原. 2.5.2 防止措施.第三章 奥氏体不锈钢的焊接工艺 3.1.1 奥氏体不锈钢的焊接工艺总结.参考文献致谢第一章 不锈钢概述1.1不锈钢
3、概述不锈钢是指含量高于的钢，在钢中的作用是能在钢的表面形成一层坚固致密的（）薄膜，使钢本身与大气或腐蚀介质隔离而免遭腐蚀。在此基础上，再加人一定数量的、等元素，则能形成具有特殊耐腐蚀性、抗高温氧化或具有一定高温强度等性能的各类不锈钢钢种。不锈钢按其显微组织不同可分为五类：铁素体型、马氏体型、奥氏体型、奥氏体铁素体型和沉淀硬化型不锈钢。奥氏体不锈钢通常在常温下的组织为纯奥氏体，也有一些为奥氏体少量铁素体，这种少量铁素体有助于防止热裂纹。奥氏体不锈钢因焊接性良好，在化工、石油容器等行业应用较为广泛。 第二章 奥氏体不锈钢的焊接性2.1奥氏体不锈钢的焊接性 由于奥氏体不锈钢含有较高的铬，可形成致密的
4、氧化膜，所以具有良好的耐蚀性。当含，含时，基本上可获得单一的奥氏体组织，故奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性、塑性、高温性能和焊接陛能。但为了全面保证焊接接头的质量，往往需要解决一些特殊的问题，如接头各种形式的腐蚀、焊接热裂纹、铁素体含量控制及相脆化等。2.2晶间腐蚀2.2.1产生晶间腐蚀的原因 晶问腐蚀发生于晶粒边界，所以叫晶问腐蚀。它是奥氏体不锈钢最危险的一种破坏形式，它的特点是腐蚀沿晶界深人金属内部，并引起金属机械性能和耐腐蚀性能的下降。奥氏体不锈钢在温度区间范围内停留一定时问后，则在晶界处会析出碳化铬，其中的铬主要来自晶粒表层，内部的铬如来不及补充，会使晶界晶粒表层的含铬量下降而形成贫铬区，
5、在强腐蚀介质的作用下，晶界贫铬区受到腐蚀就会形成晶间腐蚀。受到晶间腐蚀的不锈钢在表面上没有明显的变化，但在受力时会沿晶界断裂，几乎完全丧失强度。2.2.2 防止晶间腐蚀的措施 控制含碳量碳是造成晶间腐蚀的主要元素，含量越高，奥氏体晶界处形成的碳化铬越多，贫铬现象越严重，晶间腐蚀越大，所以焊接时采用含碳量小于的焊条，不会产生晶间腐蚀。进行固溶处理焊后将接头加热到，使碳化物重新溶解到奥氏体中，然后迅速冷却，稳定了奥氏体组织。另外，也可以进行保温的稳定化热处理使奥氏体晶粒内部的铬扩散到晶界，晶界处的含铬量重新恢复到大于，就不会产生晶间腐蚀。添加稳定剂在钢材和焊接材料中加入、等与碳的亲和力比铬强的元素
6、，能够与碳结合成稳定的化合物，从而避免在奥氏体晶界造成贫铬。如、钢，、焊丝等。改变焊缝的组织状态使焊缝由单一的奥氏体相改变为奥氏体加铁素体双相，在铁素体中扩散速度比在奥氏体中快，因此，铬在铁素体中较快地扩散到晶界，减轻了奥氏体体晶界贫铬现象。快速冷却因奥氏体钢不会出现淬硬现象，所以在焊接过程中加快冷却速度，缩短焊接接头在危险温度区的停留时间，以免形成贫铬区2.3 应力腐蚀开裂 2.3.1 应力腐蚀开裂产生原因 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。2.3.2 应力
7、腐蚀开裂防止措施合理制定成形加工和组装工艺，尽可能减小冷却变形度，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，都会成为的裂源，易造成腐蚀坑）。合理选择焊材。焊缝与母材应有良好的匹配，不产生任何不良组织，如晶粒粗化及硬脆马氏体等。采取合适的焊接工艺。保证焊缝成形良好，不产生任何应力集中或点蚀的缺陷，如咬边等；采取合理的焊接顺序，降低焊接残余应力。消除应力处理。焊后热处理，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2.4 热裂纹2.4.1热裂纹产生原因液相线和固相线距离大，凝固过程温度范围大，使低熔点杂质偏析严重，而且集中在晶界处。膨胀系数大，所以冷却收缩时
