淺談奧氏體不銹鋼焊接特點(diǎn)

盧金舫

摘 要：奧氏體不銹鋼具有良好的焊接性，目前工業(yè)上應(yīng)用最廣，焊接時一般不需要采取特殊的工藝措施，通過對本公司生產(chǎn)的設(shè)備分析了奧氏體不銹鋼在焊接時產(chǎn)生缺陷的原因和防治措施，通過焊接特點(diǎn)理論和實(shí)踐分析，制定合理的工藝措施和焊接材料合理選用。

關(guān)鍵詞：奧氏體不銹鋼 缺陷 原因 分析 防治

中圖分類號：TG457 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（c）-0017-01

不銹鋼在現(xiàn)代化的工業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用。在不銹鋼材料中，奧氏體不銹鋼材比其他不銹鋼材具有更優(yōu)良的耐腐蝕性；強(qiáng)度較低，而塑性、韌性極好；焊接性能良好，其主要用于化工容器、設(shè)備和零件等設(shè)備，它是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的材料。雖然奧氏體不銹鋼材有諸多優(yōu)點(diǎn)但是若焊接工藝不正確或焊接材料選用不當(dāng)，會產(chǎn)生很多缺陷，最終影響使用性能。我公司承接了一批“陜西利平安得利新材料有限公司”產(chǎn)品，加熱室及蒸發(fā)室等成套設(shè)備。對產(chǎn)品制造過程中出現(xiàn)的焊接方面一些問題進(jìn)行的探討。

1 焊接缺陷的概念、分類及特征

焊接缺陷是指焊接過程中在焊接接頭中產(chǎn)生的金屬不連續(xù)、不致密或連接不良的現(xiàn)象。它直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和安全可靠性，造成焊接結(jié)構(gòu)的失效，以至發(fā)生破壞事故。常見焊縫內(nèi)部缺陷分為六種。

1.1 裂紋

在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面而產(chǎn)生縫隙；裂紋具有尖銳的缺口和大的長寬比：

a）剛性裂縫；b）毛隙裂縫；c）碳、硫元素造成的裂縫。

1.2 氣孔

焊接時，熔池中的氣泡在時未能逸出而殘留下來所形成的孔穴，氣孔出現(xiàn)在鑄件內(nèi)部或表層。截面形狀呈圓形、橢圓形或針頭形狀，孤立存在或成群分布的孔洞：內(nèi)部氣孔、表面氣孔、接頭氣孔。

1.3 未熔合

熔焊時，焊道與母材之間或焊道之間未完全熔化結(jié)合的部分，點(diǎn)焊時母材與母材之間未完全熔化結(jié)合的部分；可以分為坡口未熔合、焊道之間未熔合、焊縫根部未熔合。

1.4 未焊透

焊接時鈍邊根部未完全熔合的現(xiàn)象。減少了焊縫的有效面積，使接頭強(qiáng)度下降。

1.5 夾渣

焊后殘留在焊縫中的熔渣；主要存于焊道之間和焊道與母材之間。

1.6 夾鎢

焊接過程中，由于某些原因，使鎢極強(qiáng)烈的發(fā)熱，端部熔化、蒸發(fā)，使鎢極過渡到焊縫中，并殘留在焊縫內(nèi)形成夾鎢；鎢極殘留在焊縫內(nèi)。

2 對具體制造過程中不銹鋼焊接出現(xiàn)的常見缺陷的產(chǎn)生原因及分析

2.1 氣孔

2.1.1 內(nèi)部氣孔（如圖1所示）；以密集型球狀氣孔為主，多半是產(chǎn)生在焊縫的中部。（通過射線探傷片可以清晰看到中間多處黑點(diǎn)）

2.1.1.1 分析：a）焊接電流過大；一般焊接奧氏體不銹鋼時，A102，Ф3.2的焊條，電流一般為80～100 A，電壓為：20-25 V（DC）；b）電弧過長；c）運(yùn)棒速度太快，焊接速度控制在6～7c m/min；d）熔接部位不潔凈；e）焊接環(huán)境的溫濕度，焊條受潮等。

其中在實(shí)際工作中出現(xiàn)電流及焊材受潮產(chǎn)生的原因比較普遍。

2.1.1.2 防治措施：根據(jù)造成氣孔原因，在工件焊接前，要清理破口兩側(cè)20～30mm范圍內(nèi)的油污、銹、水分及污物，保持潔凈；焊條按說明規(guī)定的溫度和時間烘干和使用保溫桶；正確選用焊接工藝參數(shù)，如焊接電流應(yīng)適當(dāng)；焊接環(huán)境濕度控制在低于60%的范圍內(nèi)；掌握好運(yùn)棒速度，從而有效遏制此缺陷的再次發(fā)生。

