不鏽鋼焊接技術論文

　　不鏽鋼焊接技術隨著人們的需要在不斷提升。這是小編為大家整理的，僅供參考!

　　篇一

　　探索不鏽鋼焊接接頭防腐蝕治理技術

　　摘要：焊接後，如果金屬表面的鈍化膜不能恢復，即使母材金屬是耐腐蝕的，焊接接頭也容易出現腐蝕，包括點腐蝕、縫隙腐蝕以及微生物腐蝕。本文分析了不鏽鋼焊接接頭抗晶間腐蝕和表面防腐蝕治理技術。

　　關鍵詞：不鏽鋼;焊接接頭;防腐蝕

　　中圖分類號： TG43 文獻標識碼： A

　　引言

　　不鏽鋼具有獨特的強度、較高的耐磨性、優越的防腐蝕效能及不易生鏽等優良的特性。故廣泛應用於化工行業，食品機械，機電行業，家用電器行業及家庭裝潢，精飾行業。

　　不鏽鋼的應用發展前景會越來越廣，但不鏽鋼的應用發展很大程度上取決於它的表面處理技術發展程度。

　　一、不鏽鋼常用種類

　　***1***不鏽鋼主要成分：一般含有鉻***Cr***、鎳***Ni***、鉬***Mo***、鈦***Ti***等優質金屬元素。

　　***2***常見不鏽鋼：有鉻不鏽鋼，含Cr≥12%以上;鎳鉻不鏽鋼，含Cr≥18%，含Ni≥12%。

　　***3***從不鏽鋼金相組織結構分類：有奧氏體不鏽鋼，例如：1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni11Nb，Cr18Mn8Ni5。馬氏體不鏽鋼，例如：Cr17，Cr28等。一般稱為非磁性不鏽鋼和帶有磁性不鏽鋼。

　　二、不鏽鋼焊接方法

　　常用不鏽鋼焊接方法對不鏽鋼最常用的焊接方法是手工焊***MMA***，其次是金屬極氣體保護焊***MIG/MAG***和鎢極惰性氣體保護焊***TIG***.雖然這些焊接方法對不鏽鋼工業的大多數人而言是熟悉的，但是我們認為這個領域值得深入探討.

　　1、手工焊***MMA***

　　手工焊是一種非常普遍的、易於使用的焊接方法.電弧的長度靠人的手進行調節，它決定於電焊條和工件之間縫隙的大小.同時，當作為電弧載體時，電焊條也是焊縫填充材料.

　　這種焊接方法很簡單，可以用來焊接幾乎所有材料.對於室外使用，它有很好的適應性，即使在水下使用也沒問題.大多數電焊機可以TIG焊接.在電極焊中，電弧長度決定於人的手：當你改變電極與工件的縫隙時，你也改變了電弧的長度.在大多數情況下，焊接採用直流電，電極既作為電弧載體，同時也作為焊縫填充材料.電極由合金或非合金金屬芯絲和焊條藥皮組成.這層藥皮保護焊縫不受空氣的侵害，同時穩定電弧.它還引起渣層的形成，保護焊縫使它成型.電焊條即可是鈦型焊條，也可是緘性的，這決定於藥皮的厚度和成分.鈦型焊條易於焊接，焊縫扁平美觀.此外，焊渣易於去除.如果焊條貯存時間長，必須重新烘烤.因為來自空氣的潮氣會很快在焊條中積聚.

　　2、MIG/MAG焊接

　　這是一種自動氣體保護電弧焊接方法.在這種方法中，電弧在保護氣體遮蔽下在電流載體金屬絲和工件之間燒接.機器送入的金屬絲作為焊條，在自身電弧下融化.由於MIG/MAG焊接法的通用性和特殊性的優點，至今她仍然是世界上最為廣泛的焊接方法.它使用於鋼、非合金鋼、低合金鋼和高合金為基的材料.這使得它成為理想的生產和修復的焊接方法.當焊接鋼時，MAG可以滿足只有0.6mm厚的薄規格鋼板的要求.這裡使用的保護氣體是活性氣體，如二氧化碳或混合氣體.唯一的限制是當進行室外焊接時，必須保護工件不受潮，以保持氣體的效果.

