奥氏体不锈钢的焊接

奥氏体不锈钢的焊接（共9篇）

奥氏体不锈钢的焊接 篇1

一、引言

不锈钢按主要化学成分分类可分为三种, 铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬锰氮不锈钢。按组织分类有:奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体-奥氏体双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢。奥氏体不锈钢一般分为:18-8型奥氏体不锈钢、18-12Mo型奥氏体不锈钢、25-20型奥氏体不锈钢。

一般来说, 合金元素含量越多, 热导率λ越小, 而线膨胀系数α和电阻率μ越大, 奥氏体不锈钢的λ约为低碳钢的1/3, 其α比低碳钢大50%, 并随温度的升高, α的系数也相应提高。所以奥氏体不锈钢在焊接中常会引起较大的变形。

奥氏体不锈钢具有优良的焊接性, 而且同时有良好的耐腐蚀性并且低温下有很好的低温韧性。常用的焊接方法有焊条电弧焊, 埋弧焊, 氩弧焊。在压力容器制造中, 使用18-8型奥氏体不锈钢总是希望焊缝组织是单一的奥氏体组织, 但是为了确保焊缝金属有足够的抗结晶裂纹能力, 却希望焊缝组织含有少量δ铁素体。近年来随着全球液化天然气 (LNG) 消耗量大持续增长, 对于LNG设备的需求也在不断增长, 奥氏体不锈钢304L在用于设计温度-196℃低温环境中还有良好的低温冲击韧性。

奥氏体不锈钢焊接工艺要点:其焊接一定要合理控制焊接参数, 奥氏体钢热导率小, 热量不容易散失, 一般焊接所需的热输入比碳钢要低20%~30%。过高会造成焊缝开裂, 变形严重。一般采用较小的线能力和较快的焊速。焊接要有引弧板 (纵缝) , 不得在材料表面引弧, 运条要稳定, 短弧焊接, 不摆动, 直线运行, 快速焊接。为防止在450~850℃之间停留时间长而出现晶间腐蚀, 应严格控制层间温度, 必要时采取强制冷却措施。多层焊时, 每层要清渣, 严格控制层间温度, 等前道焊缝冷却后, 再焊接下层。

二、不锈钢压力容器的焊接方法

(一) 手弧焊。应选用碱性药皮焊条, 采用低碳焊条, 减少焊缝含碳量, 使焊缝成为γ+δ相奥氏体+铁素体组织。焊条电弧焊, 焊接电弧长度, 焊接普通钢时, 以2~4mm为佳, 而焊接不锈钢时, 以1~3mm为佳, 过长则保护效果不好。为防止焊接气孔之出现, 焊接部位如有铁锈、油污等务必清理干净。不锈钢手工电弧打底时, 由于焊条直径较粗, 熔池体积大, 焊工不易掌握, 易造成焊缝背部产生焊瘤、烧穿、末焊透及气孔等缺陷, 无法保证焊接质量。为避免上述缺陷, 不锈钢压力容器打底焊接宜采用小直径焊条Ф2.5、Ф3.2。填充盖面可以采用Ф3.2, Ф4.0焊条。Ф2.5mm焊接电流I=75~85A;Ф3.2mm焊接电流I=90~110A;Ф4.0mm焊接电流I=120~140A, 电弧电压为:U=21~23V, 直流反接。不锈钢填充前应仔细检查清理焊层, 彻底清理熔渣跟污物, 清理熔渣时不允许使用碳钢刷, 要用不锈钢刷或砂轮防止铁离子污染。电弧弧长应适宜, 密切注视熔池冷却, 防止气孔涌出。防止电流偏小否则容易造成电弧穿透力不够形成未焊透。电流偏大则容易造成烧穿, 熔池下坠形成焊瘤。合理控制焊接电流, 焊接电压, 焊接速度平稳。盖面焊点关键在于焊接成型美观, 均匀, 不咬边, 焊缝余高不得超标, 其中低温不锈钢容器不得有任何咬边。焊道宽度比坡口宽2~3mm, 焊缝超高部位可以打磨但是不应伤及母材并要求圆滑过渡。

(二) 氩弧焊。保护气体为氩气, 纯度为99.99%。当焊接电流为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。钨极从气体喷嘴突出的长度, 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。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。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°, 填充焊丝与工件表面夹角应尽可能地小, 一般为10°左右。氩弧焊 (TIG) : (直流正接) 焊丝Ф=2.4mm, I=90~100A, U=12~14V, 焊速约150mm/min.。氩弧焊在不锈钢压力容器制造中用于打底焊或薄壁小直径容器的焊接。氩弧焊打底时, 施焊时氩气要始终充于焊缝, 施焊过程中要严格控制融孔直径在2.5~3mm, 并保证钨极在不同角度均匀调整, 并垂直容器轴心。收弧时, 填充焊丝不应使焊缝过高, 以利接头, 也不应该太薄防止弧坑裂纹。中断时应将焊缝末端重新溶化并重复5~10mm, 且形成圆滑过渡。

(三) 埋弧焊。奥氏体不锈钢压力容器生产中, 埋弧焊是效率远远高于手弧焊跟氩弧焊的方法。但是奥氏体不锈钢埋弧焊时, 由于焊接电流密度大, 热量集中, 因此形成的弧坑也较大, 并且熔池厚度也增大, 在局部间隙的较大处很容易烧穿, 因此在施焊过程中需要在焊件背面采取一定的工艺措施, 以防烧漏。常用方法是采用手弧焊封底, 并用纯铜板垫、永久垫和焊剂垫等。通过焊接工艺评定确定相关工艺参数, 经过评定试验发现各项参数均达到合格。

奥氏体不锈钢焊接中容易出现热裂纹, 为了防止奥氏体铬镍钢焊接接头的热裂纹, 可从冶金和工艺两方面采取措施。

三、防止不锈钢焊接产生热裂纹的措施

(一) 冶金措施。一是奥氏体铬镍钢焊接接头中的热裂纹, 无论是结晶裂纹、液化裂纹, 还是高温低塑性裂纹都与材料本身所含的低熔点共晶体的偏聚及晶界物理和化学不均一性有关, 因此防止热裂纹产生的根本措施是严格控制不锈钢母材和焊接材料中的C、S、P、Si等杂质元素, 提高材料本身的纯净度。二是调整焊缝金属的合金成分, 使其形成含δ-铁素体3%~8%的奥氏体+铁素体双相组织。焊缝金属中铁素体体积分数控制在6%~10%, 可获得无裂纹的焊缝。但铁素体体积分数不宜大于10%, 否则会在焊后的加热过程中转变成δ-相而使焊缝金属变脆。不过在LND低温容器中, 为了获得更高的冲击韧性, 把焊缝中铁素体含量控制在2%以下。可以同时满足-196℃低温时候, 奥氏体不锈钢的冲击功大于31J, 又要侧向膨胀量大于0.38mm。

(二) 工艺措施。第一, 合理设计坡口形状和几何尺寸, 规定合适的接头装配间隙, 降低母材在焊缝金属中的比率;第二, 正确调整焊接规范参数适当地提高电弧电压和焊接速度, 降低焊接电流, 以增大焊缝的成型系数, 形成向上共生结晶的焊缝形状;第三, 减小焊接线能量, 控制层间温度外加冷却措施, 以提高焊缝金属初次结晶的速度, 减弱焊缝金属晶间偏析的程度。