2.1.2 表面氣孔：通過檢查焊縫表面，能直觀的看呈圓形、橢圓形或針頭形狀，孤立存在或群分布的孔洞：如圖2所示：這是蒸發(fā)室筒體焊接，采用埋弧自動焊，根據(jù)制造車間和焊接工藝對造成氣孔原因進(jìn)行分析：工件焊接部位被污染；焊劑吸潮或不干凈；焊接時焊劑覆蓋不充分；熔渣黏度過大。

防治措施：對于分析結(jié)果進(jìn)行改正，焊前應(yīng)在徹底清理后立即施焊；嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家規(guī)定的烘干溫度和時間進(jìn)行焊劑的烘培；焊接過程中應(yīng)采取防止焊劑滑落的措施，保持一定的焊劑厚度；根據(jù)焊劑的使用情況調(diào)整焊劑化學(xué)成分，以降低熔渣黏度。

2.2 裂縫

焊接接頭裂紋是壓力容器及焊接結(jié)構(gòu)中最危險的一種缺陷，常易造成突然破壞。

如圖3所示（通過射線探傷片可以清晰看到中間有條黑色線條）這是一條典型的焊接熱裂紋。是在焊接過程中焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)時所產(chǎn)生的裂紋。它是一種不允許存在的危險焊接缺陷。

防治措施：對防止熱裂紋要嚴(yán)格控制母材及焊條中S、P等有害雜質(zhì)含量，降低熱裂紋的敏感性，調(diào)節(jié)焊縫金屬的化學(xué)成分，限制易偏析元素含量，改善焊縫組織，細(xì)化晶粒，減少或分散偏析程度；采用堿性焊條，選用合適的焊接工藝參數(shù)，適當(dāng)提高焊縫成形系數(shù)（即焊縫斷面寬與深的比值）和采用多層多道排焊法；避免弧坑裂紋，收弧時采用與母材相同的引出板或逐漸滅弧，并填滿弧坑；改進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)型式或采用合理的焊接順序，提高焊縫冷卻收縮時的自由度。

3 結(jié)語

綜上所述，奧氏體不銹鋼的焊接是有其獨(dú)特特點(diǎn)的，奧氏體不銹鋼在焊接時焊接材料的選用尤其值得注意，通過長時間的實(shí)踐證明，針對奧氏體不銹鋼材料實(shí)施合理的焊接工藝，焊接材料必須根據(jù)母材和工作條件（包括工作溫度和接觸介質(zhì)等）來選用。這樣才有可能能達(dá)到所預(yù)期的焊接質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 王國璋.壓力容器焊接使用手冊[M].中國石化出版社，2013.

[2] 張芝亭，吳若琨.化工機(jī)械制造檢驗(yàn)[M].化工部化工設(shè)備質(zhì)量監(jiān)測中心，1992.

[3] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.壓力容器GB150.1～150.4-2011[M].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[4] 承壓設(shè)備無損檢測.JB/T4730.2.第2部分：射線檢測.

摘 要：奧氏體不銹鋼具有良好的焊接性，目前工業(yè)上應(yīng)用最廣，焊接時一般不需要采取特殊的工藝措施，通過對本公司生產(chǎn)的設(shè)備分析了奧氏體不銹鋼在焊接時產(chǎn)生缺陷的原因和防治措施，通過焊接特點(diǎn)理論和實(shí)踐分析，制定合理的工藝措施和焊接材料合理選用。

關(guān)鍵詞：奧氏體不銹鋼 缺陷 原因 分析 防治

中圖分類號：TG457 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（c）-0017-01

不銹鋼在現(xiàn)代化的工業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用。在不銹鋼材料中，奧氏體不銹鋼材比其他不銹鋼材具有更優(yōu)良的耐腐蝕性；強(qiáng)度較低，而塑性、韌性極好；焊接性能良好，其主要用于化工容器、設(shè)備和零件等設(shè)備，它是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的材料。雖然奧氏體不銹鋼材有諸多優(yōu)點(diǎn)但是若焊接工藝不正確或焊接材料選用不當(dāng)，會產(chǎn)生很多缺陷，最終影響使用性能。我公司承接了一批“陜西利平安得利新材料有限公司”產(chǎn)品，加熱室及蒸發(fā)室等成套設(shè)備。對產(chǎn)品制造過程中出現(xiàn)的焊接方面一些問題進(jìn)行的探討。

