焊工技术论文

奥氏体不锈钢以18%Cr-8%Ni钢为代表。原则上，焊前预热和焊后热处理是不必要的。一般具有良好的焊接性能。而镍钼含量高的高合金不锈钢，焊接时容易产生高温裂纹。此外，还容易发生б相脆化，在铁素体生成元素作用下生成的铁素体引起低温脆化，以及耐蚀性下降和应力腐蚀开裂。焊接后，焊接接头的力学性能一般较好，但当热影响区晶界上有碳化铬时，容易形成贫铬层，贫铬层的出现容易导致使用过程中的晶间腐蚀。为避免出现问题，应采用低碳(C≤0.03%)等级或添加钛铌的等级。为了防止焊接金属出现高温裂纹，一般认为控制奥氏体中的δ铁素体是有效的。一般建议在室温下含有5%以上的δ铁素体。对于以耐腐蚀为主要目的的钢材，应选择低碳稳定的钢种，并进行适当的焊后热处理；但以结构强度为主要目的的钢不宜进行焊后热处理，以防止因碳化物析出而产生变形和δ相脆化。

双相不锈钢的焊接裂纹敏感性低。但热影响区铁素体含量的增加会增加晶间腐蚀敏感性，可能导致耐蚀性下降和低温韧性恶化。

对于沉淀硬化不锈钢，存在焊接热影响区软化等问题。

奥氏体不锈钢焊条的选择要点:

不锈钢主要用于耐腐蚀，但也用作耐热钢和低温钢。因此，焊接不锈钢时，焊条的性能必须与不锈钢的使用相一致。不锈钢焊条必须根据母材和工作条件(包括工作温度和接触介质等)来选择。).

1.一般来说，药皮焊条可以参照母材的材质进行选择，可以选择与母材成分相同或相似的药皮焊条。比如:A102对应0cr 19ni 9；A137对应1Cr18Ni9Ti。

2.由于碳含量对不锈钢的耐蚀性影响很大，一般选用熔敷金属碳含量不高于母材的不锈钢焊条。例如，316L必须选择A022焊条。

3、奥氏体不锈钢焊缝金属应保证机械性能。这可以通过焊接工艺评定来验证。

4.对于在高温下工作的耐热不锈钢(奥氏体耐热钢)，选用的焊条应主要满足焊缝金属的抗热裂性能和焊接接头的高温性能。

(1)奥氏体-铁素体不锈钢焊条一般用于Cr/Ni≥1的奥氏体耐热钢，如1Cr18Ni9Ti，焊缝金属含铁素体2-5%为宜。铁素体含量过低时，焊缝金属的抗裂性差；如果过高，在长期使用或高温热处理过程中容易形成σ脆化相，产生裂纹。如A002，A102，A137。

在一些特殊应用中，当可能需要所有奥氏体金属焊接时，如A402和A407焊条可以使用。

(2)铬/镍

5.对于在各种腐蚀介质中工作的耐腐蚀不锈钢，应根据介质和工作温度选择焊条，并保证其耐腐蚀性(焊接接头腐蚀性能试验)。

(1)对于工作温度高于300℃的腐蚀性介质，应使用含Ti或Nb稳定元素的焊条或超低碳不锈钢。比如A137或者A002。

(2)对于含有稀硫酸或盐酸的介质，常选用含钼或钼铜的不锈钢焊条，如A032和A052。

(3)不含钛或铌的不锈钢焊条可用于弱腐蚀性设备或仅用于避免腐蚀污染。

为了保证焊缝金属的抗应力腐蚀性能，采用超合金焊接材料，即耐腐蚀合金元素(Cr、Mo、Ni等)的含量。)高于母材。例如00Cr18Ni12Mo2焊接材料(如A022)用于焊接00Cr19Ni10焊件。

6.对于低温工作的奥氏体不锈钢，应保证焊接接头在使用温度下的低温冲击韧性，因此采用纯奥氏体焊条。例如A402和A407。

7.也可以选择镍基合金焊条。比如使用Mo高达9%的镍基焊接材料焊接Mo6超级奥氏体不锈钢。

8.焊条中涂层类型的选择:

(1)由于双相奥氏体钢的焊缝金属本身含有一定量的铁素体，具有良好的塑性和韧性。从焊缝金属的抗裂性来看，碱性药皮和钛钙药皮的焊条差异不如碳钢焊条显著。因此，在实际应用中，药皮类型代号为17或16的焊条(如A102A、A102、A132等。)在焊接工艺性能方面被广泛使用。