通过以上措施, 奥氏体不锈钢焊接的热裂纹问题大大降低, 就是偶尔出现的热裂纹也是基本由焊工操作不当所致。

摘要：通过对奥氏体不锈钢的焊接性进行分析, 根据压力容器的制作特点, 制定了埋弧焊, 氩弧焊, 手弧焊三种焊接方法。完善了不锈钢压力容器焊接工艺并应用于产品制造, 取得了良好的效果。

关键词：奥氏体不锈钢,焊接性,手弧焊,氩弧焊,埋弧焊

参考文献

[1]李亚江主编.焊接冶金学[M].北京:机械出版社, 2006

[2] (美) 利波尔德.不锈钢焊接冶金学及焊接性[M].北京:机械工业出版社, 2008

[3]王宗杰主编.熔焊方法及设备[M].北京:机械工业出版社, 2007

奥氏体不锈钢的焊接 篇2

关键词：奥氏体不锈钢；真空冶炼炉；焊接缺陷；产生原因 ；防治措施

引言

不锈钢是不锈耐酸钢的简称，按合金元素和显微组织不锈钢可分成五种类型：马氏体钢；铁素体钢、奥氏体钢、沉淀硬化钢；双相钢。其中奥氏体不锈钢是在铬含量为18%的铁素体型不锈钢中加入Ni、Mn、N等奥氏体形成元素而获得的钢种系列，它是目前工业上应用最广的不锈钢，被广泛应用于化工容器、食品工业和机械设备中，真空冶炼炉普遍采用奥氏体不锈钢作为炉体材料。

1.奥氏体不锈钢的焊接缺陷

1.1.晶间腐蚀

产生在晶粒之间的腐蚀，其导致晶粒间的结合力丧失，强度几乎完全消失，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂。

1.1.1.产生原因

根据贫铬理论，焊缝和热影响区在加热到450～850℃敏化温度（危险温度区）时，由于 Cr原子半径较大，扩散速度较小，过饱和的碳向奥氏体晶粒边界扩散，并与晶界的铬化合物在晶界形成Cr23C6，造成贫铬的晶界，不足以抵抗腐蚀的程度。

1.1.2. 防止措施

1.1.2.1.控制含碳量 采用低碳或超低碳（W（C）≤0.03%）不锈钢焊接焊材。。

1.1.2.2.添加稳定剂 在钢材和焊接材料中加入Ti、Nb等与C亲和力比Cr强的元素，能够与C结合成稳定碳化物，从而避免在奥氏体晶界造成贫铬。常用的不锈钢材和焊接材料都含有Ti、Nb，如1Cr18Ni9Ti、E347-15焊条、H0Cr19Ni9Ti焊丝等。

1.1.2.3. 采用双向组织 由焊丝或焊条向焊缝中熔入一定量的铁素体形成元素，如 Cr、Si、AL、 MO等，以使焊缝形成为奥氏体+铁素体的双相组织，因为Cr在铁素体内扩散速度比在奥氏体中快，因此Cr在铁素体内较快的向晶界扩散，减轻了奥氏体晶界的贫铬现象。一般控制焊缝金属中铁素体含量为5%～10%，如铁素体过多，会使焊缝变脆。

1.1.2.4.快速冷却 因为奥氏体不锈钢不会产生淬硬现象，所以在焊接过程中，可以设法增加焊接接头的冷却速度，如焊件下面用铜垫板或直接浇水冷却。在焊接工艺上，可以采用小电流、大焊速、短弧、多道焊等措施，缩短焊接接头在危险温度区停留的时间，以免形成贫铬区。

1.1.2.5.进行固溶处理或均匀化热处理 焊后把焊接接头加热到1050～1100℃，使碳化物又重新溶解到奥氏体中，然后迅速冷却，形成稳定的单相奥氏体组织。另外，也可以进行850～900℃保温2h的均匀化热处理，此时奥氏体晶粒内部的Cr扩散到晶界，晶界处Cr量又重新达到了大于12%，这样就不会产生晶间腐蚀了。

1.2.热裂纹

奥氏体不锈钢在焊接时热裂纹是比较容易产生的缺陷，包括焊缝的纵向和横向裂纹、火口裂纹、打底焊的根部裂纹和多层焊的层间裂纹等，特别是含镍量较高的奥氏体不锈钢更容易产生。

1.2.1.产生原因

1.2.1.1.奥氏体不锈钢的液、固相线的区间较大，结晶时间较长，且单相奥氏体结晶方向性强，所以杂质偏析比较严重。

1.2.1.2.导热系数小，线膨胀系数大，焊接时会产生较大的焊接内应力（一般是焊缝和热影响区受拉应力）。

1.2.1.3.奥氏体不锈钢中的成分如C、S、P、Ni等，会在熔池中形成低熔点共晶。例如， S与Ni形成的Ni3S2熔点为645℃，而Ni- Ni3S2共晶体的熔点只有625℃。

1.2.2.防止措施

1.2.2.1.采用双相组织的焊缝 尽量使焊缝金属呈奥氏体和铁素体双相组织，铁素体的含量控制在3～5%以下，可扰乱奥氏体柱状晶的方向，细化晶粒。并且铁素体可以比奥氏体溶解更多的杂质，从而减少了低熔点共晶物在奥氏体晶界的偏析。

1.2.2.2.焊接工艺措施 在焊接工艺上尽量选用碱性药皮的优质焊条、采用小线能量，小电流、快速不摆动焊，收尾时尽量填满弧坑及采用氩弧焊打底等，可减小焊接应力和弧坑裂。

1.2.2.3.控制化学成分 严格限制焊缝中 S、P等杂质含量，以减少低熔点共晶。

1.3.应力腐蚀开裂

金属在应力和腐蚀性介质共同作用下，发生的腐蚀破坏。应力腐蚀最大特点之一是腐蚀介质与材料的组合上有选择性。容易引起奥氏体不锈钢应力腐蚀主要是盐酸和氯化物含有氯离子的介质，还有硫酸、硝酸、氢氧化物（碱）、海水、水蒸气、H2S水溶液、浓NaHCO3+NH3+NaCl水溶液等介质等。

1.3.1.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。

1.3.2.防止措施

1.3.2.1.合理制定成形加工和组装工艺 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。

1.3.2.2.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。

1.3.2.3.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，例如，避免十字交叉焊缝，Y形坡口改为X形坡口、适当减小坡口角度、采用短焊焊道、采用小线能量。

1.3.2.4.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.结 语

为了保障真空冶炼炉用奥氏体不锈钢的焊接质量，需要综合分析奥氏体不锈钢的焊接性能，根据具体产生的缺陷，分析其产生的原因，采取针对性的措施，以保证获得高质量的焊接接头。

参 考 文 献：

[1]张其枢，堵耀庭.不锈钢焊接[ M ] .北京：机械工业出版社.2004.

