0Cr21Ni32钢板MIG焊焊接工艺设计

第第#页共12页现，故可选用超低碳焊丝H00Cr19Ni9作为焊接用的焊丝最为合适。保护气体的选择一般焊接不锈钢时若是用纯Ar作为保护气体会出现以下两个问题：1.液体金属的粘度及表面张力较大，易产生气孔。焊缝金属润湿性差，焊缝两侧易形成咬肉等缺陷；2.电弧阴极斑点不稳定，产生阴极漂移现象。电弧根部这种不稳定会引起焊缝熔深及焊缝成形的不规则。然而在Ar气体中加入体积分数为1%的。2不仅可以克服阴极漂现象，还有利于金属熔滴的细化，降低射流过渡的临界电流值。因此保护气体选用99%Ar+1%O2的混合气体。.MAG焊设备熔化极氩弧焊设备组成包括有弧焊电源、送丝系统、焊枪、行走台车（自动焊）、供气系统、水冷系统、控制系统等部分。焊接电源熔化极氩弧焊通常采用的是直流弧焊电源。根据奥氏体不锈钢对接焊缝熔化极氩弧焊焊接工艺参数表查得应选用的电流范围为240—280A;电压范围为24—27V。极性的选择一般是直流反接，因为直流反接可以得到稳定的焊接过程和稳定的熔滴过渡过程。在此电源条件下，易于得到射流过渡的熔滴过渡的方式。射流过度有利于电弧燃烧稳定，对保护气流扰动小，金属飞溅小，从而能获得良好的保护效果和焊接质量。送丝系统送丝系统直接影响焊接过程的稳定性。它通常是由送丝机构（包括电动机、减速器、矫直轮、送丝轮）、送丝软管（导丝管）、焊丝盘等组成。根据送丝的方式一般可以分为推丝式、拉丝式、推拉丝式三种基本方式。其中推丝式应用较广泛，结构简单轻便，但稳定性较差；拉丝式提高了送丝的稳定性，但是结构质量较大，一般只能应用于直径大于0.8mm的焊丝；推位丝式其送丝效果最佳。焊枪及导丝管熔化极氩弧焊焊枪可分为半自动和全自动焊枪两种，由于所焊接的钢板的长度不大，只有300mm故可以选用半自动焊枪即可。半自动焊枪按结构分为鹅颈式和手枪式两种；按冷却方式可以分为气冷和水冷两种。气冷主要是利用保护气体流过焊枪时所起到的冷却作用，它一般只适用于电流小于200A的条件下。当焊接所用的电流大于200A时必须采用水冷的方式利用循环水进行冷却。导丝管部分包括导电部分、导气部分、导丝部分。供气系统和水冷系统供气系统主要是由气源（高压气瓶）、气体减压阀、气体流量计、电磁气阀和送气软管等组成。由于要采用富氩混合气体的供气方式故可以两种方式选择：一种是使用由气体制造公司提供按比例要求配制的混合气源；另一种方式是使用两不同的气源，调节好焊枪口的气体排放流量现场配制符合要求的混合气体使用。通常在使用CO2气体时，还需焊前对其进行预热，必要时还需要配全干燥器使用以减少CO2中的水分含量。水冷式焊枪的水冷系统是由水箱、水泵、水管、水流开关等组成。由水泵打压循环流动，实现冷却水的循环应用。当水泵工作时，水流开关合上，在此条件下可以起动焊接电弧；当水泵停止工作时，水流开关断开，不能起动焊接电弧，起到水冷保护的作用。控制系统熔化极氩弧焊设备的控制系统包括焊接过程程序控制电路、送丝驱动电路等。其中焊接过程程序控制是由焊接过程控制电路来实现的。控制系统涉及到对送保护气的控制、送焊丝的控制、弧焊电源的控制等。焊机设备的选择下表4为常见的几种国产的熔化极氩弧焊焊机的型号及技术参数：常见国产熔化极氩弧焊焊机的参数表4型号输入电压/V额定输入电流/A额定输入功率/KVA空载电压/V焊接电压调节范围/V焊接电流调节范围/A负载持续率（%）适应焊丝直径/mmNB—2003--3809.45.65515--2640--200600.8、1.0NB--2503--3801586015--3640--250600.8、1.0NB—4003--38023177015--4540--400600.8、1.0、1.2NB--5003--38034237015--4540--500600.8、1.0、1.2、1.6注：国产熔化极氩弧焊焊机的型号根据GB/T10249—1988的规定命名的。