1 焊接缺陷的概念、分類及特征

焊接缺陷是指焊接過程中在焊接接頭中產(chǎn)生的金屬不連續(xù)、不致密或連接不良的現(xiàn)象。它直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和安全可靠性，造成焊接結(jié)構(gòu)的失效，以至發(fā)生破壞事故。常見焊縫內(nèi)部缺陷分為六種。

1.1 裂紋

在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面而產(chǎn)生縫隙；裂紋具有尖銳的缺口和大的長寬比：

a）剛性裂縫；b）毛隙裂縫；c）碳、硫元素造成的裂縫。

1.2 氣孔

焊接時，熔池中的氣泡在時未能逸出而殘留下來所形成的孔穴，氣孔出現(xiàn)在鑄件內(nèi)部或表層。截面形狀呈圓形、橢圓形或針頭形狀，孤立存在或成群分布的孔洞：內(nèi)部氣孔、表面氣孔、接頭氣孔。

1.3 未熔合

熔焊時，焊道與母材之間或焊道之間未完全熔化結(jié)合的部分，點(diǎn)焊時母材與母材之間未完全熔化結(jié)合的部分；可以分為坡口未熔合、焊道之間未熔合、焊縫根部未熔合。

1.4 未焊透

焊接時鈍邊根部未完全熔合的現(xiàn)象。減少了焊縫的有效面積，使接頭強(qiáng)度下降。

1.5 夾渣

焊后殘留在焊縫中的熔渣；主要存于焊道之間和焊道與母材之間。

1.6 夾鎢

焊接過程中，由于某些原因，使鎢極強(qiáng)烈的發(fā)熱，端部熔化、蒸發(fā)，使鎢極過渡到焊縫中，并殘留在焊縫內(nèi)形成夾鎢；鎢極殘留在焊縫內(nèi)。

2 對具體制造過程中不銹鋼焊接出現(xiàn)的常見缺陷的產(chǎn)生原因及分析

2.1 氣孔

2.1.1 內(nèi)部氣孔（如圖1所示）；以密集型球狀氣孔為主，多半是產(chǎn)生在焊縫的中部。（通過射線探傷片可以清晰看到中間多處黑點(diǎn)）

2.1.1.1 分析：a）焊接電流過大；一般焊接奧氏體不銹鋼時，A102，Ф3.2的焊條，電流一般為80～100 A，電壓為：20-25 V（DC）；b）電弧過長；c）運(yùn)棒速度太快，焊接速度控制在6～7c m/min；d）熔接部位不潔凈；e）焊接環(huán)境的溫濕度，焊條受潮等。

其中在實(shí)際工作中出現(xiàn)電流及焊材受潮產(chǎn)生的原因比較普遍。

2.1.1.2 防治措施：根據(jù)造成氣孔原因，在工件焊接前，要清理破口兩側(cè)20～30mm范圍內(nèi)的油污、銹、水分及污物，保持潔凈；焊條按說明規(guī)定的溫度和時間烘干和使用保溫桶；正確選用焊接工藝參數(shù)，如焊接電流應(yīng)適當(dāng)；焊接環(huán)境濕度控制在低于60%的范圍內(nèi)；掌握好運(yùn)棒速度，從而有效遏制此缺陷的再次發(fā)生。

2.1.2 表面氣孔：通過檢查焊縫表面，能直觀的看呈圓形、橢圓形或針頭形狀，孤立存在或群分布的孔洞：如圖2所示：這是蒸發(fā)室筒體焊接，采用埋弧自動焊，根據(jù)制造車間和焊接工藝對造成氣孔原因進(jìn)行分析：工件焊接部位被污染；焊劑吸潮或不干凈；焊接時焊劑覆蓋不充分；熔渣黏度過大。

防治措施：對于分析結(jié)果進(jìn)行改正，焊前應(yīng)在徹底清理后立即施焊；嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家規(guī)定的烘干溫度和時間進(jìn)行焊劑的烘培；焊接過程中應(yīng)采取防止焊劑滑落的措施，保持一定的焊劑厚度；根據(jù)焊劑的使用情況調(diào)整焊劑化學(xué)成分，以降低熔渣黏度。

2.2 裂縫

焊接接頭裂紋是壓力容器及焊接結(jié)構(gòu)中最危險的一種缺陷，常易造成突然破壞。

如圖3所示（通過射線探傷片可以清晰看到中間有條黑色線條）這是一條典型的焊接熱裂紋。是在焊接過程中焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)時所產(chǎn)生的裂紋。它是一種不允許存在的危險焊接缺陷。

