奧氏體不銹鋼TiG焊的焊接工藝評(píng)定

1、奧氏體不銹鋼TIG焊的焊接工藝評(píng)定設(shè)計(jì)奧氏體不銹鋼TIG焊的焊接工藝評(píng)定設(shè)計(jì)摘要 焊接過程是特殊過程。焊接結(jié)果不容易經(jīng)濟(jì)地通過檢驗(yàn)和試驗(yàn)完全驗(yàn)證，有些問題在設(shè)備使用后才曝露出來(lái)造成不應(yīng)有的損失。在產(chǎn)品施焊前就需要確認(rèn)焊接工藝能否保證焊接接頭的使用性能。焊接工藝評(píng)定又是制造安裝單位的技術(shù)資源和技術(shù)儲(chǔ)備，是焊接技術(shù)和焊接質(zhì)量控制水平和能力的標(biāo)志，也是獲得優(yōu)良焊接質(zhì)量的保證。通過焊接工藝評(píng)定的研究能更好的了解焊接技術(shù)和焊接工藝的特性，掌握焊接工程的內(nèi)在規(guī)律。關(guān)鍵詞 焊接工藝評(píng)定 一般過程 指導(dǎo)書 評(píng)定報(bào)告 檢測(cè) 焊縫引 言在現(xiàn)代生產(chǎn)中，隨著社會(huì)的進(jìn)步、生產(chǎn)力的發(fā)展對(duì)焊接產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，不銹鋼以其

2、耐腐蝕，耐酸等良好的性能得到廣泛應(yīng)用奧氏體不銹鋼是應(yīng)用最廣泛的不銹鋼，以Gr-Ni型不銹鋼最為普遍。目前奧氏體不銹鋼大致分為Gr18-Ni8型、Gr25-Ni20型、Gr25-Ni35型。還有廣泛開發(fā)應(yīng)用的超級(jí)奧氏體不銹鋼。本文以1Gr18Ni9Ti鋼為例做焊接工藝評(píng)定。第一章 焊接工藝評(píng)定基本原理1.1 焊接工藝評(píng)定的目的焊接工藝評(píng)定的目的是驗(yàn)證施焊單位擬定的焊接工藝的正確性，并評(píng)定施焊單位能力。1.2焊接工藝評(píng)定的一般程序焊接工藝評(píng)定的一般過程是：在產(chǎn)品施焊之前，根據(jù)材料的焊接性能，結(jié)合產(chǎn)品的制造工藝擬定焊接工藝指導(dǎo)書，遵照焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)施焊試件、制取式樣，檢查試件和式樣，測(cè)定焊接接頭是

3、否具有所要求的使用性能，提出焊接工藝評(píng)定報(bào)告，對(duì)擬定的焊接工藝指導(dǎo)書進(jìn)行評(píng)定作出結(jié)論。根據(jù)評(píng)定合格的焊接工藝指導(dǎo)書，可以編制出在它覆蓋范圍內(nèi)若干焊接工藝規(guī)程，規(guī)范生產(chǎn)單位的制造安裝焊接工作。若評(píng)定不合格，則應(yīng)分析不合格原因，修訂焊接工藝指導(dǎo)書，重新評(píng)定。1.3 焊接性能是焊接工藝評(píng)定基礎(chǔ)1.3.1 焊接性能試驗(yàn)?zāi)康?、作用和方法焊接性能是金屬材料?duì)焊接加工的適應(yīng)性。即材料在限定的施工條件下焊接符合設(shè)計(jì)要求的構(gòu)建，并滿足預(yù)定服役要求的能力。焊接性能受材料、焊接方法、構(gòu)件類型及使用要求四個(gè)因素的影響。焊接性能試驗(yàn)包括焊接工藝性能試驗(yàn)和焊接接頭使用性能試驗(yàn)。焊接工藝性能試驗(yàn)主要指焊接裂紋敏感性試驗(yàn)、焊