　　3、TIG焊接

　　電弧在難熔的鎢電焊絲和工件之間產生.這裡使用的保護氣體是純氬氣，送入的焊絲不帶電.焊絲既可以手送，也可以機械送.也有一些特定用途不需要送入焊絲.被焊接的材料決定了是採用直流電還是交流電.採用直流電時，鎢電焊絲設定為負極.因為它有很深的焊透能力，對於不同種類的鋼是很合適的，但對焊縫熔池沒有任何“清潔作用”.

　　TIG焊接法的主要優點是可以焊接大材料範圍廣.包括厚度在0.6mm及其以上的工件，材質包括合金鋼、鋁、鎂、銅及其合金、灰口鑄鐵、普通幹、各種青銅、鎳、銀、鈦和鉛.主要的應用領域是焊接薄的和中等厚度的工件，在較厚的截面上作為焊根焊道使用.

　　三、提高焊接接頭抗晶間腐蝕能力的措施

　　由於晶界碳化鉻沉澱析出而引起晶界貧鉻是奧氏體不鏽鋼晶間腐蝕的主要原因,因此提高抗晶間腐蝕能力,防止晶間腐蝕的途徑都是從控制碳化鉻的沉澱來考慮,即從碳化鉻沉澱的分量、部位和沉澱物形成動力等方面考慮。

　　1、焊接方法選擇

　　選擇適當的焊接方法儘可能縮短焊件在敏化溫度區段下停留的時間,減低危險溫度對它的影響。對於薄件、小件,採用高能量的真空電子束焊或等離子焊;對於中等厚度板材,採用熔化極自動或半自動氣體保護焊;對於大厚度板材,採用埋弧焊;焊條電弧焊為最常用的方法。

　　2、焊接材料控制

　　焊接材料通常根據奧氏體不鏽鋼的材質、工作條件***介質、溫度***來選擇,原則上選擇與母材相近的焊接材料,為保證焊縫區抗晶間腐蝕效能,採用以下措施：

　　***1***選用低碳或超低碳的不鏽鋼焊材。最大限度降低碳在焊縫金屬中的含量,達到碳在不鏽鋼中室溫溶解極限以下,使碳形成碳化鉻的可能性減到最小,從而根除貧鉻區的形成,提高焊縫金屬抗晶間腐蝕能力。

　　***2***選擇添加了鈦、鈮、鉭等穩定化元素的焊材。鈦、鈮、鉭等穩定化元素與碳的親和力要比鉻大得多,碳與它們優先結合成鈦、鈮、鉭的碳化物,並以顆粒彌散分佈在晶內,使奧氏體內的固溶碳含量***質量分數***降低,若碳降至0.01%以下,就不能形成碳化鉻,從而可提高抗腐蝕能力。

　　***3***焊材直徑的控制。材料的直徑直接關係到焊接熱輸入量的大小,在保證焊接質量***全焊透***的情況下,為降低焊接時的熱量輸入應儘量選用直徑較小的焊材。

　　3、焊接引數控制

　　在保證完全焊透、全熔合的情況下儘量選用小電流、低電壓***短弧焊***焊接,以減少熱輸入量,改善

　　焊接接頭效能。

　　4、焊接過程控制

　　***1***焊前準備清潔焊件,焊件坡口應去除油漆、油汙;自動焊絲表面應除油、除鏽並保存於乾淨、乾燥處;電弧焊焊絲必須烘乾並儲存在保溫筒中。

　　***2***焊接過程焊接時採用直線運條,不允許作橫向擺動,多層焊時層間溫度不能過高,應冷至60℃以下清渣後再繼續焊接。層間接頭應錯開,收弧一定要填滿。必要時採用強制焊區快速冷卻,最適用的方法是一邊施焊一邊用水冷卻焊縫,以水不浸入焊接熔池為準。有條件的也可在焊縫背面通水、通惰性氣體,既可加速冷卻,又保護焊縫。