8、的应力也大。2.4.2控制热裂纹产生的措施控制焊缝金属组织，尽量使焊缝金属呈双相组织，铁素体的含量控制在以下。因为铁素体能大量溶解有害的、杂质。控制化学成分，应减少焊缝金属中的镍、碳、硫、磷含量，增加铬、钼、硅及锰等元素，可以减少热裂纹的产生。选用适当的焊条药皮类型。用低氢型药皮焊条可以使焊缝晶粒细化，减少杂质偏析，提高抗裂性。用酸性药皮焊条氧化性强，使合金元素烧损多，抗裂性下降，而且晶粒粗大，使热裂纹极易产生。采用适当的焊接规范和冷却速度。采用小规范，即小电流、快焊速来减少焊接熔池过热、快速冷却，以减少偏析，使抗裂性提2.5 焊缝成形不良 2.5.1焊缝成形不良产生原因奥氏体不锈钢焊接时，由
9、于焊缝中合金元素含量高，熔池流动性差，易造成焊缝表面成形不良。主要表现在根部焊道背面成形恶化及盖面焊道表面粗糙。焊缝表面成形不良对焊缝性能的影响在常温或高温工况下表现不明显，但在低温工况下，其成形不良所造成的应力集中，对焊缝低温性能的影响不亚于焊缝内部质量的影响。2.5.2防止措施对于焊缝成形不良以及焊接热影响区的晶问腐蚀问题，可以通过焊接工艺来加以解决。采用钨极氩弧焊打底、较小的焊接线能量，来控制热影响区处于敏化温度区间的范围第三章 奥氏体不锈钢的焊接工艺根据上述不锈钢的焊接特点，为保证接头的质量，应当采用以下焊接工艺：1焊前准备。必须清除可能使焊缝金属增碳的各种污染。焊接坡口和焊接区焊前应
10、用丙酮或酒精除油和去水。不得用碳钢钢丝刷清理坡口和焊缝表面。清渣和除锈应用砂轮、不锈钢钢丝刷等。焊条必须存放在干净的库房内。使用时应将焊条放在焊条筒内，不要用手直接接触焊条药皮。焊接薄板和拘束度较小的不锈钢焊件，可选用氧化钛型药皮焊条。因为这种焊条的电弧稳定，焊缝成型美观。对于立焊和仰焊位置，应采用氧化钙型药皮焊条。其熔渣凝固较快，对熔化的焊缝金属可起到一定的支托作用。气体保护焊和埋弧自动焊时，应选用铬锰含量比母材高的焊丝，以补偿焊接过程中合金元素的烧损。在焊接过程中，必须将焊件保持较低的层问温度，最好不超过。不锈钢厚板焊接时，为加快冷却，可从焊缝背面喷水或用压缩空气吹焊缝表面，但层问必须注意
11、清理，防止压缩空气污染焊接区。手工电弧焊时，应在焊条说明书规定的电流范围内选择焊接电流。由于不锈钢电阻值较大，靠近夹持端的一段焊条容易受电阻热的作用而发红，在焊至后半段焊条时应加快熔化速度，使焊缝熔深减少，但熔化速度太快又会造成未熔合和熔渣等缺陷。从保证接头的耐腐蚀性考虑，也要求选用较小的焊接电流，减少焊接热输入量，防止焊接热影响区的过热。在操作技术上应采用窄焊道技术，焊接时尽量不摆动焊条，在保持良好熔合的前提下，尽可能提高焊接速度。不锈钢焊件焊后一般不作消除应力处理。虽然在不锈钢的焊接中也存在较高的残余应力，但由于接头各区在焊后具有良好的塑性和韧性，使残余应力的有害影响显著减小。更重要的是消
12、除应力处理的温度范围正好处于不锈钢的敏化温度区，消除应力处理反而导致耐蚀性的降低。因此不锈钢焊件的焊后热处理的目的不应是消除接头的残余应力，而应是提高接头的耐蚀性。主要有固溶处理和稳定化处理。 总结通过采用以上焊接工艺，可提高奥氏体不锈钢的焊接质量。奥氏体不锈钢的焊接，对焊工的技能要求较高，因此焊工必须经培训考核后上岗操作，方能保证焊接接头的焊接质量及耐蚀性。 参考文献 致谢本课题在选题及研究过程中得到 老师的悉心指导。桂瑞峰老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。 老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却给以终生受益无穷之道。对 老师的感激之情是无法用言语表达的。 感谢数控与材料工程系系全体老师对我的培养，向他们表示诚挚的谢意和崇高的敬意。同时也感谢我的同学们三年来对我学习、生活的关心和帮助。
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