常用不銹鋼的焊接要點及注意項目

不銹鋼焊接關(guān)鍵點及注意事項摘要:

通俗地說，不銹鋼就是不輕易生銹鋼，實際上一部分不銹鋼，現(xiàn)有不銹性，又有耐酸性（耐蝕性）。不銹鋼不銹性和耐蝕性是因為其表面上富鉻氧化膜（鈍化膜）形成。這種不銹性和耐蝕性是相正確。試驗表明，鋼在大氣、水等弱介質(zhì)中和硝酸等氧化性介質(zhì)中，其耐蝕性隨鋼中鉻含水量增加而提升，當(dāng)鉻含量達成一定百分比時，鋼耐蝕性發(fā)生突變，即從易生銹到不易生銹，從不耐蝕到耐腐蝕。不銹鋼分類方法很多。按室溫下組織結(jié)構(gòu)分類，有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體和雙相不銹鋼；按關(guān)鍵化學(xué)成份分類，基礎(chǔ)上可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系統(tǒng)；按用途分則有耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐海水不銹鋼等等，按耐蝕類型分可分為耐點蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、耐晶間腐蝕不銹鋼等；按功效特點分類又可分為無磁不銹鋼、易切削不銹鋼、低溫不銹鋼、高強度不銹鋼等等。因為不銹鋼材含有優(yōu)異耐蝕性、成型性、相容性和在很寬溫度范圍內(nèi)強韌性等系列特點，所以在重工業(yè)、輕工業(yè)、生活用具行業(yè)和建筑裝飾等行業(yè)中獲取得廣泛應(yīng)用。

奧氏體不銹鋼

在常溫下含有奧氏體組織不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni8%~10%、C約0.1%時，含有穩(wěn)定奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包含著名18Cr-8Ni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)展起來高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且含有高韌性和塑性，但強度較低，不可能經(jīng)過相變使之強化，僅能經(jīng)過冷加工進行強化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，則含有良好易切削性。這類鋼除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外，假如含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸和甲酸、醋酸、尿素等腐蝕。這類鋼中含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可顯著提升其耐晶間腐蝕性能。高硅奧氏體不銹鋼濃硝酸肯有良好耐蝕性。因為奧氏體不銹鋼含有全方面和良好綜合性能，在各行各業(yè)中取得了廣泛應(yīng)用。

鐵素體不銹鋼

在使用狀態(tài)下以鐵素體組織為主不銹鋼。含鉻量在11%~30%，含有體心立方晶體結(jié)構(gòu)。這類鋼通常不含鎳，有時還含有少許Mo、Ti、Nb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，多用于制造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕零部件。這類鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性顯著降低等缺點，所以限制了它應(yīng)用。爐外精煉技術(shù)（AOD或VOD）應(yīng)用可使碳、氮等間隙元素大大降低，所以使這類鋼取得廣泛應(yīng)用。

奧氏體--鐵素體雙相不銹鋼

是奧氏體和鐵素體組織各約占二分之一不銹鋼。在含C較低情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。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特點，和鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提升，同時還保持有鐵素體不銹鋼475℃本文關(guān)鍵介紹了不銹鋼復(fù)合鋼板對接，角接等形式焊接。序言：耐海水腐蝕環(huán)境保護設(shè)備裝置——海上平臺、污水處理裝置等既要求有強度確保，又要求含有耐腐蝕和使用壽命長特征，所以使用碳鋼和不銹鋼復(fù)合板制作。其碳鋼一面確保其結(jié)構(gòu)強度要求，不銹鋼一面確保其耐腐蝕要求。關(guān)鍵詞：不銹鋼復(fù)合鋼板，CO2半自動氣體保護焊一、施焊前準備工作1、

依據(jù)產(chǎn)品圖紙要求用機械加工方法在接頭處，去除不銹鋼復(fù)合層，對接焊縫需開適宜坡口。詳見下面經(jīng)典節(jié)點圖。

2、焊縫兩側(cè)各10-20mm寬度范圍內(nèi)作好清理工作，用鋼絲刷或打磨方法，去除氧化物、銹、油、水分等影響焊接質(zhì)量物質(zhì)。3、按產(chǎn)品圖紙裝配，在碳鋼側(cè)用CJ422，φ3.2mm焊條定位焊，定位焊焊工應(yīng)含有有效崗位操作證書，確保定位焊質(zhì)量，定位焊有效長度為25-30mm。二、焊接過程1、不銹鋼復(fù)合鋼板對接縫焊接工藝1.1基層碳鋼焊接1.1.1采取埋弧自動焊方法，正面焊一層，翻身后反面先用碳弧氣刨方法清根，再封底焊一層。焊接規(guī)范以下：位置

焊絲

焊劑

焊絲直徑

電弧電壓

焊接電流

焊接速度正面

H08A

J431

φ5mm

31-33V

500-550A

44-46cm/min反面

H08A

J431

φ5mm

32-34V

580-620A

44-46cm/min1.1.2焊后清渣，并打磨，要求詳見下圖。

1.1.3焊后用X射線抽樣檢驗，抽樣百分比為10—20%，或用UT探傷檢1.2過分層焊接采取CO2半自動氣保焊方法，焊接一層，焊接規(guī)范選擇以下：藥芯焊絲