4、接氣孔敏感性試驗(yàn)；焊接接頭使用性能包括力學(xué)性能、耐腐蝕性能、抗疲勞性能、抗脆斷性能。通過焊接性能試驗(yàn)可以了解焊接方法、焊接工藝對(duì)金屬材料的適應(yīng)性；了解焊接材料的匹配性；可以合理地選擇焊接工藝參數(shù)。焊接裂紋敏感性試驗(yàn)可分為間接法和直接法兩大類。做焊接性能試驗(yàn)時(shí)要根據(jù)金屬材料的特點(diǎn)，要有針對(duì)性。奧氏體不銹鋼從凝固到冷卻至室溫都保持奧氏體組織，不發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，沒有冷裂紋傾向。對(duì)奧氏體不銹鋼不做熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)或Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)。第2章 奧氏體不銹鋼TIG焊的焊接工藝評(píng)定理論基礎(chǔ)2.1對(duì)接焊縫、角焊縫的焊接工藝評(píng)定2.1.1 評(píng)定對(duì)接焊縫工藝時(shí)，采用對(duì)接焊縫試件。對(duì)接焊縫試件評(píng)定合格的焊接工

5、藝亦適用于角焊縫。試件形式示意圖1。. 圖1 焊接工藝評(píng)定試件形式2.1.2 管與板角焊縫試件評(píng)定合格的焊接工藝適用于板材的角焊縫，反之亦可。板材對(duì)接焊縫試件評(píng)定合格的焊接工藝適用于管材的對(duì)接焊縫，反之亦可。2.1.3焊接工藝因素焊接工藝評(píng)定因素分為重要因素、補(bǔ)加因素和次要因素 重要因素是指影響焊接接頭力學(xué)性能（沖擊韌性除外）的焊接工藝因素。 補(bǔ)加因素是指影響焊接接頭沖擊韌性的焊接工藝因素。當(dāng)規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，需增加補(bǔ)加因素。 次要因素是指對(duì)要求測(cè)定的力學(xué)性能無(wú)明顯影響的焊接工藝因素。 表1 奧氏體不銹鋼TIG焊的焊接工藝評(píng)定因素因素種類焊接工藝評(píng)定因素的主要內(nèi)容重要因素藥芯焊絲牌號(hào)(只考慮

6、類別代號(hào)后頭兩位數(shù)字)、焊絲鋼號(hào)、增加或取消填充金屬、實(shí)心焊絲改為藥芯焊絲或相反、預(yù)熱溫度比已評(píng)定合格值低50以上、保護(hù)氣體種類、混合保護(hù)氣體配比、補(bǔ)加因素從已評(píng)定合格的焊接位置改變?yōu)橄蛏狭⒑浮㈦娏鞣N類和極性、增加線能量次要因素坡口形式、在同組別號(hào)內(nèi)選擇不同鋼號(hào)做電板、坡口根部間隙、增加鋼墊板、填充金屬橫截面積、焊接位置、改變尾部保護(hù)氣體、保護(hù)氣體流量、電流種類和極性、電流值和電壓值、烏極的直徑和種類、不擺動(dòng)或擺動(dòng)焊、烏極間距、噴嘴尺寸2.1.4. 評(píng)定規(guī)則2.1.4.1 焊接方法 改變焊接方法，需要重新評(píng)定焊接工藝 。2.1.4.2 各種焊接方法的焊接工藝評(píng)定重要因素、補(bǔ)加因素和次要因素 1