[2]张兰. 我国不锈钢焊接工艺研究现状及进展.山西冶金，2007（2）：1～5

[3]陈剑虹主编 焊接手册（第2卷）材料的焊接[M] 北京：机械工业出版社，2001.8.

[4]英若采主编 熔焊原理及金属材料焊接[M] 北京：机械工业出版社，2005.

奥氏体不锈钢的焊接 篇3

随着水利水电事业的迅猛发展, 水利水电钢闸门新材料、新技术、新工艺日益得到广泛的应用, 而作为奥氏体不锈钢由于其具有很好的高温和低温性能以及优良的耐腐蚀性能, 在水利水电钢闸门关键部位使用均可得到良好的效果, 目前在闸门埋件中使用的最为广泛, 除个别重污染水利工程闸门面板采用复合钢板外, 由于其价格因素, 至今在钢闸门门体上还未得到广泛的应用。

虽然奥氏体不锈钢具有很好的高温和低温性能以及优良的耐腐蚀性能, 但如果忽视其理化指标或缺乏可靠的保证焊接质量的工艺措施, 便会出现奥氏体不锈钢经焊接后产生的一系列质量问题, 笔者经数年的钢闸门制造经验及普遍存在的问题, 提出解决及控制质量的方法和措施。

2 奥氏体不锈钢的焊接特性

在不锈钢焊接中, 常遇到的大都是铬镍奥氏体不锈钢的焊接 (水利工程钢闸门常用不锈钢材料为1Cr18Ni9Ti) , 铬镍奥氏体不锈钢焊接性能较好, 但当焊接工艺选择不当时, 容易出现热裂纹或在使用中产生晶间腐蚀等缺陷。

2.1 晶间腐蚀

焊缝在450~850℃温度区间停留或在焊接热循环下, 加热至450~850℃的热影响区内, 奥氏体不锈钢中的碳和铬形成碳化铬, 使晶粒边界处贫铬, 丧失耐腐蚀能力。晶间腐蚀的特点:外观仍有金属光泽, 但晶粒已失去联系, 几乎完全丧失了强度, 敲击时失去金属声音, 钢质变脆且表面硬化。一般认为:650℃为晶间腐蚀敏感温度, 在奥氏体不锈钢焊接时, 晶间腐蚀可以发生在热影响区, 也可以发生在焊缝表面或融合线上。

2.2 热裂纹

焊接奥氏体不锈钢时, 焊缝或近缝区会产生裂纹, 其原因为:

a.奥氏体不锈钢导热系数小而线膨胀系数大, 在焊接局部加热和冷却的条件下, 焊接接头在冷却过程中可形成较大的拉应力。b.奥氏体不锈钢焊缝易形成方向性极强的粒状晶组织, 有利于低熔点杂质的偏析, 易形成晶间液态夹层, 增大热裂倾向。c.奥氏体不锈钢焊缝, 在650~850℃停留时间过长, 也有可能象铁素体不锈钢一样, 析出一种硬脆 (HRC≥60) 、无磁性的金属化合物 (主要成分是铁和铬及少量的镍) , 由于这种脆性相析出, 割断了晶间的联系, 使该处的塑性和韧性严重降低, 造成焊区及热影响区硬度提高, 而且抗晶间腐蚀能力也有所下降。

2.3 奥氏体不锈钢的焊接工艺要点

2.3.1 焊前准备。

水工钢闸门埋件大多采用复合钢板或采用厚度4mm的不锈钢板与埋件结构件组合焊接, 复合钢板或不锈钢板应根据各自的厚度开出各自的坡口, 坡口可以采用机械加工、等离子切割、碳弧气刨等方法加工。为了避免焊接时碳和杂质进入焊缝, 焊前应将焊缝两侧清理干净并用丙酮擦洗, 然后涂上白垩粉, 以免钢材表面被飞溅金属附着和划伤。

2.3.2 焊条的选择。

不锈钢焊条有酸性钛钙型焊条和碱性低氢型焊条两种, 钛钙型不锈钢焊条用的较多, 低氢型不锈钢焊条的抗热裂性能较高, 但抗腐蚀性稍差, 根据焊接经验, 1Cr18Ni9Ti不锈钢焊接, 推荐采用奥132及奥137焊条。

2.3.3 焊接工艺要点。

a.为了防止焊接接头在危险温度范围内 (450~850℃) 停留时间过长而产生贫铬区, 防止接头过热产生热裂纹, 焊接铬镍不锈钢要采用小电流快速焊。为避免基本金属过热和加强溶池保护, 施焊时要用短弧焊, 焊条不做横向摆动, 以窄焊道拖焊为宜。b.焊接电流要比低碳钢降低20%左右, 电流与焊条直径之比不超过25~30安/毫米, 而低碳钢焊接时不小于40~50安/毫米, 起焊时不能随便在钢板上引弧, 施焊中运条要稳, 收弧时应填满弧坑。c.为了防止热裂纹和晶间腐蚀, 条件允许时可以采取强制冷却 (例如水冷、吹压缩空气等) 措施, 控制层间和焊后温度, 尽量减少在450~850℃的停留时间。

2.4 焊后处理

2.4.1 固溶 (或奥氏体化) 处理。

将焊接接头加热到1050~1100℃, 因在这个温度下析出的碳又重新溶入奥氏体中, 然后急冷便得到稳定的奥氏体组织, 经过这种处理后消除贫铬层以此避免晶间腐蚀。

2.4.2 均匀化处理 (或称稳定化退化) 。

将焊接接头加热至850~900℃保温2小时, 使奥氏体晶粒内部的铬有充分的时间扩散到晶界, 使晶界处含铬量又恢复到大于临界值 (12%) , 从而避免产生晶间腐蚀。

焊后处理并经检验论证合格后方可进入闸门或埋件的下道工序, 在下道工序进行中, 应严格控制焊接接头再次进入450~850℃的危险温度中, 避免再次产生热裂纹及晶间腐蚀等缺陷。

2.5 奥氏体不锈钢焊后缺陷及质量评定方法

奥氏体不锈钢在焊接过程或焊后出现的一些质量缺陷如在使用前未进行质量评定, 可能发生的一些问题如下:a.焊接接头会在焊缝及近缝区产生热裂纹, 该裂纹的存在将大大减弱焊缝的强度, 在交变应力下可产生断裂。b.焊接接头在大气及介质接触下, 在热影响区、焊缝或溶合线上由于晶粒边界处贫铬, 奥氏体不锈钢在上述区域内丧失耐腐蚀能力。c.采用复合钢板制作的结构件若奥氏体不锈钢板厚度参与强度计算, 由于其焊接缺陷的存在, 将会对结构件的强度产生危害。

由于奥氏体不锈钢焊接接头可能产生的质量缺陷对产品质量的影响, 因此笔者根据奥氏体不锈钢的焊接特性, 提出一些在实际质量控制中简单易行且一般金属结构制造厂均有条件进行质量评定的方法。

2.5.1 机械性能试验法。

结合焊接工艺评定进行常规机械性能试验, 直至达到稳定的工艺参数, 对无均匀化处理 (或称稳定化退化) 设备的制造厂, 在工艺参数无法满足焊后质量要求时, 应优先考虑固溶 (或奥氏体化) 处理。

2.5.2 硬度试验法。

奥氏体不锈钢在出厂前钢材已进行均匀化处理 (稳定化退火) , 仍以1Cr18Ni9Ti为例, 其原材料硬度值均为HB≤185, 奥氏体不锈钢经焊接后, 在其溶合线、热影响区及焊缝处进行硬度检测, 其硬度值均应以HB≤185为质量评定依据, 超出此值 (有时为标准值的2~3倍) 均应进行焊后处理, 以确保奥氏体不锈钢接头的机械性能, 避免产生晶间腐蚀, 以此提高产品的使用性能及寿命要求。

2.5.3 焊缝外观检验。

所有焊缝均应清理干净后采用5~10倍放大镜仔细进行焊缝热裂纹检查, 发现裂纹应按相关规范要求进行处理。

2.5.4 大型及重点工程钢闸门的关键部位其奥氏体不锈钢焊接接头应按国家标准进行耐腐蚀性能试验。

参考文献

[1]电焊工工艺学[M].北京:科学普及出版社.