TS-309（天泰）焊絲直徑

φ1.2（MM）電弧電壓

19-21V焊接電流

130-150A過渡層焊后截面如右圖所表示：1.3復(fù)層焊接采取CO2半自動氣體保護焊方法，焊接一層，焊接規(guī)范以下：藥芯焊絲

TS-316L（天泰）

焊絲直徑

φ1.2（MM）層間溫度

150。C復(fù)層焊后截面圖以下：1．1

焊后清理焊渣，并打磨光順焊縫后外觀檢驗。2、不銹鋼復(fù)合鋼板角接縫焊接工藝。2.1

基層碳鋼焊接2.1.1

按圖紙要求焊腳尺寸，采取CO2半自動氣保焊方法，進行角接縫焊接。焊接規(guī)范要求：藥芯焊絲

TWE—711（天泰）或SF—71（現(xiàn)代）焊絲直徑

φ1.2（MM）電弧電壓

19—21V焊接電流

150—180（A）焊縫形式如右圖所表示：2．1．2

焊后對焊縫進行清理，去飛濺，清渣，并對不銹鋼側(cè)焊縫進行打磨。2．2

過渡層焊接2．2．1．

采取CO2半自動氣保焊方法，焊接一層，焊接規(guī)范及焊材選擇以下：藥芯焊絲

TS316（天泰）焊絲直徑

φ1.2（MM）電弧電壓

20—22V焊接電流

140—160（A）層間溫度

150。C2．3．2．

焊后做好清理工作，去飛濺和焊渣，用外觀檢驗焊縫。2．3．3．

角接縫節(jié)點圖以下：

三、注意事項1、不銹鋼復(fù)合鋼板對接縫裝配時，基準面為不銹鋼復(fù)層面，預(yù)防錯邊過大，影響復(fù)層焊接質(zhì)量。2、裝配，焊接過程中，嚴防機械碰傷，電弧燒傷不銹鋼復(fù)層表面。3、嚴防碳鋼焊絲焊接在復(fù)層上或過分層焊絲焊在復(fù)層上。4、碳鋼焊接時飛濺落在復(fù)層面上時，要仔細清除。5、焊接過分層時，為了降低稀釋率，在確保焊透情況下，應(yīng)盡可能采取小規(guī)范。6、通常參與焊接電焊工，均需有效合格上崗證書，并經(jīng)過對應(yīng)機械考評認可，方可上崗操作。7、所用焊接材料均需有效對應(yīng)材質(zhì)認可證書。

薄板不銹鋼焊接成本分析和對比薄板薄板不銹鋼焊接成本不銹鋼焊接成本分析和對比現(xiàn)在不銹鋼壓力容器生產(chǎn)企業(yè)，普遍采取關(guān)鍵焊接方法均為成熟焊接工藝，如鎢極氬弧焊（GTAW）、焊條電弧焊（SMAW）、藥芯焊絲電弧焊（FCAW）、埋弧自動焊（SAW）等。對于4～10mm1Cr18Ni9Ti薄板不銹鋼，關(guān)鍵采取鎢極氬弧焊（GTAW）、焊條電弧焊（SMAW）和藥芯焊絲電弧焊（FCAW）；而對于4～10mm304薄板不銹鋼(相當(dāng)于中國0Cr18Ni9)，則關(guān)鍵采取鎢極氬弧焊（GTAW）、焊條電弧焊（SMAW），因為藥芯焊絲電弧焊（FCAW）采取保護氣體為Ar+CO2，易使焊接接頭產(chǎn)生增碳問題，造成其耐腐蝕性能下降，故對于低碳、超低碳不銹鋼焊接，通常情況下不采取藥芯焊絲電弧焊。

本文以板厚8mm低碳、304不銹鋼為例，對其常見焊接方法及焊接成本進行分析和對比。

焊接方法分析

鎢極氬弧焊采取保護氣體為純Ar，焊接時它既不和金屬起化學(xué)反應(yīng)，也不溶解和液態(tài)金屬中，故能夠避免焊縫中金屬元素?zé)龘p和由此帶來其它焊接缺點，同時因其密度較大，在保護時不易漂浮散失，保護效果好。該焊接方法因為熱源和填充焊絲是分別控制，熱量調(diào)整方便，使輸入焊縫焊接線能量更輕易控制，故適合于多種位置焊接，也輕易實現(xiàn)單面焊雙面成型。鎢極氬弧焊最大缺點是熔深淺、熔敷速度慢、生產(chǎn)效率低，所以其焊接變形也就較大。

焊條電弧焊因為操作靈活、方便，焊接設(shè)備簡單、易于移動，設(shè)備費用比其它電弧焊方法低，所以得到了廣泛應(yīng)用。該焊接方法和熔化極氣體保護焊（GMAW）、埋弧自動焊（SAW）等焊接方法相比，其熔敷速度慢及熔敷系數(shù)低，而且每焊接完一條焊道均需要清理熔渣，而坡口內(nèi)清渣是比較繁瑣。

