不锈钢薄板件焊接方法及工艺设计

1、西安工业大学北方信息工程学院综合实验论文题目：不锈钢薄板（件）焊接方法及工艺设计系另U机电信息系专业 金属材料工程班级B070211_姓 名_学号B07021114导师郑曙阳 王鑫摘要304L不锈钢（AST廊准）为奥氏体不锈钢，届于超低碳级不锈钢，具有良 好的综合性能，是目前工业上应用最广泛的不锈钢。文章通过现场实际操作，研 究总结了304L不锈钢焊接的工艺特点,针对晶问腐蚀、层问未熔合、引弧夹鸨、 收弧缩孔等问题提出了具体的解决办法和注意事项，有效地解决了焊接质量问 题。关键词：奥氏体不锈钢；晶问腐蚀；危险温度区；焊接线能量13目录1绪论.3前言.32实验方案及实验方法.42.1实验材料.4

2、2.2 304L不锈钢的特性和焊接工艺参数.42.3 304L不锈钢焊接工艺特点.42.3 1晶间腐蚀及应对措施.42.3 2层问未熔合的解决方法.42.3 3采用专用氯弧焊机，克服引弧夹鸨和收弧缩孔.42.3 4采用单侧连续送丝方式.42.3 5采用小热量输入、小电流快速焊.52.4焊接设备.52.5焊前准备.62.6注意事项.72.7力学性能试验.82.8金相组织分析.93结果与讨论.104结论.11参考文献.12致谢附录1前言当今随着石油、化工、医药及其它工业的不断发展 ，对耐腐蚀性的设备需求 越来越多，更多的不锈钢设备在化工企业得以广泛应用，特别是18- 8型奥氏 体不锈钢以其良好的耐

3、腐蚀性和热稳定性，在工业应用上呈逐年上升的趋势。输 送天然气管道增输工程压缩机（组）中的润滑油系统、十气密封系统和前置加热系 统的工艺管道均为不锈钢管,18-8奥氏体不锈钢热处理工艺，由于含有较高的锐 且在室温下呈奥氏体单相组织，所以它与Cr13不锈钢相北具有高的耐蚀性，在 低温、室温及高温下均有较高的塑归和韧性，以及较好的冷作成型和焊接性。但 室温下的强度较低，晶问腐蚀及应力腐蚀倾向较大，切削加工性较差。奥氏体在加热时无相变， 因此不能通过热处理强化。 只能以提高钢的耐腐蚀性能进行热 处理：固溶处理；其目的是使碳化物充分溶解并在常温下保留在奥氏体中，从而在常温下获单相奥氏体组织，使钢具有最高

4、的耐腐蚀性能。2实验方案及实验方法2.1实验材料本实验选用的是材质为304L不锈钢(美国ASTM示准)，主要管道规格为D60 mmX 6 mm本文主要以D60 mm X 6 mm管道为例，分析奥氏体不锈钢管道 焊接中易发生的缺陷，并介绍采取的预防措施。2.2 304L不锈钢的特性和焊接工艺参数奥氏体不锈钢304L对应我国的标准是00Cr19Ni10,其主要化学成分和机 械性能见表1。表1 304L不锈钢的化与我分和机械性能化学成分及禽7%机械性能CCrNi州服强度，MPa抗拉强度，MPa硬度HBW003018.020.0 9.0一13.0205N520187304L不锈钢的热导率较低，约为碳钢

5、的1/3,电阻率约为碳钢的5倍，线膨胀系 数比碳钢约大50%,密度大丁碳钢。奥氏体不锈钢焊条大体分为酸性钛钙型和碱 性低氢型两大类：低氢型不锈钢焊条的抗热裂性较高，但成型不如钛钙型焊条， 抗腐蚀性也较差，钛钙型不锈钢焊条具有良好的工艺性能，生产中用得较多。由丁不锈钢存在众多与碳钢不同的特性，其焊接工艺规范也与碳钢有所不同，对丁304L不锈钢钢管(D60 mm X6 mm)我们采用的焊丝为ER308L焊接工艺参数见 表2/ 2 304L不锈钢的焊接艺参数焊层电流/A电Jk/V焊接速度曲i)根焊2.090*95s-io60 5填充盖帽2.4110一120 10 1260 52.3 304L不锈钢焊

6、接工艺特点2.3 1晶间腐蚀及应对措施晶问腐蚀是在腐蚀介质作用下，起源丁金届表面的晶界并且沿晶粒边界深 入金届内部产生在晶粒之间的一种腐蚀。晶问腐蚀是奥氏体不锈钢常见的焊接缺 陷:Cr是奥氏体不锈钢中具有耐腐蚀性的基本元素，当Cr含量低于12%寸，就 不再具有耐腐蚀性了。304L不锈钢在焊接过程中存在焊接危险温度区间(为450 850 C ),见图1。当温度达到这一范围时,奥氏体中过饱和的碳向晶界处迅 速扩散并在晶粒边界析出，析出的碳和铭形成碳化铭(Cr23C6)。因为铭在奥氏 体中的扩散速度很慢，来不及向晶界扩散，这样就大量消耗了晶界处的铭，使晶 界处含铭量降低到小于12%，这时晶界就失去了

