不銹鋼焊接要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

1、不銹鋼焊接要點(diǎn)及注意事項(xiàng)摘要： 通俗地說，不銹鋼就是不容易生銹的鋼，實(shí)際上一部分不銹鋼，既 有不銹性，乂有耐酸性（耐蝕性）。不銹鋼的不銹性和耐蝕性是山于其表面上S 諮氧化膜（鈍化膜）的形成。這種不銹性和耐蝕性是相對(duì)的。試驗(yàn)表明，鋼在大 氣、水等弱介質(zhì)中和硝酸等氧化性介質(zhì)中，其耐蝕性隨鋼中銘含水量的增加而提 高，當(dāng)鋸含量達(dá)到一定的百分比時(shí)，鋼的耐蝕性發(fā)生突變，即從易生銹到不易生 銹，從不耐蝕到耐腐蝕。不銹鋼的分類方法很多。按室溫下的組織結(jié)構(gòu)分類，有 馬氏體型.奧氏體型.鐵素體和雙相不銹鋼；按主要化學(xué)成分分類，基本上可分 為鉆不銹鋼和鋸線不銹鋼兩大系統(tǒng);按用途分則有耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、 耐

2、海水不銹鋼等等，按耐蝕類型分可分為耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、耐 晶間腐蝕不銹鋼等；按功能特點(diǎn)分類乂可分為無磁不銹鋼.易切削不銹鋼、低溫 不銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼等等。由于不銹鋼材具有優(yōu)異的耐蝕性、成型性、相容性 以及在很寬溫度范圍內(nèi)的強(qiáng)韌性等系列特點(diǎn)，所以在重工業(yè)、輕工業(yè)、生活用品 行業(yè)以及建筑裝飾等行業(yè)中獲取得廣泛的應(yīng)用。奧氏體不銹鋼在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、XiC約0.1%時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體洛銀不銹鋼包括著名的18Cr-8Xi鋼 和在此基礎(chǔ)上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來的高 Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性

3、而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可 能通過相變使之強(qiáng)化，僅能通過冷加工進(jìn)行強(qiáng)化。如加入S, Ca. Se, Te等元素, 則具有良好的易切削性。此類鋼除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外，如果含有M。、Cu等 元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低 于0. 03%或含Ti、Xi,就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼濃 硝酸肯有ft好的耐蝕性。由于奧氏體不銹鋼具有全面的和良好的綜合性能，在各 行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。鐵素體不銹鋼在使用狀態(tài)下以鐵素體組織為主的不銹鋼。含豁量在11%30%,具有體心立 方晶體結(jié)構(gòu)。這類鋼一般不含銀，有時(shí)還含有少量的Mo、Ti、Xb

4、等到元素，這 類鋼具導(dǎo)熱系數(shù)大，膨脹系數(shù)小、抗氧化性好、抗應(yīng)力腐蝕優(yōu)良等特點(diǎn)，多用于 制造耐大氣.水蒸氣.水及氧化性酸腐蝕的零部件。這類鋼存在塑性差、焊后塑 性和耐蝕性明顯降低等缺點(diǎn)，因而限制了它的應(yīng)用。爐外精煉技術(shù)（A0D或V0D） 的應(yīng)用可使碳、氮等間隙元素大大降低，因此使這類鋼獲得廣泛應(yīng)用。奧氏體一鐵素體雙相不銹鋼是奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含 量在18%28%, Hi含量在3%10%0有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti, N等合 金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性 更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均

5、顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素 體不銹鋼的475C脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高 且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性 能，也是一種節(jié)線不銹鋼。馬氏體不銹鋼通過熱處理可以調(diào)整其力學(xué)性能的不銹鋼，通俗地說，是一類可硬化的不銹 鋼。典型牌號(hào)為Crl3型，如2Crl3 ,3Crl3 ,4Crl3等。粹火后硬度較高，不同 回火溫度具有不同強(qiáng)韌性組合，主要用于蒸汽輪機(jī)葉片.餐具.外科手術(shù)器械。 根據(jù)化學(xué)成分的差異，馬氏體不銹鋼可分為馬氏體鋸鋼和馬氏體絡(luò)線鋼兩類。根 據(jù)組織和強(qiáng)化機(jī)理的不同，還可分為馬氏體不銹鋼、馬氏體和半奧氏體（或半馬 氏體