　　5、焊接環境控制

　　焊接奧氏體不鏽鋼的場地應清潔,以免由於環境中的油、鏽或風等不利因素影響了焊接接頭的強度和耐蝕效能。

　　四、表面處理措施

　　1、表面本色白化處理

　　不鏽鋼在加工過程中，經過卷板、扎邊、焊接或者經過人工表面火烤加溫處理，產生黑色氧化皮。這種堅硬的灰黑色氧化皮主要是NiCr2O4和NiF二種EO4成分，以前一般採用氫氟酸和硝酸進行強腐蝕方法去除。但這種方法成本大，汙染環境，對人體有害，腐蝕性較大，逐漸被淘汰。目前對氧化皮處理方法主要有二種：

　　⑴噴砂***丸***法：主要是採用噴微玻璃珠的方法，除去表面的黑色氧化皮。

　　⑵化學法：使用一種無汙染的酸洗鈍化膏和常溫無毒害的帶有無機新增劑的清洗液進行浸洗。從而達到不鏽鋼本色的白化處理目的。處理好後基本上看上去是一無光的色澤。這種方法對大型、複雜產品較適用。

　　2、不鏽鋼表面鏡面光亮處理方法

　　根據不鏽鋼產品的複雜程度和使用者要求情況不同可分別採用機械拋光、化學拋光、電化學拋光等方法來達到鏡面光澤。

　　3、表面著色處理

　　不鏽鋼著色不僅賦予不鏽鋼製品各種顏色，增加產品的花色品種，而且提高產品耐磨性和耐腐蝕性。

　　1、化學氧化著色法

　　就是在特定溶液中，通過化學氧化形成膜的顏色，有重鉻酸鹽法、混合鈉鹽法、硫化法、酸性氧化法和鹼性氧化法。一般“茵科法”***INCO***使用較多，不過要想保證一批產品色澤一致的話，必須用參比電極來控制。

　　2、電化學著色法

　　是在特定溶液中，通過電化學氧化形成膜的顏色。

　　3、離子沉積氧化物著色法化學法

　　就是將不鏽鋼工件放在真空鍍膜機中進行真空蒸發鍍。例如：鍍鈦金的手錶殼、手錶帶，一般是金黃色。這種方法適用於大批量產品加工。因為投資大，成本高，小批量產品不合算。

　　4、高溫氧化著色法

　　是在特定的熔鹽中，浸入工件保持在一定的工藝引數，使工件形成一定厚度氧化膜，而呈現出各種不同色澤。

　　5、氣相裂解著色法

　　氣相裂解著色法較為複雜，在工業中應用較少。

　　結束語

　　如果嚴格按照焊接工藝施工，日常維護費用與非焊接方式基本相同，基本上免維護，但現狀是幾乎沒有完全按照焊接施工工藝進行焊接的，因此，焊縫處很容易發生腐蝕，日常維護費用必然產生。

　　參考文獻

　　[1]楊松祥.超級雙相不鏽鋼UNSS32760的焊接試驗研究[J].南京工業大學學報***自然科學版***.2002

　　[2]屈金山,王元良.雙相不鏽鋼焊接接頭的耐腐蝕效能[J].中國有色金屬學報.2001

　　篇二

　　不鏽鋼複合板焊接技術探討與應用

　　摘要：不鏽鋼複合板的應用具有廣闊的發展前景，由於基層與復層在化學成分、金相組織、物理效能等方面差別很大，可以充分利用兩種材料的不同特性來滿足工程需要，達到節約資源、降低費用的目的;而這些差異卻大大增加了其焊接難度，因此不鏽鋼複合板焊接技術難題的突破成為該新型材料推廣與應用的主導因素。本文就不鏽鋼複合板焊接中可能出現的問題以及在實際焊接中應採取的工藝措施進行了歸納和討論。