奥氏体不锈钢的焊接 篇4

关键词：晶间腐蚀；换热管；质量控制

1、引言

XX公司不锈钢管分厂，产品已逐渐转向无缝奥氏体不锈钢换热管的生产之中， 换热管作为特种设备的主要受压元件，使用条件相当恶劣，高温、高压、低温、腐蚀等，不锈钢管分厂依据“TSG Z0004 特种设备制造、安装、改造、维修质量保证体系基本要求”及其相关法律法规、技术规范等特种设备行业的要求，建立了压力管道元件质量保证体系，旨在保证换热管在生产全过程的质量控制目标。

2、换热管质量数据统计分析

笔者在该公司分厂跟踪了2013年1-6月无缝奥氏体不锈钢换热管的整体质量检验情况，搜集了相关质量检验数据，并作了全面统计，不锈钢换热管一共包括9种规格，主要生产的牌号为022Cr19Ni10，从统计中发现：许多月份的质量合格率均超过90%，有的甚至高达97%以上，但是，也发现了不少问题，一些是质量突然出现异常，一些是整体质量偏低，现将所发现的问题总结如下：

⑴ 不同规格的产品，质量合格率存在明显差异。

⑵ 某些规格的产品在1月份出现合格率下降。

⑶ 某一相同规格的产品在不同时间的合格率出现较大波动。

将以上9种规格的质量统计数据转化为曲线图显示，如下图2.1所示：

由上图可看出φ10.2×2，φ26.7×2.11，φ33.7×1.6三种规格的质量合格率明显低于其余规格，尤其是φ10.2×2的换热管， 4月、6月的质量合格率低至45%以下，2月份φ26.7×2.11的换热管也低至45%以下，这三种规格的质量合格率远远低于公司质量控制目标，质量合格率的波动性都非常之大，质量极为不稳定，不可能提供给用户得以信赖的产品。

3、 晶间腐蚀—换热管的主要缺陷

将上述9种规格的换热管在上半年所发生的不符合项按照缺陷类别进行了调查统计，产生的缺陷类别如下图3.1所示：

从上图就可清晰地看出在所有类别的缺陷之中，占据比例最大的就是换热管的晶间腐蚀不合格，达到51%，占据了整个缺陷比例的一半以上。以上分析可以看出，若是解决了晶腐不合格的问题，才有可能达到批量生产的目的，才有可能保证质量的相对稳定。

4、晶间腐蚀质量问题原因分析

4.1晶间腐蚀的原理

晶间腐蚀是18 - 8型奥氏体不锈钢常发生的一种局部腐蚀。不锈钢发生晶间腐蚀时，金属外形几乎不发生任何变化，但是晶粒间的结合力却有所下降，使钢的强度、塑性和韧性急剧降低；如果遇有内外应力的作用，轻者稍经弯曲便可产生裂纹，重者敲击即可碎成粉末。晶间腐蚀在设备运行过程中不易检测，常造成设备的突然破坏，危害性极大。据统计，这类腐蚀约占总腐蚀类型的10.2% 。

晶间腐蚀的机理， 主要有“贫Cr 理论”和“晶间区偏析杂质或第二相选择性溶解理论”等，对于制管过程，在原料成分控制合理，尤其是S、P杂质严格控制其含量的基础上，晶间附近“贫铬”是导致不锈钢管晶间腐蚀的主要原因。

4.2 晶间腐蚀质量问题影响因素

考虑到影响换热管耐晶间腐蚀性能的重要工序是热处理及酸性去油，因此整个分析重点是针对电炉热处理、辊道炉热处理和保护气氛光亮热处理三个方向，找到并选取其“重要因素”，分别研究“机”--热处理设备、“法”--热处理工艺、去油条件、酸洗时间等对产品耐晶间腐蚀性能的影响。

1、热处理设备的影响

通过一系列的试验发现，换热管对表面提出了更高要求，一般以光亮管的形式交货，因此，几乎所有的换热管都是在保护气氛光亮热处理炉中进行固溶处理，所做的调查分析也验证了在该炉中热处理发生晶间腐蚀不合格的几率的确升高了许多。从2013年上半年换热管的质量统计数据来看，问题也的确于此，说明保护气氛光亮热处理设备是影响晶腐不合格很重要的原因之一，且深层次的原理是因为光亮热处理的保护气氛存有残余氨，分解出氢气与氮气，氮气是造成晶腐不合格的直接原因。

2、去油的影响

去油的方式对晶腐没有直接影响，主要原因在于去油的时间，去油时间的延长对钢管的腐蚀进一步加剧。

3、冷却速度的影响

从调查中发现出冷却速度的快慢对晶间腐蚀也有直接的影响，当冷却速度过慢，尤其是当进入晶腐敏感区时，内外壁很容易发生沿晶腐蚀，当冷却速度达到一个临界值时，则可避免该现象的发生。

5、晶间腐蚀质量问题的建议性纠正措施

1. 增加对“料”（荒管金相组织）的检查

提高钢管的抗腐蚀性能，关键在于控制含铬化合物的析出，在实际生产中，有必要增加对荒管的检查，若发现荒管中有含铬化合物析出，需增加对荒管的固溶处理，这样做可为后续道次中含铬化合物的析出控制提供有力保障，否则寄希望于成品管道次或成品管前一道次的弥补措施，将会遇到由于晶粒的异常长大带来的更大实际困难，甚至会影响到最终成品管的力学性能。

2. 对“法”进行改进，即严格控制去油的时间

为彻底去油，在实际生产过程中通过增加酸洗去油后的中和和温水浸泡环节，可有效增加去油效果。另外，如果在中和后、溫水浸泡后每支钢管都采用倾斜式高压水冲洗，会更有效地将吸附在管内壁的残余油脂清除出来，这样就可不用长时间将钢管浸泡在去油液中，可有效控制去油时间。

