不銹鋼焊接工藝研究現(xiàn)狀

李延來

【摘 要】近些年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，不銹鋼的消費量和產(chǎn)量得到了很大的增長，同時，對不銹鋼的焊接技術(shù)的要求越也越來越高?？梢钥闯?，不銹鋼的焊接技術(shù)發(fā)揮的作用越來越大，其對不銹鋼的應(yīng)用領(lǐng)域和使用質(zhì)量有著直接的影響。鑒此，筆者對我國不銹鋼焊接工藝的研究現(xiàn)狀進行了概括和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】不銹鋼；焊接工藝；研究

在我國的經(jīng)濟建設(shè)當中，不銹鋼發(fā)揮著非常重要的作用，它的耐腐蝕性很強，在建筑、船舶、航天、汽車等許多行業(yè)中得到了大范圍的應(yīng)用。然而，焊接作為不銹鋼加工工藝當中不可或缺的一項技術(shù)，其工藝的好壞直接影響著不銹鋼的質(zhì)量，于是，對焊接工藝提出的要求也就更加的嚴格。目前，我國的不銹鋼焊接工藝水平相對外國而言仍有一段距離，而要想縮短這些差距，我們就需要在不銹鋼焊接工藝方面加強研究，進而提高不銹鋼的質(zhì)量，加強我國在國際市場中的競爭力。

1.不銹鋼的種類

1.1奧氏體不銹鋼

作為不銹鋼最為重要的鋼種，奧氏體不銹鋼在底溫、高溫環(huán)境下都有著非常好的耐腐蝕性、冷熱加工性以及塑韌性，正式由于具有這種優(yōu)越性，作為非常好的焊接結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于建筑、航天和化工行業(yè)當中。然而，奧氏體不銹鋼接頭會出現(xiàn)刀狀和應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象導致接頭開裂，對于鎳含量高的單相的奧氏體不銹鋼，接頭也會出現(xiàn)由于太熱導致開裂現(xiàn)象。

1.2沉淀硬化型不銹鋼

沉淀硬化型不銹鋼不僅具備良好的強度以及耐腐蝕性，同時還擁有奧氏體不銹鋼的優(yōu)良塑韌性， 有著和奧氏體不銹鋼類似的焊接性能。正常情況下，焊接的接頭不會出現(xiàn)因過熱或過冷產(chǎn)生裂紋現(xiàn)象。然而，沉淀硬化型不銹鋼對于缺口有著很強的敏感性，會因此導致斷裂的可能性很大。

1.3鐵素體不銹鋼

鐵素體不銹鋼具有很強的熱穩(wěn)定性，同時，也具有一定的耐腐蝕性。然而，鐵素體不銹鋼的熱膨脹系數(shù)和碳鋼相比差不多，和奧氏體不銹鋼相比偏小，另外，硅和鉻等元素可以形成鐵素體，而硫和磷等易溶解于鐵素體中，在焊縫結(jié)晶的時候就是導致不好形成低熔點共晶的現(xiàn)象，和奧氏體不銹鋼相比，產(chǎn)生由于太熱導致裂紋的可能性就小，與此同時，當焊接時熱的影響區(qū)域超臨界溫度的區(qū)域時，鐵素體不銹鋼形成的馬氏體量也會少很多，因此，鐵素體不銹鋼的延遲裂紋敏感性就會比馬氏體不銹鋼小很多?？傊诤附訒r，晶狀顆粒易長大形成粗大的鐵素體導致脆化是鐵素體不銹鋼的主要問題。

1.4雙相不銹鋼

在雙相不銹鋼中，鐵素體以及奧氏體組織各自占一半，也稱指奧氏體—鐵素體不銹鋼，由此可知，其焊接性能具備了鐵素體鋼和奧氏體鋼的各自優(yōu)良性能。然而，奧氏體以及鐵素體的比例決定著雙相不銹鋼的焊接性能，因此，只要工藝和材料選擇適當，就會生產(chǎn)出具有良好焊接性能額雙相不銹鋼。由于雙相不銹鋼具有低溫高韌性、高抗應(yīng)力腐蝕開裂性、高抗疲勞強度等良好性能，被大范圍的應(yīng)用于化工、天然氣等行業(yè)中。

1.5馬氏體不銹鋼

和鐵素體不銹鋼比較，馬氏體不銹鋼中鐵素體中鉻元素的含量少很多，而形成奧氏體的碳元素多很多。馬氏體不銹鋼是淬硬組織，當處于高溫而且又比較快的冷卻環(huán)境下，鋼中的奧氏體就會發(fā)生轉(zhuǎn)變，使得奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體。當焊接的時候，熱循環(huán)的強大作用下，處于熱影響區(qū)域及焊縫的組織，焊接之后會變成又硬又脆且容易由于太冷形成裂紋的馬氏體組織，同時，伴著碳含量的增加，冷裂紋的形成現(xiàn)象會更加嚴重。除此之外，出現(xiàn)晶狀顆粒粗化現(xiàn)象也是馬氏體不銹鋼的問題之一。近縫區(qū)域會因冷卻速度太大產(chǎn)生粗大的馬氏體組織，也會因冷卻速度太小產(chǎn)生粗大的碳化物組織及鐵素體，這均就導致韌性以及可塑性大大減小?？傊宇^的脆化和冷裂是馬氏體不銹鋼存在的主要問題。