　　關鍵詞：不鏽鋼複合板;坡口;焊接;技術工藝

　　中圖分類號： TG4 文獻標識碼： A 文章編號：

　　0 前言

　　在石油、化工及電力建設行業中，複合鋼板越來越多地應用在耐磨、抗腐蝕較高的裝置上。使用複合鋼板可節省大量的不鏽鋼或非鐵等貴金屬材料，可以降低工程成本，具有很大的經濟價值。複合層一般只有複合板總厚度的10%～20%，可節約成本80%以上。

　　本公司承接了某電廠2×360MW工程雙曲線原煤斗的製作及安裝任務。該工程共有8座不鏽鋼複合板雙曲線原煤鬥，總質量為320噸;雙曲線原煤鬥鬥壁鋼材採用Q345B+1Cr13/10+2不鏽鋼複合板，其餘附件為Q235B鋼材。

　　1 不鏽鋼複合板焊效能分析

　　不鏽鋼複合板是由碳素鋼或合金鋼為基層，不鏽鋼為復層，以軋製等方法制成的雙金屬複合板。不鏽鋼複合板的基層主要滿足焊接結構設計的強度和剛度要求，而復層則滿足耐腐蝕性、耐磨性等特殊效能的要求。由於基層與復層在化學成分、金相組織、物理效能等方面差別很大，這些差異大大增加了焊接難度，其中不鏽鋼的線膨脹係數比碳鋼大50%左右，但不鏽鋼的導熱率僅為碳鋼的1/2，因此，焊接時應對基層和復層分別進行焊接。碳鋼的焊接性非常優良，只是在焊接熱輸入過大時，才會在熱影響區出現晶粒粗大，降低衝擊韌性;不鏽鋼的焊接也較為容易，但由於線膨脹係數大而熱導率小，使其焊接接頭記憶體在較大的焊接殘餘應力。而最為關鍵的是過渡層的焊接，其屬於異種鋼的焊接，焊接時要兼顧基層和復層兩種鋼材的效能。不鏽鋼複合板在焊接過程中可能存在以下幾個方面的問題：

　　***1***由於Cr元素在焊接過程中部分被燒損，使焊縫中的Cr含量降低，影響復層的耐蝕性。

　　***2***由於基層焊縫對復層焊縫的稀釋作用，將降低復層焊縫中的鉻含量，增加復層焊縫的含碳量，易導致復層焊縫中產生馬氏體組織，從而降低焊接接頭的塑性和韌性，並影響復層焊縫的耐蝕性。

　　***3***基層焊接時可能熔化不鏽鋼複合層，使得合金元素摻入而導致碳鋼基層焊縫金屬嚴重硬化和脆化，其過渡層硬化帶的厚度可達2.5mm，該硬化帶對冷裂紋極為敏感，容易產生裂紋。

　　2 焊接工藝措施

　　由於存在上述問題，一般在焊接不鏽鋼複合板時在基層和復層間加一道過渡層。即對於不鏽鋼複合板的焊接分三部分考慮：基層的焊接，過渡層的焊接及復層的焊接。

　　2.1坡口形式確定

　　根據圖紙及工藝要求，該工程雙曲線原煤鬥縱縫、拼接縫的坡口採用V形的坡口形式，如圖a所示;環縫的坡口採用UV形的坡口形式，如圖b所示。

　　採用這兩種坡口形式的優點為：

　　***1***縱縫、拼接縫採用V形的坡口，可以提高焊接功效，保證焊接質量。基層焊縫焊完後，在焊復層時，首先利用角向磨光機對復層焊道進行淸根、打磨處理，然後再進行焊接。從而減少對復層的焊接熱影響，降低過渡層硬化帶的厚度，防止焊接裂紋的產生;而環縫採用UV形的坡口，有利於每節筒體的組對及拼裝，降低不鏽鋼複合板的錯邊量，同時減少過渡層與復層的填充金屬量，以提高焊接功效，也減少復層焊縫的多次受熱，避免熔合線附近產生晶間腐蝕。