3.加强对“机”（制造设备、设施）的定期检查、检测

对关键设备热处理要定期检查控温的精确性，因为一旦热处理温度出现大的波动，对产品质量的稳定性有很大的影响，另外还可能产生新的问题。

对热处理冷却水要定期检测，及时更换新水。从以前的测试结果来看，长时间使用后循环冷却水中，水质呈酸性，主要是酸洗去油环节的残酸导致；另外，水中各种杂质离子超标，尤其是Cl离子严重超标，是正常自来水中的几十倍。经过热处理的钢管，其加工应力虽基本消除，但仍有一部分的残余应力存在，酸性冷却水中Cl离子对有残余应力存在的钢管及钢管某些部位产生应力腐蚀，从而会导致和加剧晶间腐蚀。

4.光亮热处理炉气氛的提纯

光亮热处理的不足，就是气氛的纯度要求较高，因为残余氨的超标，会引起渗氮，从而影响钢管的耐晶间腐蚀性能。因此，要经常对设备进行维护和检测，以避免残余氨超标对钢管质量的影响。

6、 结论

本文系统介绍了该公司不锈钢管分厂无缝奥氏体不锈钢换热管批量化生产过程中所发生的质量问题，通过调查与分析，得到如下结论：

（1）通过搜集换热管的相关质量数据，确认导致换热管批量化生产质量合格率较低的主要原因是晶间腐蚀质量问题。

（2）研究不锈钢管晶间腐蚀原理，结合换热管实际生产状况，寻找出晶间腐蚀所产生的深层次原因，即：热处理保护气氛、热处理冷却速度、酸洗去油工艺的影响。

（3）通过加强对换热管原材料的金相检查，加强酸洗去油的质量控制，加强制造设备的定期检查，加强光亮热处理炉气氛的提纯，验证换热管的质量合格率是能够得到明显提升的。

参考文献：

[1] 魏宝明.金属腐蚀理论及应用[M].北京：化学工业出版社，1984，156

[2] 王荣滨，18-8型奥氏体不锈钢的晶间腐蚀[J].上海钢研2003，（2）：19

奥氏体不锈钢的焊接 篇5

奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性,因而广泛的应用于核电站设备、蒸汽发电厂及石油化工行业中。但因奥氏体不锈钢焊接接头组织发生变化而使奥氏体不锈钢容器的失效事故不断重复的发生,因此探讨不锈钢的焊接接头组织与耐腐蚀性关系显得相当重要[1~3]。

奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性下降主要是因为焊接接头的三个部位出现晶间腐蚀现象:一是焊缝区的晶间腐蚀,二是HAZ敏化区的晶间腐蚀,三是熔合区的晶间腐蚀(刀蚀)。在同一个奥氏体不锈钢焊接接头上三种晶间腐蚀并不能同时出现,这取决于焊接接头的组织与成分[4~6]。

1 实验材料及方法

1.1 实验材料

焊接母材选用奥氏体不锈钢1Cr18Ni9,其化学成分如表1所示;焊条采用A102,其化学成分如表2所示。

1.2 实验方法

1.2.1 焊接实验

实验采用的焊接工艺参数如表3所示。

1.2.2 热处理实验

热处理实验按表4和表5的热处理工艺参数。

1.2.3 电化学腐蚀实验

利用HDV-7C晶体管恒电位仪,在恒电流条件下,形成三电极电解池,在腐蚀介质为5%Na Cl溶液(5g Na Cl+95ml H2O)中测定金属的阳、阴极极化曲线。由阳、阴极极化曲线反向切线与初始稳定电位水平线的交点来确定腐蚀电流密度lgik,并求得金属腐蚀电流icorr。通常材料的腐蚀电流越大其腐蚀速度越快,因而材料的耐腐蚀性能就越差[7,8]。

2 实验数据与结果分析

2.1 晶粒度评定

2.1.1 母材晶粒度评定

2.1.2 焊接接头晶粒度评定

表7为奥氏体不锈钢1Cr18Ni9焊接接头晶粒度评定级别。

2.2 极化曲线

根据电化学腐蚀实验,测得恒电流极化曲线如图1、图2所示。

由极化曲线可以确定出金属试样的腐蚀电流密度lgik,并计算出腐蚀电流icorr,如表8和表9所示。

从表8可见,对于母材奥氏体不锈钢1Cr18Ni9,在不同热处理后A1晶粒度最小,其腐蚀电流为255.764m A,而A0的晶粒度最大其腐蚀电流也大为8941.21m A。说明晶粒度越大材料的腐蚀速度越快。从表9可见,焊接接头的腐蚀电流变化规律较复杂,焊接接头包括热影响区、熔合区及焊缝区,而热影响区的晶粒度较小,熔合区与焊缝的晶粒度较大,因此焊接接头的腐蚀速度取决于焊接接头的熔合区和焊缝区的晶粒度。从表9数据比较B3、B0和B2,其晶粒度分别为9级、11级和12级。腐蚀电流为13.854m A、31.377m A和76.329m A。如果不计母材和热影响区的影响,由于熔合区晶粒度的状态相当,因此可以认为焊接接头的腐蚀速度只与焊缝区的晶粒度有关,晶粒度越大,腐蚀电流越大,腐蚀速度就越快,因而材料的耐腐蚀性就越差。表9数据也出现异常现象,如B1的晶粒度为11级,而B5的晶粒度为5级,其腐蚀电流分别为5.795m A和455.61m A。表明焊接接头耐腐蚀性除了与晶粒度有关外还与热处理工艺有关。

3 结束语

1)影响奥氏体不锈钢1Cr18Ni9及其焊接接头耐腐蚀性因素与奥氏体晶粒度大小有关,晶粒度越大晶粒越细小,奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀性就越差。

2)奥氏体不锈钢1Cr18Ni9采用A102焊接完以后,其焊接接头经350℃热处理后的耐腐蚀性最好。

摘要：本文主要对奥氏体不锈钢1Cr18Ni9的焊接接头进行了不同的热处理,并根据GB/T 6394-2002中晶粒度大小评级图评定出了各区域的晶粒度;然后利用恒电流法测定了焊接接头的腐蚀电流密度。实验结果表明,焊接接头的焊缝和熔合区的晶粒度越大,腐蚀电流就越大,腐蚀速度也越大,材料的耐腐蚀性就越差。

关键词：奥氏体不锈钢,热处理,晶间腐蚀

参考文献

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奥氏体不锈钢的焊接 篇6

我单位承接一台换热产品, 筒体材质为Q345R, 管板带颈材质为06Cr18Ni11Ti, 板厚均为10mm, 直径为500mm, 需做焊接工艺评定并编制焊接工艺文件。

本文认为根据产品结构, 容器筒体最后一条环向焊缝, 必须采用钨极氩弧焊打底且反面进行充氩保护, 焊条电弧焊封面, 这样才能保证该焊接接头的合格率, 同时对焊接材料的选择、异种钢接头线能量的控制, 进行了分析, 并制订合理的焊接工艺去指导生产。

1 异种钢焊接所存在的问题

1.1 焊接性问题

在异种钢焊接过程中, 可能遇到焊缝热裂纹、热影响区裂纹、冷裂纹等。

1.2 异种钢焊接接头早期失效问题

异种焊接接头普遍存在早期失效问题, 早期失效可能是碳原子的扩散, 会造成碳化铬, 也可能是由于膨胀系数相差太大导致接头的应力较高造成的。

1.3 焊接材料的选择问题

一般情况下, 焊接材料选择可有以下几种方案:

(1) 采用奥氏体焊材; (2) 高匹配焊材; (3) 低匹配焊材; (4) 两种合金元素介于两种之间的中匹配焊材。

2 所用的材料及性能介绍

2.1 钢材

本试验项目的材料, 分别为国产的06Cr18Ni11Ti (奥氏体不锈钢) 、Q345R (低合金钢, 晶间组织为珠光体材料) 。

2.2 性能特点

06Cr18Ni11Ti不锈钢的导热率较小, 而膨胀系数较大, 约为α=2.1×10-6mm/℃。焊接过程中膨胀和收缩比较严重, 会引起较大的变形, 冲击韧性好, 常温抗拉强度与Q345R基本相同, 该钢具有良好的耐腐蚀性能, 较高的温度持久强度。

2.3 焊接性能

2.3.1 06Cr18Ni11Ti不锈钢焊接时注意以下问题

(1) 合金元素的烧损

这类钢合金元素含量较高, 焊接时合金元素铬烧损严重, 会使钢的强度和抗氧化性明显下降, 所以必须控制熔化区的高温停留时间。

(2) 热裂纹

这种钢膨胀系数较大, 焊接接头残余应力较高, 焊接时会有较大的热裂纹倾向。

(3) 组织粗化

由于奥氏体没有二次结晶, 焊接热循环过程中晶粒得不到细化, 高温时形成的粗大奥氏体组织会停留到常温和以后使用过程中造成晶界弱化现象。

2.3.2 Q345R焊接时注意以下问题

(1) 焊缝中的热裂纹; (2) 热影响区液化裂纹; (3) 冷裂纹。

综上所述, 以上问题要得到彻底解决, 焊接需要尽量采用小线能量, 高温停留时间要严格控制, 冷却速度较快为好。所以焊接06Cr18Ni11Ti与Q345R异种钢时宜采用小电流, 快速度, 多层多道焊的焊接规范。

2.4 焊接材料

采用H12Cr24Ni13焊丝和A302焊条焊接异种钢主要问题是焊接接头出现热裂纹、气孔、夹渣、未焊透等缺陷, 要防止缺陷产生, 必须在工艺上采取以下措施:

2.4.1 能够承受母材的稀释而不产生裂纹、气孔夹杂物以及有害的气层间化合物。

2.4.2 形成的焊缝其组织和性能保持稳定, 在使用条件下又不会产生元素的迁移、脆性相、析出等不良现象。

2.4.3 具有与母材相适应的物理性能, 如线膨胀系数应介于二母材之间, 热导率和电导率尽可能相近等。

2.4.4 所形成的焊缝金属在使用条件下其强度和塑性至少与二母材中的一种相同, 其耐腐蚀性能也应等于或超过二母材的耐蚀性能。在具体选择中遇到二母材熔化温度相差太大宜选择常用于焊接低熔点母材的那种金属作填充金属。

3 Q345R与06Cr18Ni11Ti不锈钢间异种钢平板焊接工艺评定

3.1 焊接方法:

钨极氩弧焊采用具有高频引弧、提前送气、延时停气的焊接设备, 用手工施焊, 焊条电弧焊采用直流反接, 保证焊接接头的内、外壁质量。

3.2 材料

母材:Q345R;规格:600mm×150mm×10mm

06Cr18Ni11Ti;规格:600mm×150mm×10mm

焊接材料:焊丝H12Cr24Ni13、￠2.5mm;焊条:A302、￠3.2mm、￠4.0mm;钨极为铈钨极:￠3mm;保护气体为氩气、纯度:≥99.5%

3.3 坡口形式

采用单面V型坡口, 坡口角度60°±5°, 钝边0.5~1.5mm, 间隙2~2.5mm。

3.4 焊接规范焊接位置:

平焊

焊接方法:钨极氩弧焊+焊条电弧焊

4 焊接工艺评定要求及结果

4.1 要求:

评定项目根据NB/T47014-2011规定, 对所评定的焊接接头进行各种检查:外观检查、无损检测、力学性能 (拉伸、冲击) 和弯曲试验等。

4.2 外观检查:

无裂纹等肉眼可见外观缺陷, 外观检查:合格。

4.3 无损检测

经100%X射线检测:无裂纹, 合格。

4.4 力学性能 (拉伸、冲击) 和弯曲试验

4.4.1 试件编号

拉伸:2011-1～01、02数量2个

侧弯:2011-2～01～04数量4个

冲击:2011-3～01～03数量3个

4.4.2 试验数据

拉伸试样:抗拉强度分别为:543PMa、538PMa, 断裂位置均为焊缝金属。

弯头试样:四个侧弯试样经180°弯曲, 均无裂纹。

冲击试样:Q345R一侧经0°冲击, 冲动吸收功分别为:76J、84J、79J。

通过外观检查、无损检测和焊接工艺评定各性能试验, 所有的结果合格, 说明该异种钢之间所用的焊接材料及各焊接工艺参数正确。符合NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》的规定, 该异种钢之间的焊接工艺评定合格。

5 结论

5.1 试验实践证明, 按标准采用的坡口型式、焊接规范、施焊的异种钢焊接接头, 具有良好的使用性能和组织稳定性, 能够达到标准。

5.2 采用H12Cr24Ni13和A302作为填充金属, 对碳钢的扩散有一定抑制作用, 是中、低合金异质接头的理想的填充材料。

5.3异种钢焊接工艺应用产品上, 使用安全, 给我们焊接工作积累了经验及资料。

参考文献

[1]高兴林.焊接手册.机械工业出版社.第3版, 2008年1月1日.

[2]胡少荃.焊接工艺学.航空工业技工教材编审委员会, 1982-12.

奥氏体不锈钢的焊接 篇7

关键词：铬镍奥氏体不锈钢,氩弧焊双面打底,电弧焊盖面,焊接工艺

引言

在化工行业中经常遇到与硫酸、醋酸、甲酸、磷酸等非氧化性酸接触的化工容器、贮罐、反应釜等，通常多采用普通奥氏体不锈钢来制造这类设备。但从设备的使用运行来看，它们的耐腐蚀性能不尽如人意，尤其在含氯离子的介质中，常常由于出现应力腐蚀而导致设备破坏，甚至造成事故。近年来从提高化工设备的耐蚀性和安全性等方面考虑，铬镍奥氏体（18-8）不锈钢开始广泛的使用。

铬镍奥氏体（1 8-8）不锈钢以其独有的特性（即具有良好的耐酸、耐碱、耐腐蚀等性能），应用范围逐渐广泛，在众多行业中普遍使用，尤其在化工业容器制造中使用更为普遍。化工行业的容器其壁厚一般在6～20mm范围内，因而在制造过程中普遍存在一个问题，即焊接方法的选择。