熔化極惰性氣體保護焊（MIG焊），因為采取Ar或在Ar中添加了少許O2作為保護氣體，所以其電弧穩(wěn)定，熔滴細小且過渡穩(wěn)定，飛濺很小。該焊接方法電流密度高、母材熔深深，所以其焊絲熔化速度和焊縫熔敷速度高，焊接生產(chǎn)效率高，尤其適于中等厚度和大厚度結(jié)構(gòu)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見焊接方法相關(guān)數(shù)據(jù)。該表中GTAW焊熔敷速度為實際測量數(shù)據(jù)。

表1薄板不銹鋼常見焊接方法數(shù)據(jù)

焊

接

方

法

TIG

SMAW

MIG

熱源

最小加熱面積(cm2)

10-3

10-2

10-4

特征

最大功率密度(W/cm2)

1.5×104

104

104～105

熱效率（功率有效系數(shù)）

0.77～0.99

0.77～0.87

0.66～0.69

焊接電流（A）

100～130

170～200

200～300

焊接速度

焊材直徑(mm)

Φ2.4

Φ4.0

Φ1.2

及效率

熔敷速度(g/min)

7～10

18～22

75～85

熔敷效率(%)

98～100

55～60

96～99

低碳、超低碳薄板不銹鋼焊接成本對比

對于薄板不銹鋼壓力容器，因為其特殊性及相關(guān)標準要求，所以對打底焊焊縫后面質(zhì)量要求比較高。

對于打底焊而言，鎢極氬弧焊（GTAW）均優(yōu)于焊條電弧焊（SMAW）、熔化極惰性氣體保護焊（MIG焊）等焊接方法，這關(guān)鍵是因為熱源和填充焊絲是分別控制，熱量調(diào)整方便；同時，該種焊接方法對焊工操作技能、接頭組對質(zhì)量要求不高。所以，對于單面焊雙面成型焊接接頭，其打底焊均采取鎢極氬弧焊（GTAW）。對于不銹鋼焊接，焊接時必需充后面保護氣（通常為純Ar），以預(yù)防焊縫后面氧化。

1焊接成本對比

表2給出了板厚8mm、材質(zhì)304不銹鋼對接接頭焊接成本對比。表中焊材、氣體及工資價格均是根據(jù)現(xiàn)在價格進行計算。GTAW焊Ф2.4mm焊絲是直條，長度為36英寸，每根焊絲剩下長度約80～100mm；不銹鋼焊條剩下長度約50～80mm。

表2薄板不銹鋼常見焊接方法成本對比

焊

接

方

法

GTAW

GTAW+SMAW

GTAW+MIG

施焊條件

V型坡口，對接接頭，單面焊雙面成型。

母材厚度為8mm，材質(zhì)為304；坡口角度70°，鈍邊0mm，根部間隙2.0mm

焊絲直徑

打底焊

Φ2.4

Φ2.4

Φ2.4

(mm)

填充及蓋面

Φ2.4

----

Φ1.2

焊條直徑

打底焊

----

----

----

焊

(mm)

填充及蓋面

----

Φ4.0

----

接

焊接電流

打底焊

110

110

110

規(guī)

(A)

填充及蓋面

130

170

140

范

電弧電壓

打底焊

12

12

12

(V)

填充及蓋面

12

24

24

焊縫厚度

打底焊

2.5

2.5

2.5

(mm)

填充及蓋面

5.5

5.5

5.5

氣體流量(L/min)

20

20

20

需要金屬量

打底焊

74.4

74.4

74.4

(g/m)

填充及蓋面

407.9

407.9

407.9

綜合熔敷效率打底焊

90

90

90

焊

(%)

填充及蓋面

90

48

98

材

焊材消耗量

焊絲

535.9

82.7

82.7+416.2=498.9

費

(g/m)

焊條

----

849.8

----

用

焊材單價

焊絲

70.0

70.0

70.0

(元/kg)

焊條

----

34.0

----

焊材費用(元/m)

37.51

5.79+28.89=34.68

34.92

熔敷速度

打底焊

7

7

7

氣

(g/min)

填充及蓋面

10

20

80

體

燃弧時間

打底焊

10.6

10.6

10.6

費

(min/m)

填充及蓋面

40.8

20.4

5.1

用

氣體單價(元/L)

0.003

0.003

0.003/0.012

氣體費用

焊接氣體

3.09

0.64

1.85

(元/m)

后面保護氣體

3.09

1.86

0.95

其它時間

層間冷卻時間

3×20=60

3×20=60

1×20=20

其

(min/m)

清渣時間

3×3=9

1×3+2×10=23

1×3=3

它

總作業(yè)時間(min/m)

120.4

114.0

38.7

費

工資單價(元/h)

11.36

11.36

11.36

用

工資費用(元/m)

22.80

21.58

7.33

電力費用(元/m)

0.64

0.92

0.26

焊接成本(元/m)

67.13

59.68