　　***2***焊接過渡層時熔合比小，可降低焊縫金屬的稀釋率，以保證過渡層焊縫的效能。

　　***3***能避免基層焊縫金屬焊到復層上，以保證復層的耐蝕性。

　　2.2焊接材料的選擇

　　焊接材料選擇時應根據母材的化學成分、力學效能和焊接接頭的抗裂性、碳含量、焊前預熱、焊後熱處理以及使用條件等綜合考慮。為了保證焊縫質量，焊接時應嚴格控制焊縫中有害雜質元素S、P的含量和焊縫金屬的碳含量，限制焊接熱輸入及高溫停留時間。雙曲線原煤鬥不鏽鋼複合板的焊接材料選用情況見表1。

　　表1不鏽鋼複合板的焊接材料選用

　　2.3 焊接技術要求

　　2.3.1焊接引數

　　雙曲線原煤鬥不鏽鋼複合板的焊接引數具體見表2。焊接基層時的消氫溫度控制在300～350℃/2h為宜。

　　表2不鏽鋼複合板的焊接引數

　　2.3.2焊接工藝要求

　　不鏽鋼複合板焊接時，大部分都採用手工電弧焊。對於直徑大、厚度大的不鏽鋼複合板產品，基層也可以採用埋弧焊等機械化焊接。基層採用機械化焊接的優越性是多方面的：主要表現生產效率高、焊縫質量優、表面成形美觀等。而過渡層和復層的焊接，最常用的方法是手工電弧焊。

　　***1***基層的焊接

　　基層一般採用普通碳鋼或低合金鋼，屬於同種材料焊接，焊接效能較好，焊接工藝比較成熟，焊接質量可靠，在此不再多述。

　　***2***過渡層的焊接

　　過渡層的焊接屬於異種材料的焊接，它是保證不鏽鋼複合板焊接質量的關鍵，也是不鏽鋼複合板焊接難度較大的區域。焊接工作者作了大量的研究，認為主要應從以下幾個方面來解決。

　　①選擇鉻鎳含量高的雙相鉻鎳不鏽鋼焊條，這樣即使過渡層受到基層稀釋，也可以避免在熔敷金屬中產生馬氏體組織。

　　②為減少基層對過渡層的稀釋，應儘量採用較小的焊接電流，較大的焊接速度。

　　③在過渡層焊接前及焊接中，應用角磨機將焊縫周圍藥皮清理乾淨，露出金屬光澤，這樣可以有效地防止氫熔入焊縫，從而防止冷裂紋的產生。

　　④焊接前將焊條在烘乾箱內350℃條件下烘乾2小時，然後保溫。焊接時應使用保溫桶裝焊條，隨用隨取。

　　⑤過渡層焊接應選用多人分段對稱焊接，從而減少應力的產生。

　　⑥採用短弧操作，焊條在坡口兩側稍作停留，以保證焊縫與母材金屬充分熔合。

　　⑦進行多層多道焊接時，層間溫度嚴格控制在350℃左右直至焊接結束。嚴格控制層間溫度的目的是為了防止裂紋的產生。

　　⑧收弧時應讓熔化的鐵水填滿弧坑，否則易出現裂紋。

　　為了保證不鏽鋼複合板的焊接效能，對於過渡層覆蓋範圍以及過渡層的厚度是有一定要求的。過渡層應儘可能地覆蓋基層碳鋼部分，從而避免復層與基層的相互溶解和稀釋。過渡層的厚度為1.5-2.5mm，在復層側的厚度應大於1.2mm。

　　***3***復層的焊接

　　復層焊接可以認為是在過渡層上堆焊，過渡層的成分及組織效能一般與復層較接近，因此復層焊接基本上可以認為是同種材料焊接。由於復層材料是不鏽鋼，因此焊接的主要問題是焊接接頭易於出現焊縫晶間腐蝕、熱影響區的晶間腐蝕、焊接接頭的應力腐蝕和裂紋等。