一、铬镍奥氏体（1 8-8）不锈钢焊接方法及特点

对于手工钨极氩弧焊，由于采用了惰性气体氩气（A r）作为保护气体，焊接过程中钨极、熔池、电弧以及被电弧加热的焊缝区域不被空气侵扰，便于焊接操作人员的观察熔池内熔滴过渡过程，可根据焊缝的坡口、间隙等组对情况随机调整填充金属速度，且焊接过程中一般没有飞溅现象和焊渣产生，因而能形成高质量的焊缝。但其缺点是一方面背面需采取有效的封闭措施（小型容器可直接充氩气；大型容器须采用气保护衬垫），增加了焊前准备工作，在焊接过程中消耗大量的氩气，而且保护措施的效果又直接影响到焊接质量，另一方面填充效率低，因此相应增加了生产成本，降低了工效。

对于焊条电弧焊，具有较强的灵活性，设备简单、移动方便、焊接电缆长、把钳轻巧，适用于多种位置焊接，对焊接接头装配质量要求底，操作过程中金属熔敷速度比手工钨极氩弧焊快，生产效率高，因而不论在制造车间，还是野外作业均广泛采用。容器一般对焊缝有内在和外观成形的严格要求，而不锈钢焊条电弧焊与碳钢焊条电弧焊相比，其熔池黏稠，熔渣和熔池金属难区分，不宜控制，焊缝外观成形依据焊接操作人员的技术水平有很大差异，尤其在第一层打底焊时，其焊道尺寸狭小，不利于焊条摆动，焊肉与母材极易形成较大的夹角，熔渣黏附不宜清理，内、外清根需采用角向磨光机磨削，一般磨削深度在2～5mm范围内，耗费材料多，质量保证难度大，直接影响工效；而且对于设计要求内部成形高的容器，如采用焊条电弧焊封底，由于其飞溅大，必须采取防护措施，且外观成形也难保证大范围一次合格。

二、铬镍奥氏体（1 8-8）不锈钢焊接工艺

在实际工程中，铬镍奥氏体（18-8）不锈钢焊接工艺有以下几种：

（一）1 8-8奥氏体不锈钢的手弧焊工艺：

18-8奥氏体不锈钢的手弧焊具有热影响区小、易于保证质量，适应各种焊接位置及不同板厚工艺要求的优点。焊条有酸性钛钙型和碱性低氢钠型两大类。低氢钠型的不锈钢焊条抗热裂性较高，但成形不如钛钙型焊条，耐腐蚀性也较差。钛钙型焊条具有良好的工艺性能，生产中应用较普遍。由于奥氏体不锈钢的电阻率为低碳钢的4倍以上，焊接时产生的电阻热较大，药皮容易发红和开裂，所以同样直径的焊条焊接电流值应比低碳钢降低2 0%左右，焊条长度亦比同直径的碳钢焊条短，否则焊接时由于药皮的迅速发红、开裂会失去保护而无法焊接。施焊时，焊条不应作横向摆动，采用小电流、快速焊，一次焊成的焊缝不宜过宽，最好不超过焊条直径的3倍。多层焊时，每焊完一层要彻底清除焊渣，层间温度应低于6 0℃与腐蚀介质接触的焊缝，为防止由于重复加热而降低耐腐蚀性，应最后焊接。焊后可采取强制冷却措施，加速接头冷却。焊接开始时，不要在焊件上随便引弧，以免损伤焊件表面，影响耐腐蚀性。

（二）1 8-8奥氏体不锈钢的埋弧焊工艺：

18-8奥氏体不锈钢埋弧焊时，由于焊接电流密度大，热量集中，因此形成的弧坑也较大，并且熔池厚度也增大，在局部间隙的较大处很容易烧穿，因此在施焊过程中需要在焊件背面采取一定的工艺措施，以防烧漏。常用方法是采用手弧焊封底，并用纯铜板垫、永久垫和焊剂垫等。

（三）18-8奥氏体不锈钢的钨极氩弧焊工艺：

18-8奥氏体不锈钢的钨极氩弧焊适宜于厚度不超过8 m m的板结构，特别适宜于厚度在3 m m以下的薄板、直径在6 0 m m以下的管子以及厚件的打底焊。钨极氩弧焊电弧的热功率低，所以焊接速度较慢，约为手弧焊速度的1/2～1/3。因此，焊接接头冷却过程中在危险温度区停留的时间长，耐腐蚀性能较差。

（四）1 8-8奥氏体不锈钢的熔化极氩弧焊工艺：

18-8奥氏体不锈钢采用熔化极氩弧焊时，若使用纯氩气作为保护气体会引起一系列困难，正确的焊接做法是采用氧化性混合气体作保护气体，即在纯氩气中加入少量氧气或CO2气体。焊接厚板时推荐以射流过渡焊接，保护气体的质量分数为A r 9 8%+O22%。由于射流过渡必须采用较高的电压和电流值，熔池流动性好，故只适于平焊和横焊；焊接薄板时推荐以短路过渡焊接，保护气体的质量分数9 7.5%的A r+2.5%的C O2。短路过渡时电压和电流值均较低，熔滴短路时会熄弧，熔池温度较低容易控制成形，因此适用于任意位置的焊接。

（五）铬镍奥氏体（18-8）不锈钢手工钨极氩弧焊焊接特点及焊接工艺

铬镍奥氏体（1 8-8）不锈钢手工钨极氩弧焊双面打底、焊条电弧焊盖面工艺是结合手工钨极氩弧焊和焊条电弧焊的各自优点而制定的一套经焊接工艺评定合格的工艺，经实践应用，同单一的手工钨极氩弧焊或焊条电弧焊相比，其最大的特点是焊接质量高、焊接速度快，提高工作效率。

不锈钢手工钨极氩弧焊双面打底焊接操作过程中，利用两支焊枪在焊缝根部形成一个共同的熔池，每个焊枪喷射出的氩气流分别对内、外两侧形成立体保护区，保证了焊接区域不受空气侵入，确保了焊缝根部焊透和双面同步焊缝成形。双面打底焊接过程中，一般内侧焊接操作人员为主焊者，负责控制焊接速度、添加焊丝；外侧焊接操作人员为辅助配合、不加焊丝，特殊情况下视焊缝成形情况酌情添加。

铬镍奥氏体（1 8-8）不锈钢手工钨极氩弧焊双面打底、焊条电弧焊盖面工艺关键因素之一是焊接工艺参数选择。

对于铬镍奥氏体（1 8-8）不锈钢焊接过程中必须严格控制热输入，即控制焊接线能量。

焊接线能量是焊接电流和电弧电压之积与焊接速度的比值，直观反映焊接过程中的热输入的大小。

由于手工钨极氩弧焊双面打底是采用二支焊枪同时操作，在一点维持一个熔池，因而焊接工艺参数的选择非常重要，如双面同时采取与单面焊接工艺相同的焊接工艺参数，势必造成对母材大的热输入，极易引起母材过烧，易形成晶间腐蚀倾向，影响焊缝及热影响区的机械性能。

手工钨极氩弧焊双面打底另一关键因素是内、外两侧操作人员同步配合。操作过程中，保持同步能共同维持一个熔池，形成高质量的焊缝。反之，必然形成两个部分重合或完全不重合的熔池，相互间不能形成良好的立体保护，造成焊缝金属的氧化，极易在焊缝内部形成气孔、未熔合等缺陷，达不到工艺目的。

