1 8—8型奥氏体不锈钢焊接工工艺分析

18—8型奥氏体不锈钢焊接工摘要：从焊前准备、焊接材料选用、防变形措施、焊接规范、操作标准、前期预热及焊后热处理等方面探讨l8—8型奥氏体不锈钢的焊接工艺，具有一定的推广价值。关键词：18—8型奥氏体不锈钢；焊接；跳焊法；热处理；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应用，特别是18—8型奥氏体不锈钢以其良好的耐腐蚀性和热稳定性，在工业应用上呈逐年上升的趋势。然而在工作中，我们常遇到晶间腐蚀，应力腐蚀，过热裂纹等问题。因其膨胀系数大，导热性差，焊接过程易产生变形。为了提高18—8型奥氏体不锈钢的焊接性、蚀性，防止裂纹的产生，控制焊接变形，提高设备制作质量，延长使用寿命，探讨一下18—8型奥氏不锈钢的焊接工艺特点。1焊前准备1．1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。因此应执行有关规范而开坡口。1．1．1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，又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，露出金属光泽面，为下一步扫除不合乎施焊标准的因素。1．2焊前清理。首先，将接头和坡口内及两侧的杂质扫净，然后用干净抹布将接头处，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酒精等进行除油、清洗。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范围内涂白粟粉糊剂，可以减少焊接时的飞溅损伤不锈钢表面。1．2．1装焊引弧板和收弧板。在焊接平板对接焊缝时，焊缝两端在焊接前应装与母材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焊接材料2．1焊条的选择。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。各种不锈钢在不同使用条件下应选用不同牌号的焊条。(见表1)表1奥氏体不锈钢焊条的选用简表钢号工作环境适用焊条牌号奥OC122奥102奥107奥122奥117vl8Nl9工作温度300~C耐腐蚀要求不高时。奥232奥2371Cyl8Nil2MO2Ti含钛稳定剂的重要结构有机、无机酸介质，异种钢焊接。奥132奥137奥202奥207Cyl8Nil2MO2Ti尿素、合成纤维等化工设备，一般耐热、耐腐。奥212奥22奥32奥237Cyl8Nil2MO2Cu抗有机、无机酸、异种钢焊接。奥032奥222Cyl8Nil8MO2Cu2T硫酸介质、一定温度和压力。奥802Cv25N订3耐热、耐氧化、异种钢焊接奥303奥307Cv25Ni20高温、异种钢焊接奥402奥407Cy25Ni20MO2高温、异种钢焊接奥4122．2焊条烘干。焊条要求保持干燥，药皮面不得有油污，水分等。酸性焊条烘焙150℃一个小时，低氢型焊条烘焙250℃两个小时，但焊条不能多次重复烘焙，以免药皮脱落。在施焊中，烘干后的不锈钢焊，要放在干净防潮无污物的焊条筒内，以免焊条损坏和吸潮。3预防变形措施奥氏体不锈钢，热膨胀系数大，导热性差，有可能引起较大的焊接变形。为防止变形，根据本人多年的施焊经验，可采用如下几种方法：3．1跳焊法。在施焊的过程中，一是采用分散反向焊的方法，这样可以减轻焊后不锈钢的变形，为焊后的工件矫正减轻繁琐的工序；二是采用合理的焊接顺序，按工艺要求焊接，以免造成焊件严重变形，为工件的矫正增加难度；三是选择适当的焊接电流，确保焊口的质量。32焊缝两侧，放置重件。在施焊前将两块不锈钢板放在平台上，然后将两块重件放在将要焊接的不锈钢平板上，目的是压平焊件，使焊件不易走形。3．3采用铜垫板导热。金属铜有导电、导热快的良好效果，在施焊中最好是采用紫铜板，放在焊缝底部，使焊缝热区能快速冷却。3．4采用各种刚性夹具。在施焊中，采用各种刚性夹具是一种好的方法，它可以防止焊接过程中的变形。3．5注意定位焊的次序及定位焊缝长度。