防治措施：對防止熱裂紋要嚴(yán)格控制母材及焊條中S、P等有害雜質(zhì)含量，降低熱裂紋的敏感性，調(diào)節(jié)焊縫金屬的化學(xué)成分，限制易偏析元素含量，改善焊縫組織，細(xì)化晶粒，減少或分散偏析程度；采用堿性焊條，選用合適的焊接工藝參數(shù)，適當(dāng)提高焊縫成形系數(shù)（即焊縫斷面寬與深的比值）和采用多層多道排焊法；避免弧坑裂紋，收弧時采用與母材相同的引出板或逐漸滅弧，并填滿弧坑；改進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)型式或采用合理的焊接順序，提高焊縫冷卻收縮時的自由度。

3 結(jié)語

綜上所述，奧氏體不銹鋼的焊接是有其獨(dú)特特點(diǎn)的，奧氏體不銹鋼在焊接時焊接材料的選用尤其值得注意，通過長時間的實(shí)踐證明，針對奧氏體不銹鋼材料實(shí)施合理的焊接工藝，焊接材料必須根據(jù)母材和工作條件（包括工作溫度和接觸介質(zhì)等）來選用。這樣才有可能能達(dá)到所預(yù)期的焊接質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 王國璋.壓力容器焊接使用手冊[M].中國石化出版社，2013.

[2] 張芝亭，吳若琨.化工機(jī)械制造檢驗(yàn)[M].化工部化工設(shè)備質(zhì)量監(jiān)測中心，1992.

[3] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.壓力容器GB150.1～150.4-2011[M].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[4] 承壓設(shè)備無損檢測.JB/T4730.2.第2部分：射線檢測.

摘 要：奧氏體不銹鋼具有良好的焊接性，目前工業(yè)上應(yīng)用最廣，焊接時一般不需要采取特殊的工藝措施，通過對本公司生產(chǎn)的設(shè)備分析了奧氏體不銹鋼在焊接時產(chǎn)生缺陷的原因和防治措施，通過焊接特點(diǎn)理論和實(shí)踐分析，制定合理的工藝措施和焊接材料合理選用。

關(guān)鍵詞：奧氏體不銹鋼 缺陷 原因 分析 防治

中圖分類號：TG457 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（c）-0017-01

不銹鋼在現(xiàn)代化的工業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用。在不銹鋼材料中，奧氏體不銹鋼材比其他不銹鋼材具有更優(yōu)良的耐腐蝕性；強(qiáng)度較低，而塑性、韌性極好；焊接性能良好，其主要用于化工容器、設(shè)備和零件等設(shè)備，它是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的材料。雖然奧氏體不銹鋼材有諸多優(yōu)點(diǎn)但是若焊接工藝不正確或焊接材料選用不當(dāng)，會產(chǎn)生很多缺陷，最終影響使用性能。我公司承接了一批“陜西利平安得利新材料有限公司”產(chǎn)品，加熱室及蒸發(fā)室等成套設(shè)備。對產(chǎn)品制造過程中出現(xiàn)的焊接方面一些問題進(jìn)行的探討。

1 焊接缺陷的概念、分類及特征

焊接缺陷是指焊接過程中在焊接接頭中產(chǎn)生的金屬不連續(xù)、不致密或連接不良的現(xiàn)象。它直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和安全可靠性，造成焊接結(jié)構(gòu)的失效，以至發(fā)生破壞事故。常見焊縫內(nèi)部缺陷分為六種。

1.1 裂紋

在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下，焊接接頭中局部地區(qū)的金屬原子結(jié)合力遭到破壞而形成的新界面而產(chǎn)生縫隙；裂紋具有尖銳的缺口和大的長寬比：

a）剛性裂縫；b）毛隙裂縫；c）碳、硫元素造成的裂縫。

1.2 氣孔

焊接時，熔池中的氣泡在時未能逸出而殘留下來所形成的孔穴，氣孔出現(xiàn)在鑄件內(nèi)部或表層。截面形狀呈圓形、橢圓形或針頭形狀，孤立存在或成群分布的孔洞：內(nèi)部氣孔、表面氣孔、接頭氣孔。

1.3 未熔合

熔焊時，焊道與母材之間或焊道之間未完全熔化結(jié)合的部分，點(diǎn)焊時母材與母材之間未完全熔化結(jié)合的部分；可以分為坡口未熔合、焊道之間未熔合、焊縫根部未熔合。

1.4 未焊透

焊接時鈍邊根部未完全熔合的現(xiàn)象。減少了焊縫的有效面積，使接頭強(qiáng)度下降。

1.5 夾渣

焊后殘留在焊縫中的熔渣；主要存于焊道之間和焊道與母材之間。

1.6 夾鎢

焊接過程中，由于某些原因，使鎢極強(qiáng)烈的發(fā)熱，端部熔化、蒸發(fā)，使鎢極過渡到焊縫中，并殘留在焊縫內(nèi)形成夾鎢；鎢極殘留在焊縫內(nèi)。