7、）當(dāng)變更任何一個(gè)重要因素時(shí)都需要重新評(píng)定焊接工藝。 2）當(dāng)增加或變更任何一個(gè)補(bǔ)加因素時(shí)，則可按增加或變更的補(bǔ)加因素增焊沖擊韌性試件進(jìn)行試驗(yàn)。 3）當(dāng)變更次要因素時(shí)不需要重新評(píng)定焊接工藝，但需要重新編制焊接工藝指導(dǎo)書。2.1.4.3 當(dāng)同一條焊縫使用兩種或兩種以上焊接方法或重要因素、補(bǔ)加因素不同的焊接工藝時(shí)，可按每種焊接方法或焊接工藝分別進(jìn)行評(píng)定；亦可使用兩種或兩種以上焊接方法、焊接工藝試件，進(jìn)行組合評(píng)定。 組合評(píng)定合格后用于焊件時(shí)，可以采用其中一種或幾種焊接方法、焊接工藝，但應(yīng)保證其重要因素、補(bǔ)加因素不變，按相關(guān)條款確定每種焊接方法或焊接工藝適用于焊件厚度的有效范圍。2.1.5熱處理改變焊后熱

8、處理類別，需重新評(píng)定焊接工藝。除氣焊外，當(dāng)規(guī)定進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，焊后熱處理的保溫溫度范圍或保溫時(shí)間范圍改變后要重新評(píng)定焊接工藝。試件的焊后熱處理應(yīng)與焊件在制造過程中的焊后熱處理基本相同，低于下轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行焊后熱處理時(shí)，試件保溫時(shí)間不得少于焊件在制造過程中累計(jì)保溫時(shí)間的80%。 奧氏體鋼的使用溫度高于或等于196時(shí)，可免做沖擊試驗(yàn)，一般不熱處理。2.1.6試件厚度和焊件厚度評(píng)定合格的對(duì)接焊縫試件的焊接工藝適用于焊件厚度的有效范圍：表2 試件焊縫金屬厚度與焊件焊縫金屬厚度規(guī)定 mm表3 試件厚度與焊件厚度規(guī)定 mm1） 對(duì)接焊縫試件評(píng)定合格的焊接工藝用于角焊縫焊件時(shí)，焊件厚度的有效范圍不限。2） 組

9、合評(píng)定合格后，當(dāng)作單一焊接方法（或焊接工藝）分別評(píng)定來(lái)確定適用于焊件母材的厚度有效范圍。3） 本次設(shè)計(jì)使用的奧氏體母材厚度為 1.5T102.1.7.試件制備母材、焊接材料、坡口和試件的焊接必須符合焊接工藝規(guī)程的要求。 試件的數(shù)量和尺寸應(yīng)滿足制備試樣的要求，試樣也可以直接在焊件上切取。 對(duì)接焊縫試件尺寸：試件厚度應(yīng)充分考慮適用于焊件厚度的有效范圍。 角焊縫試件尺寸見表4和圖2、圖3。表4 板材角焊縫試件尺寸 mm圖2 板材角焊縫試件及試樣圖3 管材角焊縫試件2.1.8 對(duì)接焊縫試件和試樣的檢驗(yàn)2.1.8.1 試件檢驗(yàn)項(xiàng)目：外觀檢查、無(wú)損檢測(cè)、力學(xué)性能試驗(yàn)。 外觀檢查和按 JB4730 進(jìn)行無(wú)損

10、檢測(cè)結(jié)果不得有裂紋。 2.1.8.2 力學(xué)性能試驗(yàn)項(xiàng)目包括拉伸試驗(yàn)、夏比 V 型缺口沖擊試驗(yàn)（當(dāng)規(guī)定時(shí)）和彎曲試驗(yàn)。 a) 力學(xué)性能試驗(yàn)項(xiàng)目和取樣數(shù)量應(yīng)符合表 5 的規(guī)定。 b) 當(dāng)試件采用兩種或兩種以上焊接方法（或焊接工藝）時(shí)： 拉伸試樣和彎曲試樣的受拉面應(yīng)包括每一種焊接方法（或焊接工藝）的焊縫金屬和熱影響區(qū)； 當(dāng)規(guī)定做沖擊試驗(yàn)時(shí)，對(duì)每一種焊接方法（或焊接工藝）的焊縫區(qū)和熱影響區(qū)都要做沖擊試驗(yàn)。 表 5 力學(xué)性能和彎曲性能試驗(yàn)項(xiàng)目和取樣數(shù)量 2.1.8.3 力學(xué)性能試驗(yàn)的取樣要求： a) 取樣時(shí)，一般采用冷加工方法，當(dāng)采用熱加工方法取樣時(shí)，則應(yīng)去除熱影響區(qū)。 b) 試件允許避開缺陷制取試樣，