(2)仅在结构刚度很高或焊缝金属抗裂性较差时(如某些马氏体铬不锈钢和纯奥氏体铬镍不锈钢等。)，碱性药皮不锈钢焊条(如A107、A407等。)与涂层代码15将被考虑。

综上所述，奥氏体不锈钢的焊接有其独特的特点，奥氏体不锈钢焊条的选择尤为值得注意。只有这样才能实现不同的焊接方法和不同材料的焊条，而不锈钢焊条必须根据母材和工作条件(包括工作温度和接触介质等)来选择。).只有这样，才能达到预期的焊接质量。

奥氏体不锈钢缺陷分析及预防措施

(一)容易产生热裂纹

奥氏体不锈钢在焊接过程中比较容易出现热裂纹，包括焊缝中的纵向和横向裂纹、弧坑裂纹、打底焊缝中的根部裂纹以及多层焊接中的层间裂纹等。，特别是对于镍含量高的奥氏体不锈钢。

1.原因

(1)奥氏体不锈钢液固线间隔大，结晶时间长，单相奥氏体结晶方向强，所以杂质偏析比较严重。

(2)热导率小，线膨胀系数大，会产生较大的焊接内应力(一般是焊缝和热影响区的拉应力)。

(3)奥氏体不锈钢中的成分，如碳、硫、磷、镍等。，将在熔池中形成低熔点晶体。比如S和Ni形成的Ni3S2的熔点是645℃，而Ni- Ni3S2***晶体的熔点只有625℃。

2.预防措施

(1)双相组织的焊缝金属应尽可能为奥氏体和铁素体，铁素体含量应控制在3 ~ 5%以下，这样可以扰乱奥氏体柱状晶的方向，细化晶粒。而且铁素体比奥氏体能溶解更多的杂质，从而减少低熔点晶体在奥氏体晶界的偏析。

(2)焊接工艺措施在焊接过程中，采用优质碱性药皮焊条，小线能量，小电流，快速无摆动焊接，尽可能在末端填充弧坑，采用氩弧焊打底，可以降低焊接应力，减少弧坑开裂。

(3)控制化学成分，严格限制焊缝中S、P等杂质的含量，以减少低熔点晶体。

(2)晶间腐蚀

晶粒间发生腐蚀，导致晶粒间结合力丧失，强度几乎完全消失。当受到应力时，它将沿晶界断裂。

1.原因

根据缺铬理论，当焊缝和热影响区加热到450 ~ 850℃的敏化温度(危险温度区)时，过饱和碳由于Cr原子半径较大，扩散速度较慢，向奥氏体晶界扩散，与晶界的铬化合物形成Cr23C6，产生缺铬晶界，不足以耐蚀。

2.预防措施

(1)低碳或超低碳(W(C)≤0.03%)不锈钢焊接材料用于控制碳含量。比如A002。

(2)添加稳定剂向钢和焊接材料中添加对C亲和力强于Cr的元素如Ti、Nb，可与C结合形成稳定的碳化物，从而避免奥氏体晶界缺铬。常用的不锈钢和焊接材料都含有Ti和Nb，如1Cr18Ni9Ti、18Ni12Mo2Ti钢、E347-15焊条、H0Cr19Ni9Ti焊丝等。

(3)一定量的铁素体形成元素，如铬、硅、铝、钼等。通过焊丝或焊条以双向结构熔化到焊缝中，使得焊缝形成奥氏体+铁素体的双相结构。由于Cr在铁素体中的扩散速度快于在奥氏体中的扩散速度，所以Cr在铁素体中扩散到晶界的速度更快，减少了奥氏体晶界处的铬不足。一般来说，焊缝金属中铁素体的含量控制在5% ~ 10%。如果铁素体过多，焊缝会变脆。

(4)快速冷却由于奥氏体不锈钢不会产生硬化现象，在焊接过程中，我们可以尝试提高焊接接头的冷却速度，比如用铜垫或直接用水冷却焊接接头。在焊接过程中，可采用小电流、高焊接速度、短电弧、多道焊等措施，缩短焊接接头在危险温度区的停留时间，以避免形成贫铬区。

(5)固溶处理或均匀化热处理焊接后，将焊接接头加热至1050 ~ 1100℃，使碳化物重新溶解为奥氏体，然后迅速冷却，形成稳定的单相奥氏体组织。此外，均匀化热处理也可在850 ~ 900℃下进行2小时。此时奥氏体晶粒中的Cr向晶界扩散，晶界处的Cr含量再次达到12%以上，不会发生晶间腐蚀。