三、结论

总之，在采用正确的焊接工艺参数和良好的同步操作配合保证，不锈钢手工钨极氩弧焊双面打底、焊条电弧焊盖面工艺，因减少了背面充气密封衬垫的按不同规格配制、焊前安装、焊后拆除等工序，降低了成本；并且在焊缝内、外两侧均可获得良好的焊缝成形，免除了焊后清根、打磨等工序，外侧焊采用焊条电弧焊进行填充时，由于焊条是在坡口尺寸相对大的位置填充操作，运条速度较快，充分发挥了焊条电弧焊的优势，在层间温度允许范围内可连续填充作业，直至面层，因而大大加快了焊接速度，提高了工作效率。

参考文献

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[3]黄嗣罗, 余松.石化装置用SA335P91厚壁炉管焊接工艺研究[J].压力容器.2002 (2) :42-45

奥氏体不锈钢的焊接 篇8

奥氏体钢以铬镍为主要合金元素。一般奥氏体钢的含铬量为W(Cr)18%,进一步增加含铬量可提高其对一般酸的耐腐蚀能力。1Cr18Ni9Ti力学性能见表1。

2 1Cr18Ni9Ti管焊接工艺过程

2.1焊前准备

2.1.1下料方法的选择

奥氏体不锈钢中有较多的铬,用一般的氧—乙炔切割有困难,可用机械切割、等离子弧切割及碳弧气刨等方法进行下料或坡口加工。

2.1.2焊接材料选择

选用TGS-308L,φ1.6mm焊丝,焊丝上保持干净。母材与焊丝成分见表2。

2.1.3坡口的制备

坡口采用V型坡口,钝边0.5~1mm,间隙为23氺。因不锈钢收缩变形比较大,故间隙应大一些,坡口角度32.5°, 点固焊内部充氩。点焊长度为10 ~ 15mm,点焊位置处于) 坡口简图如图4所示。

2.1.4焊前清理

将试件坡口两侧10 ~ 15mm范围内的油污用磨光机和锉刀打磨干净,直至露出金属光泽 ;用酒精清洗表面杂质。

2.1.5表面防护

在搬运、坡口制备、装配及定位焊过程中,应注意避免损伤钢材表面,以免使产品的耐蚀性降低。如不允许用利器划伤钢材表面,不允许随意到处引弧等。

2.1.6焊接方法及设备

由于焊接热输入较低,特别适宜对过热敏感的奥氏体不锈钢的焊接。本文采用TIG焊接方法进行焊接。

2.1.7施焊技术要求

焊接工艺参数的选择,焊接电流选择要适当,过大的电流会加重接头的氧化过烧,应采用小电流,对壁厚3mm以上的管道,必须焊接两层以上。表3水平固定管焊接工艺参数。

3结论

奥氏体不锈钢的焊接 篇9

1 对奥氏体不锈钢材料的应变强化基本原理的分析

奥氏体不锈钢材料的应变强化技术拥有一定的操作原理。如图一所示, 该图为奥氏体不锈钢单向拉伸图, 从图中可见, 当材料变形已经超过了材料定额屈服强度, 并且在达到σk后卸载[1]。如果对其重新的施加相应的荷载, 那么如果材料应力已经到达了σk水平, 则此时应该为弹性状态, 在这之中的σk代表的是材料的新的屈服强度, 并且和σQ2相比, σk数值要远远的超出σQ2。

另外, 还存在着非稳定奥氏体不锈钢, 该种不锈钢会由于应变而产生马氏体, 这便使得加工硬化率随着应变的增加和不断的增加, 并且推迟缩颈, 通过故意延伸的方式使其达到最大值。与此同时, 随着马氏体变体择优形式的形成, 导致应力出现了集中被松弛的现象, 最终所呈现的现象为相变诱导。这与段晨捷在《基于应变强化技术的奥氏体不锈钢压力容器轻型化设计思考》一文中的观点极为相似。如果在加工稳定奥氏体不锈钢的过程中, 其环境在室温下进行, 那么在加工过程中便不会形成马氏体组织, 但是也有一定的缺陷存在。例如晶粒出现了细化的状态, 晶格扭曲以及位错密度不断增加, 那么便会产生硬化的效应, 导致奥氏体不锈钢的真正作用无法被充分的发挥出来。

由于奥氏体不锈钢存在着较强的应变强化的能力, 因此该种不锈钢在当前已经被广泛的应用在桥梁以及建筑领域当中, 而在欧洲的一些国家, 已经将此材料应用在压力容器领域当中, 并且取得了一定的成效。

2 对常温应变强化Avesta模式以及低温应变强化Ardefoim模式的分析

经过试验表明, 奥氏体不锈钢压力容器在常温状态下进行水压试验, 在试验中出现了塑性变形现象, 产生率小于10%, 这便能够有效的提升奥氏体不锈钢材料的屈服强度和强拉强度, 该方法一般被称之为Avesta模式。该压力容器存在着使用介质, 一般介质为液氮、液氧以及液氢等, 主要用途为民用。在奥氏体不锈钢应变强化技术不断发展的背景之下, 压力容器技术委员会已经通过了奥氏体不锈钢应变强化技术, 并且在日后的发展中将该项技术纳入到了相应的标准当中, 这为奥氏体不锈钢压力容器应变强化技术的发展创建了条件。瑞典的应变强化压力容器的应用标准CSD, 其使用材料的标准要求也比较高, 最大厚度值大约在30mm左右, 最高使用温度为400℃, 退火态材料的延伸率较大。经过强化, 其屈服强度取σk值, 大约为410MPa, 作为新材料的一种, 需要依据常规的使用方式进行设计。而应变强化水压试验压力可表示为:

在瑞典CSD标准中已经明确, 单向拉伸试样, 确保材料有足够的屈服强度。而在平面应力方面, 则需要依据Mises屈服准则进行计算, 并且在计算应变关系的过程中, 需要严格的按照相关的比例关系展开计算。

在奥氏体不锈钢容器方面, 需要通过应变强化水压试验, 使其能够产生一定的塑性变形, 从而有效提升奥氏体不锈钢的屈服强度与抗拉强度, 这与王步美, 陈挺, 徐涛等在《奥氏体不锈钢压力容器应变强化技术的探讨》一文中有着极为相似的观点。也有一些材料需要经过高温与长时间的处理才能够提升其屈服强度与抗拉强度, 为此这种方式被称之为Ardefoim模式。该种奥氏体不锈钢压力氢气主要被应用于航天领域当中, 使用介质为液氮、液氧等。

3 结语

本文主要从两个方面着手, 一方面分析了奥氏体不锈钢材料的应变强化基本原理, 另一方面分析了常温应变强化Avesta模式以及低温应变强化Ardefoim模式。通过分析明确, 当前奥氏体不锈钢材料已经被广泛应用, 该材料拥有高温性能、低温性能以及抗腐蚀性能等方面的特性, 同时抗拉强度与屈服强度也比较强。实践表明, 应用奥氏体不锈钢压力容器的应变强化技术, 能够有效的节省材料的应用。在Avesta模式方面, 已经有相关工作人员进行了试验, 并且取得了一定的试验成效。

参考文献