2.不銹鋼的焊接工藝分析

2.1奧氏體不銹鋼

由于奧氏體不銹鋼具有較好的塑性，冷裂紋傾向較小，因此焊前不必預(yù)熱。多層焊時要避免道間溫度過高，一般應(yīng)冷卻到100℃以下再焊下一層；否則接頭冷卻速度慢，將促使產(chǎn)生碳化鉻而造成耐晶間腐蝕性下降。在工件鋼性極大的情況下，有時為了避免裂紋的產(chǎn)生，不得已進行焊前預(yù)熱。而奧氏體不銹鋼焊接后，原則上不進行熱處理。只有焊接接頭產(chǎn)生了脆化或要進一步提高其耐蝕能力時，才根據(jù)需要選擇固溶處理、穩(wěn)定化處理或消除應(yīng)力處理。另外，奧氏體不銹鋼焊接后，原則上不進行熱處理。只有焊接接頭產(chǎn)生了脆化或要進一步提高其耐蝕能力時，才根據(jù)需要選擇固溶處理、穩(wěn)定化處理或消除應(yīng)力處理。

2.2沉淀硬化型不銹鋼

沉淀硬化不銹鋼具有良好的焊接性，可在固溶、時效和過時效的任何狀態(tài)下進行焊接，且焊前無需預(yù)熱，焊后也無需緩冷。但如果要求等強度焊接接頭，則焊接時就必須采用與母材化學成分相同的填充材料，焊后還需重新進行固溶和時效熱處理。而且為限制接頭的軟化和偏析，在用熔焊方法焊接馬氏體沉淀硬化不銹鋼時，必須嚴格限制線能量的輸入，以電子束焊、激光焊、脈沖鎢極氬弧焊為優(yōu)先選擇的焊接方法；在選用電阻焊方法焊接時應(yīng)采用硬規(guī)范。

2.3鐵素體不銹鋼

鐵素體不銹鋼在焊接時要遵循以下要點：（1）當構(gòu)件承受交變載荷時，焊縫的拉伸強度和疲勞強度更重要；（2）當焊后不能進行熱處理時， 最好采用奧氏體填充材料。焊條或焊劑在焊前應(yīng)烘干。嚴格控制焊接熱輸入，多層多道焊時，層間溫度應(yīng)根據(jù)板厚確定上限；（3）如果要求焊縫和母材的性能相同， 則要用含鉻12%的填充材料進行焊接。

2.4鐵素體不銹鋼

鐵素體不銹鋼焊接時，由于熱影響區(qū)晶粒急劇長大、475℃脆性和σ相析出不僅引起接頭脆化，而且也使冷裂傾向加大。在溫度高于1000℃的熔合線附近快速冷卻時會產(chǎn)生晶間腐蝕，但經(jīng)650～850℃加熱并隨后緩冷就可以加以消除。由于鐵素體鋼在加熱和冷卻過程中不發(fā)生相變，所以晶粒長大以后，不能通過熱處理來細化。另外，在焊接時，將焊件預(yù)熱100～150℃，含鉻量越高，預(yù)熱溫度越高。還可以選用鉻不銹鋼焊條或鉻鎳奧氏體焊條進行焊接。然而，如果采用鉻鎳奧氏體焊條進行焊接的話，可不進行焊前預(yù)熱和焊后熱處理。焊接結(jié)束后，還要進行回火處理，目的是改善塑性，提高耐腐蝕性。

2.5馬氏體不銹鋼

馬氏體不銹鋼可進行鍛造、軋制和穿孔制管，但這些鋼可以進行空冷淬硬，所以軋后必須要緩冷和退火，目的是方便進行下一步的精整和冷加工作業(yè)。熱處理工藝一淬、回火和時效處理是馬氏體不銹鋼獲得目標力學性能所必需的工序，但也同樣影響馬氏體不銹鋼的耐蝕性。淬火時升溫速度的快慢也直接影響鋼中晶粒尺寸的大小和殘余奧氏體的含量，從而顯著影響鋼的硬度、強度和耐蝕性。

3.結(jié)語

近些年來，由于我國經(jīng)濟和技術(shù)的不斷發(fā)展，不銹鋼的消費量和產(chǎn)量都得到了很快的增加，但是，如今的焊接工藝已經(jīng)滿足不了社會的要求，因此，對不銹鋼焊接工藝提出了的要求更加（下轉(zhuǎn)第37頁）（上接第30頁）的嚴格。目前，在不銹鋼的大量生產(chǎn)中，會出現(xiàn)很多以前沒有出現(xiàn)的焊接問題，這就使我們時刻面臨著新的任務(wù)。由此可以看出，不銹鋼的焊接工藝的研究是一項艱巨的任務(wù)，只有焊接工藝水平得到了大幅度的改善，才能提高不銹鋼的產(chǎn)品質(zhì)量，縮小我國和國外之間的差距，從而在國際市場競爭中站得住腳。 [科]

【參考文獻】

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