(3)应力腐蚀开裂

应力和腐蚀介质共同作用下金属的腐蚀损伤。根据不锈钢设备和部件的应力腐蚀开裂案例和实验研究，可以认为，在一定的温度下，在一定的静态拉应力和特定的电化学介质的共同作用下，所有现存的不锈钢都有可能产生应力腐蚀。应力腐蚀最大的特点之一是腐蚀介质和材料组合的选择性。奥氏体不锈钢的应力腐蚀主要是由含氯离子的盐酸和氯化物，以及硫酸、硝酸、氢氧化物(碱)、海水、蒸汽、H2S水溶液、浓NaHCO3+NH3+NaCl水溶液等介质引起的。

1.原因

应力腐蚀开裂(SCC)是在特定的腐蚀环境中，焊接接头在拉伸应力下的延迟开裂现象。奥氏体不锈钢焊接接头应力腐蚀开裂是焊接接头的一种严重失效形式，表现为脆性破坏，没有塑性变形。

2.预防措施

(1)合理制定成型工艺和装配工艺，尽可能减少冷加工变形，避免强行装配，防止装配过程中产生各种伤痕(各种装配伤痕和电弧烧痕都会成为SCC的裂纹源，容易造成腐蚀坑。

(2)合理选择焊接材料应与母材有良好的匹配，且不会产生任何不良组织，如晶粒粗化、硬脆马氏体等。

(3)采用适当的焊接工艺，保证焊缝成形良好，无应力集中或点蚀等缺陷，并采用合理的焊接顺序，如咬边，以降低焊接残余应力水平。比如避免交叉焊缝、将Y型坡口改为X型坡口、适当减小坡口角度、采用短焊道、采用小线能量等。

(4)用于消除应力的焊后热处理，例如完全退火或焊后退火；当难以进行热处理时，采用焊后锤击或喷丸处理。

(5)生产管理措施:控制介质中的杂质，如液氨介质中的O2、N2、H2O，液化石油气中的H2S，氯化物溶液中的O2、Fe3+、Cr6+，防腐处理，如涂层、内衬或阴极保护，添加缓蚀剂。

焊接接头的脆性

奥氏体不锈钢焊缝在高温下加热一段时间后，冲击韧性会下降，这种现象称为脆化。

1.焊缝金属的低温脆化(475℃脆化)

(1)原因

在350 ~ 500℃加热后，铁素体含量较多(大于15% ~ 20%)的双相焊缝组织的塑性和韧性会显著下降。因为475℃脆化速度最快，所以称为475℃脆化。对于奥氏体不锈钢焊接接头，耐腐蚀性或抗氧化性并不总是最关键的性能。低温使用时，焊缝金属的塑性韧性成为关键性能。为了满足低温韧性的要求，焊缝组织通常希望获得单一的奥氏体组织，避免δ铁素体的存在。δ铁素体的存在总是恶化低温韧性，含量越多，这种脆化越严重。

(2)预防和控制措施

①在保证焊缝金属抗裂性和耐腐蚀性的前提下，铁素体相应控制在较低水平，约5%。

②900℃淬火可消除475℃焊接脆化。

2.焊接接头的σ相脆性

(1)原因

奥氏体不锈钢焊接接头在375 ~ 875℃温度范围内长期使用时，会产生一种称为σ相的FeCr金属间化合物。σ相又硬又脆(HRC & gt68)。σ相析出导致焊缝冲击韧性急剧下降，称为σ相脆化。一般σ相只出现在双相组织的焊缝中；当使用温度超过800 ~ 850℃时，单相奥氏体焊缝中也会析出σ相。

(2)预防措施

①限制焊缝金属中的铁素体含量(小于15%)；采用超合金焊接材料，即高镍焊接材料，严格控制Cr、Mo、Ti、Nb等元素的含量。

(2)采用小规格，减少焊缝金属在高温下的停留时间。

③对析出的σ相在条件允许的情况下进行固溶处理，使σ相溶入奥氏体。

④将焊接接头加热至1000 ~ 1050℃，然后快速冷却。1Cr18Ni9Ti钢中一般不产生σ相。

3.熔合线很脆。

(1)原因

奥氏体不锈钢在高温下长时间使用，熔合线外的少数晶粒会发生脆性断裂。

(2)预防和控制措施

在钢中加入Mo可以提高钢在高温下的抗脆断能力。

通过以上分析，只有合理选择上述焊接工艺措施或焊接材料，才能避免上述焊接缺陷。奥氏体不锈钢具有优良的焊接性，几乎所有的焊接方法都可以用来焊接奥氏体不锈钢。在各种焊接方法中，焊条电弧焊具有适应各种位置和不同板厚的优点，应用广泛。

可以根据上面的文章修改一下。