7、耐腐蚀能力。如果温度低于450 C，则奥氏体中的碳扩散速度不快，不能在晶界处扩散析出而形成碳化铭，所以没有晶问腐蚀现象。如果温度高于850 C，这时不仅碳在奥氏体中的扩散速 度极快，而且铭在奥氏体中的扩散速度也很快，故不能造成晶粒边界处贫铭， 因而也不会发生晶问腐蚀。为防止304L不锈钢在焊接过程中耐腐蚀性能下降，可以采取以下几点措 施：(1)焊接时在管道内部进行充氯施工，并且确保根焊时充氧浓度达到92咖上。在 填充、盖帽焊时，也要进行充氯，防止焊缝金届在高温时进行氧化反应，造成晶 间腐蚀。(2)焊接时采用小电流，快速焊，降低焊接线能量，缩短奥氏体不锈钢 在危险温度区间(450850 C )的

8、停留时间，防止晶问腐蚀。(3)对有条件进行 热处理的焊缝，在焊接后可以进行快速冷却，使焊缝温度低于450C，防止晶问 腐蚀。2.3 2层问未熔合的解决方法相对于碳钢，不锈钢在熔化后黏度大，流动性差，容易形成层问未熔合等 缺陷。为此在焊接时相应地增大焊缝坡口角度， 便于熔敷金届流动， 通常坡口角 度为7505。 。另外在根焊中尽量采用小直径焊丝，小电流，降低焊接线能量， 提高熔敷金届的流动性。2.3 3采用专用氯弧焊机，克服引弧夹鸨和收弧缩孔不锈钢焊接易产生引弧夹鸨和收弧缩孔，需要配备具有高频引弧和电流衰 减特性的专用氯弧焊机，高频引弧可以减少焊接夹鸨，电流衰减可以减少收弧 缩孔。2.3 4采用

9、单侧连续送丝方式不锈钢焊接中，对于焊口组对间隙较大的焊缝，采用单侧连续送丝方式（见图2）,焊枪连续摆动，焊丝只在一侧徐徐送入，靠液态金届流动性与另一 侧熔化母材结合，这样可以防止根焊内部的单侧咬边问题，改善内部成型。850Y危险温度上限45。霍危险温度下限保温时何09 1加热温度和保温时间对18-8钢杭晶间腐蚀能力的影响00 2尊倒连续送丝方式2.3 5采用小热量输入、小电流快速焊不锈钢焊接中采用小热量输入、小电流快速焊。焊丝不做横向摆动，焊道宜 窄不宜宽，最好不超过焊丝直径的3倍，这样焊缝冷却速度快，在危险温度区间 停留时间短，有利丁防止晶问腐蚀。小热量输入时，焊接应力小，有利丁防止应 力腐

10、蚀和热裂纹，而且焊接变形小。2.4焊接设备不锈钢焊接工艺采用鸨极氯弧焊，它以燃烧丁非熔化电极鸨棒与焊件间的电 弧作为热源，使不锈钢板自熔形成焊缝。 电板和电弧区及熔化的不锈钢均由氯 气保护，使之与空气隔离。由丁氧气是惰性气体，它不与金届起化学作用，也不熔解于金届，因此可以避免焊缝金届的氧化及合金元素的烧损。使焊接的过程简单和易控制，在焊接中采用氧气保护，它导热系数低，高温不吸收热，因此热量 损失小，其工作电压仅8-15伏即可。2.5焊前准备a焊接坡口。不锈钢的焊接坡口一般与碳钢相同，但坡口间隙不能过小。因 为间隙过小，容易引起未焊透。但也不宜过大，过大时容易引起裂纹夹渣等缺陷。 因此应执行有关

11、规定而开坡口。b坡口部位最好采用机械切削。用机械进行切削，在施焊的过程中可以减少 阻力，使焊工保持平稳均匀运条。这样既能保证不锈钢焊口的内在质量， 乂能使 外在的焊口质量光洁平整。如果采用氧熔剂切割，等离子切割等方法，对加工后 的坡口应仔细地用打磨机打光，去除渗炭面，露出金届光泽面，为下一步扫除不 合乎施焊标准的因素。c焊前活理。首先，将接头和坡口内及两侧的杂质扫活，然后用十净抹布将 接头处，坡口处污渍擦去。其次，将接口和坡口处及坡口两侧用丙酮或洒精等进 行除油、活洗。再次，对于焊接表面要求高的不锈钢结构，可在坡口的两侧150mm范围内涂白栗粉糊剂，可以减少时的飞溅损伤不锈钢表面。d装焊引弧和收弧板。在焊接平板对接焊缝时，焊缝两侧在焊接前应装与同 质的引弧板和收弧板，防止在焊件上随便引弧，损伤焊件表面，影响耐腐蚀性。2.6注意事项(1)焊接前要检查氧