2 對具體制造過程中不銹鋼焊接出現(xiàn)的常見缺陷的產(chǎn)生原因及分析

2.1 氣孔

2.1.1 內(nèi)部氣孔（如圖1所示）；以密集型球狀氣孔為主，多半是產(chǎn)生在焊縫的中部。（通過射線探傷片可以清晰看到中間多處黑點(diǎn)）

2.1.1.1 分析：a）焊接電流過大；一般焊接奧氏體不銹鋼時，A102，Ф3.2的焊條，電流一般為80～100 A，電壓為：20-25 V（DC）；b）電弧過長；c）運(yùn)棒速度太快，焊接速度控制在6～7c m/min；d）熔接部位不潔凈；e）焊接環(huán)境的溫濕度，焊條受潮等。

其中在實(shí)際工作中出現(xiàn)電流及焊材受潮產(chǎn)生的原因比較普遍。

2.1.1.2 防治措施：根據(jù)造成氣孔原因，在工件焊接前，要清理破口兩側(cè)20～30mm范圍內(nèi)的油污、銹、水分及污物，保持潔凈；焊條按說明規(guī)定的溫度和時間烘干和使用保溫桶；正確選用焊接工藝參數(shù)，如焊接電流應(yīng)適當(dāng)；焊接環(huán)境濕度控制在低于60%的范圍內(nèi)；掌握好運(yùn)棒速度，從而有效遏制此缺陷的再次發(fā)生。

2.1.2 表面氣孔：通過檢查焊縫表面，能直觀的看呈圓形、橢圓形或針頭形狀，孤立存在或群分布的孔洞：如圖2所示：這是蒸發(fā)室筒體焊接，采用埋弧自動焊，根據(jù)制造車間和焊接工藝對造成氣孔原因進(jìn)行分析：工件焊接部位被污染；焊劑吸潮或不干凈；焊接時焊劑覆蓋不充分；熔渣黏度過大。

防治措施：對于分析結(jié)果進(jìn)行改正，焊前應(yīng)在徹底清理后立即施焊；嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家規(guī)定的烘干溫度和時間進(jìn)行焊劑的烘培；焊接過程中應(yīng)采取防止焊劑滑落的措施，保持一定的焊劑厚度；根據(jù)焊劑的使用情況調(diào)整焊劑化學(xué)成分，以降低熔渣黏度。

2.2 裂縫

焊接接頭裂紋是壓力容器及焊接結(jié)構(gòu)中最危險的一種缺陷，常易造成突然破壞。

如圖3所示（通過射線探傷片可以清晰看到中間有條黑色線條）這是一條典型的焊接熱裂紋。是在焊接過程中焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)時所產(chǎn)生的裂紋。它是一種不允許存在的危險焊接缺陷。

防治措施：對防止熱裂紋要嚴(yán)格控制母材及焊條中S、P等有害雜質(zhì)含量，降低熱裂紋的敏感性，調(diào)節(jié)焊縫金屬的化學(xué)成分，限制易偏析元素含量，改善焊縫組織，細(xì)化晶粒，減少或分散偏析程度；采用堿性焊條，選用合適的焊接工藝參數(shù)，適當(dāng)提高焊縫成形系數(shù)（即焊縫斷面寬與深的比值）和采用多層多道排焊法；避免弧坑裂紋，收弧時采用與母材相同的引出板或逐漸滅弧，并填滿弧坑；改進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)型式或采用合理的焊接順序，提高焊縫冷卻收縮時的自由度。

3 結(jié)語

綜上所述，奧氏體不銹鋼的焊接是有其獨(dú)特特點(diǎn)的，奧氏體不銹鋼在焊接時焊接材料的選用尤其值得注意，通過長時間的實(shí)踐證明，針對奧氏體不銹鋼材料實(shí)施合理的焊接工藝，焊接材料必須根據(jù)母材和工作條件（包括工作溫度和接觸介質(zhì)等）來選用。這樣才有可能能達(dá)到所預(yù)期的焊接質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 王國璋.壓力容器焊接使用手冊[M].中國石化出版社，2013.

[2] 張芝亭，吳若琨.化工機(jī)械制造檢驗(yàn)[M].化工部化工設(shè)備質(zhì)量監(jiān)測中心，1992.

[3] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.壓力容器GB150.1～150.4-2011[M].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[4] 承壓設(shè)備無損檢測.JB/T4730.2.第2部分：射線檢測.