6、）沉淀硬化不銹鋼以及馬氏體時(shí)效不銹鋼等。本文主要介紹了不銹鋼復(fù)合鋼板的對(duì)接，角接等形式的焊接。前言：耐海水腐蝕的環(huán)保設(shè)備裝置一一海上平臺(tái)、污水處理裝置等既要求有 強(qiáng)度保證，乂要求具有耐腐蝕和使用壽命長(zhǎng)的特征，因此使用碳鋼與不銹鋼復(fù)合 板制作。其碳鋼一面保證其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，不銹鋼一面保證其耐腐蝕要求。關(guān)鍵詞：不銹鋼復(fù)合鋼板，C02半自動(dòng)氣體保護(hù)焊一、施焊前的準(zhǔn)備工作1、根據(jù)產(chǎn)品圖紙要求用機(jī)械加工的方法在接頭處，去除不銹鋼復(fù)合層, 對(duì)接焊縫需開合適的坡口。詳見下面典型節(jié)點(diǎn)圖。02350-1316LI4/仔/K+5q23S92、焊縫兩側(cè)各10-20mm寬度范W內(nèi)作好清理工作，用鋼絲刷或打磨的方法,

7、去除氧化物、銹、油、水分等影響焊接質(zhì)量的物質(zhì)。3、按產(chǎn)品圖紙裝配，在碳鋼側(cè)用CJ422, 3. 2mm焊條定位焊，定位焊焊工 應(yīng)具有有效的崗位操作證書，保證定位焊的質(zhì)量，定位焊有效長(zhǎng)度為25-30mmo一、焊接過程1、不銹鋼復(fù)合鋼板對(duì)接縫的焊接工藝1. 1基層碳鋼焊接1.1.1采用埋弧自動(dòng)焊的方法，正面焊一層，翻身后反面先用碳弧氣創(chuàng)方法 清根，再封底焊一層。焊接規(guī)范如下：位置焊絲焊劑焊絲直徑電弧電壓焊接電流焊接速度正面H08AJ4314 5mm31-33V500-550A44-46 cm/min反面H08AJ431 5nun32-34V580-620A44-46 cm/min1.1.2焊后清渣

8、，并打磨，要求詳見下圖。1.1.3焊后用X射線抽樣檢査，抽樣比例為10-20%,或用UT探傷檢1. 2過度層焊接采用CO2半自動(dòng)氣保焊方法，焊接一層，焊接規(guī)范選擇如下:藥芯焊絲TS-309 (天泰)焊絲直徑4)1. 2 (MM)電弧電壓19-21V焊接電流130-150A過渡層焊后的截面如右圖所示:1.3復(fù)層焊接采用CO2半自動(dòng)氣體保護(hù)焊的方法，焊接一層，焊接規(guī)范如下:藥芯焊絲 泰）TS-316L (天焊絲直徑4)1. 2 (MM)層間溫度150o C復(fù)層焊后的截面圖如下:XMflt%齊至/1. 1焊后清理焊渣，并打磨光順焊縫后外觀檢查。2、不銹鋼復(fù)合鋼板角接縫焊接工藝。2.1 基層碳鋼焊接2

9、. 1. 1按圖紙要求的焊腳尺寸，采用CO2半自動(dòng)氣保焊方法，進(jìn)行角接縫焊接。焊接規(guī)范要求：藥芯焊絲TWE711 (天泰)或 SF71 (現(xiàn)代)焊纟幺直徑1)1. 2 (MM)電弧電圧1921V焊接電流150180 (A)焊縫形式如右圖所示:2. 1. 2焊后對(duì)焊縫進(jìn)行清理,去飛濺，清渣，并對(duì)不銹鋼側(cè)的焊縫進(jìn)行打磨。2. 2過渡層焊接2. 2. 1如下：采用CO2半自動(dòng)氣保焊方法，焊接一層，焊接規(guī)范及焊材選擇藥芯焊絲TS316 （天泰）焊絲直徑1)1. 2 (MM)電弧電壓2022V焊接電流140160 (A)層間溫度150o C2. 3. 2.焊后做好清理工作，去飛濺和焊渣，用外觀檢查焊縫。

10、2. 3- 3.角接縫的節(jié)點(diǎn)圖如下:三、注意事項(xiàng)1、不銹鋼復(fù)合鋼板對(duì)接縫裝配時(shí)，基準(zhǔn)面為不銹鋼復(fù)層面，防止錯(cuò)邊過大, 影響復(fù)層焊接質(zhì)量。2、裝配，焊接過程中，嚴(yán)防機(jī)械碰傷，電弧燒傷不銹鋼復(fù)層表面。3、嚴(yán)防碳鋼焊絲焊接在復(fù)層上或過度層焊絲焊在復(fù)層上。4、碳鋼焊接時(shí)的飛濺落在復(fù)層面上時(shí)，要仔細(xì)清除。5、焊接過度層時(shí)，為了減少稀釋率，在保證焊透的1W況下，應(yīng)盡可能采用 小規(guī)范。6、凡是參與焊接的電焊工，均需有效的合格上崗證書，并經(jīng)過相應(yīng)機(jī)械考 核認(rèn)可，方可上崗操作。7、所用焊接材料均需有效相應(yīng)的材質(zhì)認(rèn)可證書。U前的不銹鋼壓力容器生產(chǎn)企業(yè)，普遍采用的主要焊接方法均為成熟的焊接 工藝，如鉤極氮弧焊（GT