11、取樣位置按規(guī)定。 c) 試樣去除焊縫余高前允許對(duì)試樣進(jìn)行冷校平。 d) 板狀對(duì)接焊縫試件上試樣取樣位置見圖 4。 圖4 板材對(duì)接焊縫試件上試樣位置圖2.1.8.4 拉伸試驗(yàn)2.1.8.4.1 取樣和加工要求 a) 試樣的焊縫余高應(yīng)以機(jī)械方法去除，使之與母材齊平。試樣厚度應(yīng)等于或接近試件母材厚度 T。 b) 厚度小于或等于 30mm 的試件，采用全厚度試樣進(jìn)行試驗(yàn)。 c) 當(dāng)試驗(yàn)機(jī)受能力限制不能進(jìn)行全厚度的拉伸試驗(yàn)時(shí)，則可將試件在厚度方向上均勻分層取樣，等分后制取試樣厚度應(yīng)接近試驗(yàn)機(jī)所能試驗(yàn)的最大厚度。等分后的兩片或多片試樣試驗(yàn)代替一個(gè)全厚度試樣的試驗(yàn)。 2.1.8.4.2 試樣形式緊湊型板接頭

12、帶肩板形試樣（見圖 5）適用于所有厚度板狀的對(duì)接焊縫試件。圖5 緊湊型板接頭帶肩板形拉伸試樣2.1.8.4.3合格指標(biāo)試樣的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的下限值。2.1.8.5 彎曲試驗(yàn)2.1.8.5.1 試樣加工要求 試樣的焊縫余高應(yīng)采用機(jī)械方法去除，面彎、背彎試樣的拉伸表面應(yīng)加工齊平，試樣受拉伸表面不得有劃痕和損傷。 2.1.8.5.2 試樣形式a) 橫向側(cè)彎試樣見圖6。圖6 橫向側(cè)彎試樣 b) 面彎和背彎試樣見圖 7。 試件厚度 T 為 1038mm ，試樣寬度等于試件厚度。 圖7 面彎和背彎試樣2.1.8.5.3 合格指標(biāo)試樣在彎曲到規(guī)定的角度后，其拉伸面上沿任何方向不得有單條長(zhǎng)大于

13、3mm的裂紋和缺陷。試樣的棱角開裂一般不記。2.1.8.6 沖擊試驗(yàn) 2.1.8.6.1 試樣 a) 試樣取向：試樣縱軸應(yīng)垂直于焊縫軸線，缺口軸線垂直于母材表面。 b) 取樣位置；在試件厚度上的取樣位置見圖 8。 c) 缺口位置：焊縫區(qū)試樣的缺口軸線應(yīng)位于焊縫中心線上。 熱影響區(qū)試樣的缺口軸線至試樣軸線與熔合線交點(diǎn)的距離大于零，且應(yīng)盡可能多的通過熱影響區(qū)。 圖8 沖擊試樣位置圖 2.1.8.6.2 合格指標(biāo) 焊接接頭每個(gè)區(qū) 3 個(gè)試樣為一組的常溫的沖擊吸收功平均值應(yīng)符合圖樣或相關(guān)技術(shù)文件規(guī)定，且不得小于 27J，至多允許有 1 個(gè)試樣的沖擊吸收功低于規(guī)定值，但不低于規(guī)定值的 70%。 2.1.