这也是焊接不锈钢焊口时的重要一环，应采取反变形法，使焊接变形控制在最低限度。由于奥氏体不锈钢的电阻较大，焊接时产生的电阻热较大，所以同样直径的焊条焊接接头电流值应比低碳钢焊条降低20％左右，不然在焊接时会由于药皮的迅速发红失去保护而无法焊接。4焊接规范选择4．1焊接规范选择的原则，要以防止接头过热为基础，在提高焊接质量的前提下，在焊接过程中展现操作技术，焊条最好不作横向摆动。采用小电流，快焊速，一次焊成的焊缝不宜过宽，最好不超过焊条直径的3倍。多层焊时，每焊完一层要彻底清除熔渣，并等到层焊缝冷却后(60~C)再焊接下一层。与腐蚀介质接触的焊缝，为防止由于过热而产生晶间腐蚀，应该最后焊接。焊后可采取强制冷却措施，加速接头冷却。4．2在焊接时要降低电弧电压，保证电弧长度在2—3mm。采取的冷却措施尤为重要，事关工件的焊缝质量。要加大冷却速度。因为奥氏体不锈钢不会产生淬硬现象，所以在焊接过程中，可以设法增加焊接接头的冷却速度，如可在工件下用紫铜垫板或进行水冷却法焊接。在焊接工艺上，可以采用小电流，大焊速、短弧、多道焊等措施，缩短焊接接头在危险温度区停留的时间，以免形成贫络区。4．3防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀的措施。奥氏体不锈钢具有良好的可焊性，但如果焊条选用不当，焊接工艺不正确，会产生一系列的缺陷，最主要的是晶间腐蚀。它有两种腐蚀现象，即整体腐蚀和品间腐蚀。影响晶间腐蚀的因素有三点：一是加热温度和加热时间；二是钢中的含碳量；三是金相组织。为消除影响，可采取以下措施：一是添加稳定剂。在钢材和焊接材料中加入钛、铌等与碳的亲和力比铬强的元素，能够与碳结合成稳定的碳化物，从而避免在奥氏体晶界形成贫络区。钛和铌还是形成钛元素体的元素，加入钛和铌会促使形成双相组织。所以常用奥氏体不锈钢及焊接材料中通常都含有钛或铌，如1Cyl8NigTi、1Cyl8Nil1Nb。二是进行固溶处理。这种处理方法是在焊后将焊接接头加热到l050～1100~C，此时碳又重新溶入奥氏体中，并急速冷却，这样便得到了稳定的奥氏体组织。这种处理方法的缺点是，如果焊接接头需要在危险温度区内工作，则仍不可避免形成贫络区而产生晶间腐蚀。三是进行均匀化处理。将焊接接头加热至850---900~C，保温2小时，使奥氏体晶粒内部的络有充分时间扩散至品界，使晶界处的含络量又恢复到大于12％，从而避免产生晶间腐蚀。5．焊接操作5．1焊条握持的角度要正确，运条要稳。5．2装换焊条时，待接头熔好后再运条。5．3点固焊所用焊条必须与焊接时所用焊条相同，点焊时应对准焊缝，不要将电弧引向未焊母材上，以免形成腐蚀区。点固焊缝有裂纹时，应铲掉打磨后重新点焊。5．4厚板对接，角接时，采用多层多道焊，各层的宽度要小，焊后清理干净熔渣和处理缺陷。待焊缝冷却到10％时，再施焊下一层。相邻焊道或焊层的焊接方向要相反，并注意焊缝接头要错开。6焊前预热及焊后热处理奥氏体钢由于具有较高的塑性，故冷裂纹倾向很小。另外，焊前预热会使冷却速度减慢，有促进析出碳化物等不良影响，故这种钢一般焊前不进行预热，但对于刚性极大的情况，有时也要进行预热，以防裂纹的产生，而且随着预热温度的升高其裂纹倾向降低。6．1焊后热处理。奥氏体不锈钢一般焊后不进行热处理。但在焊接和正形加工中，析出了碳化物或产生了残余应力和塑性变形时，可进行固溶处理，稳定化处理或消除应力热处理。6．2焊后固溶热处理。适用于对耐蚀性要求极高，热加工时析出碳化物和脆性相以及冷加工产生很大的硬化情况，固溶热处理必须是均匀加热正体构析，不可采用局部加热方法。6．3焊后稳定化热处理。原则上是作为稳定化不锈钢的焊后热处理而进行的，能同时获得稳定化的效果和减少焊接残余应力。6．4消除应力热处理。原则上是适合于含碳量低于0．03％的超低碳不锈钢及稳定化不锈钢的焊缝区产生的残余应力。消除应力热处理规范，除采取稳定化热处理时的高温保持时间的一半左右外，其余却可按稳定化热处理规范。结论：综上所述，在18—8型奥氏体不锈钢焊接过程中，只要采取合理的焊接工艺及有效的工艺措施和焊接的方法步骤，是可以获得满足质量要求的不锈钢设备及零部件的焊接接头的。参考文献：1·维普资讯·中国机械工业出版社