11、AW）、焊條電弧焊（SMAW）、藥芯焊絲電弧焊（FCAW）、 埋弧自動(dòng)焊（SAW）等。對(duì)于4:LOmm的lCrl8Ni9Ti薄板不銹鋼，主要采用鉤極 氮弧焊（GTAW）、焊條電弧焊（SMAW）和藥芯焊絲電弧焊（FCAW）；而對(duì)于4 lOnun的304薄板不銹鋼（相當(dāng)于我國(guó)的0Crl8Ni9）,則主要采用鉤極fi弧焊（GTAW）.焊條電弧焊（SMAW）,山于藥芯焊絲電弧焊（FCAW）釆用的保護(hù)氣體 為Ar+C02,易使焊接接頭產(chǎn)生增碳問題，導(dǎo)致其耐腐蝕性能下降，故對(duì)于低碳、 超低碳不銹鋼的焊接，一般悄況下不采用藥芯焊絲電弧焊。本文以板片8mm的低碳、304不銹鋼為例，對(duì)其常用焊接方法及焊接成 本

12、進(jìn)行分析和對(duì)比。焊接方法分析鉤極氮弧焊采用的保護(hù)氣體為純Ar,焊接時(shí)它既不與金屬起化學(xué)反應(yīng)， 也不溶解與液態(tài)金屬中，故可以避免焊縫中金屬元素的燒損和由此帶來的其它焊 接缺陷，同時(shí)因其密度較大，在保護(hù)時(shí)不易漂浮散失，保護(hù)效果好。該焊接方法 由于熱源和填充焊絲是分別控制的，熱量調(diào)節(jié)方便，使輸入焊縫的焊接線能量更 容易控制，故適合于各種位置的焊接，也容易實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成型。鉤極氮弧焊 的最大缺點(diǎn)是熔深淺、熔敷速度慢、生產(chǎn)效率低，因而其焊接變形也就較大。焊條電弧焊由于操作靈活.方便，焊接設(shè)備簡(jiǎn)單、易于移動(dòng)，設(shè)備費(fèi)用 比其它電弧焊方法低，因而得到了廣泛的應(yīng)用。該焊接方法與熔化極氣體保護(hù)焊 （GMAW）.

13、埋弧自動(dòng)焊（SAW）等焊接方法相比，其熔敷速度慢及熔敷系數(shù)低， 并且每焊接完一條焊道均需要清理熔渣，而坡口內(nèi)的清渣是比較繁瑣的。熔化極僑性氣體保護(hù)焊（MIG焊），山于釆用Ar或在Ar中添加了少量 的02作為保護(hù)氣體，因而其電弧穩(wěn)定，熔滴細(xì)小且過渡穩(wěn)定，飛濺很小。該焊 接方法的電流密度高、母材熔深深，因而其焊絲的熔化速度和焊縫的熔敷速度高, 焊接生產(chǎn)效率高，尤其適于中等療度和大療度結(jié)構(gòu)的焊接。該焊接設(shè)備比較復(fù)雜, 設(shè)備成本較高。表1給出了薄板不銹鋼常用焊接方法的相關(guān)數(shù)據(jù)。該表中的GTAW焊的熔 敷速度為實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)。衣1薄板不銹鋼常用焊接方法數(shù)據(jù)方法AffSMTIGMIG(cni2)10-3熱

14、源最小加熱面積10-2特性（W/cm2）熱效率（功率有效系數(shù)）1.5X10410-4 最大功率密度1040. 770. 870. 77 0 991041050. 66 0. 69170焊接電流(A)100130200200300焊接速度焊材直徑(mm)02.404. 0ei2及效率熔敷速度(g/min)710182275 85熔敷效率(幼98 100556096 99低碳.超低碳薄板不銹鋼焊接成本對(duì)比對(duì)于薄板不銹鋼壓力容器，由于其特殊性及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，因而對(duì)打 底焊的焊縫背面的質(zhì)量要求比較高。對(duì)于打底焊而言，鉤極氮弧焊（GTAW）均優(yōu)于焊條電弧焊（SMAW）.熔 化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG焊