14、8.7 角焊縫試件和試樣的檢驗(yàn)檢驗(yàn)項(xiàng)目：外觀檢查，金相檢驗(yàn)（宏觀）外觀檢驗(yàn)不得有裂紋。金項(xiàng)檢驗(yàn)焊縫根部應(yīng)焊透，焊縫和熱影響區(qū)不得有裂紋、未熔合；角焊縫兩焊腳之差不宜大于3mm。 第3章 奧氏體不銹鋼TIG焊的焊接工藝評(píng)定焊 接 工 藝 評(píng) 定編號(hào): HP001評(píng)定單位:德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院評(píng)定日期: 2010年12月焊接工藝評(píng)定任務(wù)書任務(wù)書編號(hào)HR001工藝評(píng)定編號(hào)HP001產(chǎn)品名稱制造編號(hào)級(jí)別母 材板 材管 材焊 材焊 條焊 絲焊 劑牌號(hào)1Gr18Ni9Ti型號(hào)H0Gr21Ni10Ti規(guī)格8規(guī)格2;2.5;2.5接頭型式對(duì)接焊接方法TiG焊焊接位置水平對(duì)接焊預(yù)熱和焊后熱處理要求無(wú)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)鋼制產(chǎn)品

15、焊接試板的力學(xué)性能檢測(cè)焊縫結(jié)構(gòu)示意圖設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)溫度工作介質(zhì)備注要求檢驗(yàn)項(xiàng)目外觀檢查無(wú)損探傷射線（）、超聲（ ）、表面（ ）力 學(xué) 及 彎 曲 性 能 試 驗(yàn)項(xiàng) 目拉 伸彎 曲沖 擊試樣數(shù)量焊接接頭全焊縫面彎背彎側(cè)彎焊縫熱影響區(qū)22222宏觀金相微觀金相其他項(xiàng)目編 制日 期審 核日 期焊接工藝評(píng)定指導(dǎo)書任務(wù)書編號(hào)HR001工藝評(píng)定編號(hào)HP001第1頁(yè)產(chǎn)品名稱制造編號(hào)共2頁(yè)母材板材管材墊板焊絲牌號(hào)、規(guī)格底層中間層面層牌號(hào)1Gr18Ni9Ti2；2.522.52.5規(guī)格8分類號(hào)未列入標(biāo)準(zhǔn)的鋼材或國(guó)外鋼材接頭型式對(duì)接化學(xué)成分焊接方法TiG焊焊接位置水平對(duì)接焊試件規(guī)程機(jī)械性能清根方法坡口、間隙、焊道分

16、布及順序示意圖焊前予熱加 熱方 式溫 度范 圍層 間溫 度測(cè) 溫方 法焊后熱處理種 類加熱方式溫 度范 圍保 溫時(shí) 間冷 卻方 式測(cè) 溫方 法說明：其他工藝要求執(zhí)行編制的通用焊接工藝守則特殊要求：焊 接 工 藝 參 數(shù)第2頁(yè)共2頁(yè)焊層序號(hào)焊道數(shù)量焊絲牌號(hào)焊材規(guī)格mm焊 接電 源焊 接電 流A電 弧電 壓V焊 接速 度cm/min氣體流量L/min線能量KJ/cm種類極性11H0Gr21Ni10Ti2直流正接9010012165821H0Gr21Ni10Ti2.5直流正接11012012165831H0Gr21Ni10Ti2.5直流正接100110121669施焊設(shè)備型號(hào)WS400檢驗(yàn)項(xiàng)目執(zhí)行標(biāo)