　　產生以上晶間腐蝕的主要原因是在晶界上析出鉻的碳化物，形成貧鉻的晶粒邊界;影響應力腐蝕的因素，有焊接區的殘餘拉應力、焊縫鑄造組織以及接頭區的碳化物析出;熱裂紋的形成主要原因是導熱係數小，線膨脹係數小，焊縫柱狀晶間存在低熔點夾層膜等。

　　對復層不鏽鋼焊接過程中存在的上述問題一般採用以下幾種解決措施：

　　①合理選擇焊接材料，儘量使焊縫組織為雙相組織。

　　②採用小電流，較大的焊接速度，小線能量施焊。

　　③採用反極性，多層多道焊。

　　④嚴格控制層間溫度，層間溫度應小於60度。

　　⑤復層焊縫應在最後焊接，以免其抗晶間腐蝕的效能受重複加熱的影響。

　　⑥允許在前後焊道施工間隙時冷卻接頭。

　　***4***焊接檢驗

　　在基層焊接完畢之後、過渡層與復層焊接之前，對基層一般應進行無損探傷檢查。發現超標缺陷，立即進行返修。返修完畢再次經超聲波或射線探傷檢查合格後，將復層側的基層焊縫表面打磨平整、光滑，方可進行過渡層和復層焊接。

　　2.3.2焊縫的返修要求

　　***1***表面缺陷的返修

　　缺陷經修磨清除後，修磨處理的厚度不應小於設計厚度，磨除厚度應小於鬥壁名義厚度的2%且不大於1mm，超出時應進行補焊。缺陷清除後，應進行外觀檢查，要求外表面光滑平整，曲線過渡順暢，返修處表面需作無損檢測。

　　***2***內部缺陷的返修

　　在焊縫缺陷返修前應對返修周圍進行預熱，預熱溫度為100～150℃，並應用超聲波檢測儀測定缺陷範圍、深度，根據缺陷深度，確定在那一側返修。清除缺陷時，應使用砂輪磨光機清除裂紋***不宜用碳弧氣刨，以減少坡口邊緣的淬硬傾向***，同時採用著色探傷檢查，以確保裂紋全部清除。然後立即進行補焊，補焊時應採用多層多道焊，不需要擺動焊。焊後立即對基層進行300～350℃的消氫處理1～2h，保溫緩冷。對過渡層的返修應進行預熱100～150℃，然後按照焊接工藝要求進行過渡層和復層的焊接。

　　3 防止復層損傷的措施

　　***1***為了防止複合層的損失，在不鏽鋼複合板出廠前應對復層用粘膠布進行保護;卷板時，對卷板機滾筒用麻繩或包不鏽鋼皮進行保護。

　　***2***起吊時用專用工裝卡具進行起吊。

　　***3***焊工在筒體內進行焊接時，必須穿布鞋或膠底鞋，嚴禁用電焊榔頭在復層表面進行敲擊。

　　4 結論

　　不鏽鋼複合板的應用具有廣闊的發展前景，其焊接技術的難點是過渡層的焊接，而控制熔合比，特別是基層材料的熔合比是過渡層焊接的關鍵;雙相組織具有優良的抗腐蝕效能和抗裂紋效能，在不鏽鋼焊接過程中採取的大多數措施都是圍繞減小熔合比，以及使焊縫獲得雙相組織而制定的。只要合理的選擇焊接材料，制定合理的焊接工藝規範，各種不鏽鋼複合板焊接結構中遇到的焊接問題是不難解決的。在本工程雙曲線原煤鬥不鏽鋼複合板的焊接過程中嚴格按照以上焊接工藝技術，保證了工程焊接質量，取得了良好的焊接效果。

　　參考文獻：

　　[1] 嚴華，顧芝敏14Cr1MoR與321複合鋼板的焊接技術[J]焊接技術 2011,9:53-55

　　[2] GB/T13148-2008不鏽鋼複合鋼板焊接技術條件[S] 國家技術監督總局釋出， 1992