15、）等焊接方法，這主要是由于熱源和填充焊絲是分 別控制的，熱量調(diào)節(jié)方便：同時(shí)，該種焊接方法對(duì)焊工的操作技能、接頭的組對(duì) 質(zhì)量要求不高。因此，對(duì)于單面焊雙面成型的焊接接頭，其打底焊均采用餌極S 弧焊（GTAW） 對(duì)于不銹鋼的焊接，焊接時(shí)必須充背面保護(hù)氣（通常為純Ar）, 以防止焊縫背面的氧化。1焊接成本對(duì)比表2給出了板療8mm、材質(zhì)304不銹鋼對(duì)接接頭的焊接成本對(duì)比。表中 的焊材、氣體及工資的價(jià)格均是按照目前的價(jià)格進(jìn)行計(jì)算的。GTAW焊的02. 4mm 的焊絲是直條的，長(zhǎng)度為36英寸，每根焊絲的剩余長(zhǎng)度約80lOOmm；不銹鋼 焊條的剩余長(zhǎng)度約5080mm。焊接方法GTAWGTAWrSMAW而5.

16、55.55.5GTAKIGV型坡口對(duì)接接頭單而焊雙而成型.母材jr度為Son.材質(zhì)為301：坡口角度nr 鈍邊0oo根部間晾2Cto焊絲直輕0)2. 42424(m)填充及蓋ifii0)244)1.2焊條直徑打厳(m)填充及蓋go110110110(A)填充及蓋130170110電弧電斥打厳121212(V)填充及蓋122424焊縫度打厳2.52.52.5(m)填充及36(L/oin)2020209098需要金厲fi打嵐74.474.474.4(g/o)填充及蓋ifli407.9i07. 9i07. 9/m)ifri/L)(sin &)A)/m)綜介熔敷效率打底(%)90焊材消耗S(g/m)焊

17、材單價(jià)（元如焊材?用元熔敷速度(g/aiin)10燃弧時(shí)間(sin，a)10.8r體單價(jià)（元?dú)怏w費(fèi)用元/hO3.09其它時(shí)間(sin/a)總作業(yè)時(shí)間工資單價(jià)元工資費(fèi)用（元9090535.9填充及蓋1882.782. 7+416. 2=198. 9819.870.070.070034037. 515. 7928. 89=31. 6S3192打底填充及蓋打底10,63.09電力既用元20SO10610.6填充及蓋焊接氣20.45.10 0030 0030 003, 0. 0120611. 85背而保護(hù)r1.86093層間冷卻時(shí)間清漬時(shí)間120.411. 3622.803X20=603X20=601

18、X20=203X3=9114.011. 3621 5S1X3+2X10=231X3=311.367. 33Zm)0610.920.26焊接成本元67.1359.6845. 31當(dāng)然，焊接成本還包括焊接設(shè)備的折舊、維修等費(fèi)用。由于該費(fèi)用很少，故 本文未予考慮。各種焊接數(shù)據(jù)的計(jì)算公式為: 焊材消耗量二需要金屬量一綜合熔敷效率焊材費(fèi)用二焊材消耗量X焊材單價(jià)燃弧時(shí)間二需要金屬量一熔敷速度氣體費(fèi)用二氣體流量X燃弧時(shí)間X氣體單價(jià)總作業(yè)時(shí)間二燃弧時(shí)間+其它時(shí)間工資費(fèi)用=總作業(yè)時(shí)間X工資單價(jià)電力費(fèi)用=（焊接電流X電弧電壓X燃弧時(shí)間X單價(jià)）+60000 焊接成本二焊材費(fèi)用+氣體費(fèi)用+工資費(fèi)用+電力費(fèi)用 2焊接成本分析以往的資料所進(jìn)行的焊接成本對(duì)比，均是九十年代初的相關(guān)數(shù)據(jù)，它是 在不同坡口尺寸條件下進(jìn)行的，且主要是對(duì)碳鋼、中療板常用的藥芯焊絲電弧焊、 實(shí)芯焊絲C02電弧焊、焊條電弧焊等焊接方法進(jìn)行成本對(duì)比與分析。表2的焊接成本是對(duì)于相同的坡口尺寸.薄板不銹鋼進(jìn)行對(duì)比的。市場(chǎng) 經(jīng)濟(jì)條件下的產(chǎn)品隨客戶要求的不同而不同，且對(duì)于生產(chǎn)制造企業(yè)而言，產(chǎn)品也 會(huì)隨不同板片而采取更加經(jīng)濟(jì)的焊接工藝。因此，相同類別的焊接接頭9如果采 用不同的坡口尺寸，會(huì)