17、準(zhǔn)檢驗(yàn)項(xiàng)目執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)外觀檢查目測(cè)沖擊試驗(yàn)（常溫、低溫）JB4744無(wú)損探傷金相檢驗(yàn)拉伸試驗(yàn)JB4744彎曲試驗(yàn)JB4744備注試件做斷面檢查，斷面無(wú)無(wú)氣孔、未熔合、未焊透為合格編制日期審核日期焊 接 工 藝 評(píng) 定 報(bào) 告編號(hào): HP001評(píng)定單位:德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院評(píng)定日期： 2010年12月工藝評(píng)定（報(bào)告）編號(hào)HP001通用焊接工藝卡編號(hào)HK001第1頁(yè)試 件 編 號(hào)HS001相應(yīng)工藝指導(dǎo)書編號(hào)HZ001共3頁(yè)接頭型式對(duì)接焊接方法埋弧自動(dòng)焊焊接位置水平母材板材管材墊板焊 絲底 層中間層面層牌號(hào)1Gr18Ni9TiH0Gr21Ni10Ti22.52.5規(guī)格8代號(hào)坡口、間隙、焊道分布及順序示意圖烘

18、干溫度恒溫時(shí)間記錄人日期焊條烘干焊劑烘干清根方法未列入標(biāo)準(zhǔn)鋼材或國(guó)外鋼材焊前予熱加 熱方 式溫度范圍層間溫度測(cè)溫方法化學(xué)成分焊后熱處理種類加熱方式溫度范圍保溫時(shí)間h冷 卻方 式測(cè) 溫方 法機(jī)械性能報(bào)告編號(hào)：焊 接 工 藝 參 數(shù)第2頁(yè) 共3頁(yè)焊層序號(hào)焊道數(shù)量焊絲牌號(hào)焊材規(guī)格mm焊 接電 源焊 接電 流A電 弧電 壓V焊 接速 度cm/min氣體流量L/min線能量KJ/cm種類極性11H0Gr21Ni10Ti2直流正接9010012165821H0Gr21Ni10Ti2.5直流正接11012012165831H0Gr21Ni10Ti2.5直流正接100110121669施工技術(shù)說明：其他技術(shù)要

19、求均應(yīng)符合通用焊接工藝守則設(shè)備型號(hào)：WS400 焊工姓名：環(huán)境溫度：27 焊工鋼?。篈相對(duì)濕度：40 記錄人： 2010 年 12月26日試件編號(hào)：HS001檢 驗(yàn) 項(xiàng) 目 評(píng) 定 結(jié) 果第3頁(yè)共3頁(yè)檢 驗(yàn) 項(xiàng) 目評(píng)定結(jié)果報(bào)告編號(hào)日期外觀檢查：無(wú)裂紋、夾渣、弧坑和氣孔 檢驗(yàn)員： 合格2010.12.27射 線 探 傷拍片張數(shù)評(píng)定級(jí)別拉 伸 試 驗(yàn)試樣數(shù)量焊接接頭全焊縫合格2010.12.27彎曲試驗(yàn)面彎背彎側(cè)彎合格2010.12.27沖擊檢驗(yàn)缺口位置試 驗(yàn)溫 度合格2010.12.27焊縫熱影響區(qū)金相檢驗(yàn)宏 觀微 觀合格2010.12.27檢查其他檢驗(yàn)：綜合評(píng)定結(jié)論：試驗(yàn)過程符合鋼制產(chǎn)品焊接試板的力學(xué)性能檢測(cè)規(guī)程 試驗(yàn)結(jié)果合格本評(píng)定適用范圍: 板與板對(duì)接全焊透焊縫備注編 制日 期審 核日 期批 準(zhǔn)日 期第4章 結(jié)束語(yǔ) TiG焊接技術(shù)在現(xiàn)代焊接領(lǐng)域仍占有不可替代的作用。尤其在低中合金鋼，有色金屬和一些特殊性能鋼的焊接方面，TiG焊接技術(shù)的作用更顯突出。奧氏體不銹鋼是應(yīng)用最廣泛的不銹鋼，以Gr-Ni型不銹鋼最為普遍。優(yōu)質(zhì)的TiG焊能滿足奧氏體不銹鋼的設(shè)計(jì)要求，保證正常的使用壽命。而一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的焊接缺陷，就會(huì)影響常品的使用壽命，甚至