其中字母N表示MIG/MAG焊机，B表示半自动焊机，数字表示焊机的额定功率。为降低残余应力水平，应尽量采用较小线能量的焊接方式，即较小的热输入。又采用1.2mm直径的焊丝故应选用NB—400型号的焊机来进行施焊作业。.焊接工艺参数熔化极氩弧焊的焊接参数主要有焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝的伸出长度、焊丝倾角、焊丝直径、保护气体的种类及其流量等。选择合适的焊接工艺参数能够有效的避免晶间腐蚀、应力集中变形等缺陷的产生！焊接电流、电弧电压、焊接速度焊接电流和电弧电压通常是根据焊件厚度及焊缝深来选择的。由0Cr21Ni32钢板的板厚为10mm,及开V型坡口的方式以及采有MAG焊接方法可以初步选定焊接电流为240—280A，电弧电压为24—27V,焊接速度为250—350mm/min。焊丝的伸出长度焊丝的伸出长度增加，其电阻热增加，相应的焊丝的熔化速度也增加。过长的焊丝伸出长度会造成低电弧热熔敷过多的焊缝金属，使焊缝成形不良，熔深减小，电弧不稳定；焊丝长度过短，电弧易烧导电嘴，金属飞溅易堵塞喷嘴。采用射流过渡，且最好使用短电弧焊接，故其合适的伸出长度为13—25mm,选用15mm的伸出焊丝伸出长度。保护气体及气体流量熔化极氩弧焊的主要保护气体为氩气，但是对于不锈钢的焊接若采用纯的氩气作为保护气体会引起咬边等缺陷且燃烧的电弧也不稳定。通常对于不锈钢的焊接采用体积分数为99%Ar+1%O2的富氩气混合气体能够有效的克服阴极漂移现象稳定电弧，并且1%。2的加入有利于金属熔滴的细化，降低射流过渡的临界电流值。若是混合气体中。2的体积含量超过2%时，在焊缝表面会产生明显的氧化，降低了焊缝接头的质量。根据所开的V型坡口方式，及板厚10mm可以选用氩气流量为1418L/min的气体流量。.焊接实施方法及步骤①首先对待焊工件进行焊前清理处理。一般对于奥氏体不锈钢是不需要预热的。②检查焊机设备及电路的通畅性。③使用同种类型的焊件进行焊前试焊，并根据试焊的工件变形程度，采用反变形法合理布对接焊件的位置。焊接进采用导热性能较好的铜块作为焊接的垫板，有利于焊件的散热，可以减少焊件在高温的停留时间。④为防止焊缝6相的析出，应在焊后进行固溶化热处理，其主要的措施是对焊件加热到1050°C—1100°C后迅速冷却，稳定奥氏件组织，防止晶间腐蚀。也可以通过火焰矫正来矫正焊接的变形与应力集中。.焊接缺陷及其预防措施0Cr21Ni32型不奥氏体不锈钢的主要焊接缺陷及其预防措施有：I.易于产生热裂纹，其产生热裂纹的原因主要是因为a.奥氏体不锈钢的线膨胀系数较大，导热系数又较小，从而延长了焊缝金属在高温区的停留时间，提高了焊缝金属在高温时经受的拉伸应变；b.奥氏体不锈钢焊缝结晶，液相线与固相线之间的距离较大，凝固过程的温度范围大，使低熔点的杂质偏析严重，并且在晶界聚集；c.纯奥氏体焊缝的柱状晶间存在低熔点夹层薄膜，在凝固结晶后期以液态膜形式存在于奥氏体柱状晶粒之间，在一定的拉应力作用下起裂、扩展形成晶间开裂。其热裂纹的主要形式有横向裂纹、纵向裂纹、弧坑裂纹、显微裂纹、根部裂纹和热影响区裂纹等。通常影响热裂纹的产生的因素有焊缝金属组织和焊缝的化学成分。其中单相奥氏体焊缝对热裂纹较为敏感，单向奥氏体的合金化程度高，奥氏体很稳定，焊接时易产生方向很强的粗大柱状晶组织，同时高合金化增大了液固相线的间距，加剧偏析，而且硫、磷等杂质元素与镍形成低熔点共晶体，在晶界形成易熔夹层等都会增加对热裂纹的敏感性。另外常见的合金元素对奥氏体焊缝热裂纹的倾向的影响如下表5所示：常见无素对奥氏体焊缝热裂纹倾向表5无素6单相组织6+丫双相组织奥氏体化元素Ni显著增大热裂倾向显著增大热裂倾向Cr形成Cr-Ni高熔点共晶细化晶粒，减少热裂倾向当Cr/NiN1.9—2.3时，提高抗裂性C含量为0.3%--0.5%，同时有Nb、Ti等元素进减小热裂倾向减小热裂倾向，但若使6消失，则增大热裂纹倾向SiSiN0.3%--0.7%时，显著增加热裂倾向通过焊丝加入SiW1.5%—3.5%减小热裂倾向Ti显著增大热裂倾向，但当Ti/C约为6时，减小热裂倾向TiW1.0%影响不大，TiN1.0%时细化晶粒，减小热裂倾向由上表可在选材时应该控制C的含量，采用低碳或是超低碳型的焊丝，按照等成分匹配原则选材并尽量其他杂质元素的含量。采用焊缝金属呈。+丫双相组织，铁素休的含量控制在3—5%以下，还应限制焊缝金属中致热裂纹元素S、P等的含量可以有效的降低热裂纹的产生；II晶间腐蚀，主要是焊缝和热影响区在加热到450°C—850°C敏化温度区时在晶界上析出的碳化铬，造成贫铬的晶界，不足以抵抗腐蚀的程度。晶间腐蚀可分为三种：焊缝的晶间腐蚀、热影响区的敏化区的晶间腐蚀以及热影响区过热区的“刀蚀”。对于第一种可以选择超低碳（CW0.03%）或是添加钛和铌等稳定元素的不锈钢焊条；或是采用奥氏体-铁素体双相钢，它不仅具有良好的耐晶间腐蚀性，还具有很高的抗应力腐蚀能力；或是通过减少危险温度范围停留时间；还可以进行焊后固溶处理。对于第二种的晶间腐蚀可以通过采用含Ti或Nb的稳定化奥氏体不锈钢、或是在焊接工艺上选用小线能量，快速冷却的焊接工艺等。第三种晶间腐蚀可以采用超低碳稳定化奥氏体不锈钢母材。综上对于晶间腐蚀应采用低碳或超低碳的焊材，另外可以减少熔池过热，选用较小的焊接电流和较快的焊接速度，加快冷却速度。若是对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊件则可进行焊后稳定化退火处理；.应力腐蚀开裂，可以进行焊后热处理，消除应力，也可以进行机械消除内应力处理。.焊缝金属的低温脆化，可以选用较为纯的焊奥氏体焊材，减少熔池的高温停留时间形成单一的稳定的奥氏体组织。V焊接接头的6相的脆化，主要是由于熔池在650°C—850°C停留时间过长，使得6相组织的的析出。可采取的措施，可以减小焊缝金属在高温下的停留时间，在多层焊时使用强制冷却，还可以在焊后进行固溶处理，使6相溶入奥氏体。.施焊时注意事项施焊过程中应注意的事项有：.由于不锈钢接对焊件表面的杂质非常敏感故焊前必需对焊件及焊材进行焊前杂质清理处理。.由于采用的是Ar+O2的混合气体的保护焊，因而要注意焊接场所的通风性能良好，但空气的流动性不能太大影响焊接电弧的稳定。.焊前注意栓查焊机设备及送气电路等通畅。．焊接时为防止背面焊道表面氧化和获得良好的成形，底层焊道的背面也附加氩气保护。.焊后检验0Cr21Ni32奥氏体不锈钢的焊后检验可分为外观检验、内部无损检测以及金相实验三个部分。外观检测主要包括焊缝平直度偏差、厚度及余高的检查；表面裂纹检查；咬边检查；焊件或产品的几何尺寸检查，包括形状及变形量是否超过技术规程的规定值等。无损检测主要是检查焊缝的表面与内部裂纹，夹杂、气孔、未熔合和未焊透等工艺缺陷。它一般是在外观检测之后进行的。常用的无损检测方式有超声波探伤。金相实验是用于检验奥氏体不锈钢焊缝的金相组织中6相的含量，对其进行检测可以判断其焊接接头的脆性。.结语本文主要是通过对0Cr21Ni32型奥氏体不锈钢的焊接设计，从而对奥氏体型不锈钢的焊接性能有一个充分的了解。同时对熔化极氩弧焊的焊机设备的结构、工作原理、焊接的工艺性能和焊接的工艺参数的规范有了进一步的了解。奥氏体不锈钢的焊接主要产生的缺陷会是热裂纹、其次是晶间腐蚀等，因而在对焊材的选择时必须选择，低碳型且含S、P等致热裂纹元素控制得非常低的焊材。而且需要注要焊接时要尽量缩短熔池的过热，即高温停留时间。多层焊时，层间温度不超过60°C。参考文献刘