奧氏體-鐵素體不銹鋼焊接工藝探究

劉攀

摘 要：奧氏體-鐵素體不銹鋼焊接質(zhì)量要求較高，應(yīng)加強(qiáng)焊接工藝技術(shù)應(yīng)用，使得不銹鋼管焊接質(zhì)量提升，滿足項(xiàng)目發(fā)展要求。主要對(duì)奧氏體-鐵素體焊接準(zhǔn)備工作，在焊接材料選擇、二次回路設(shè)計(jì)和氣體保護(hù)方面分析，最后，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，重點(diǎn)探究奧氏體-鐵素體不銹鋼管道材料的焊接工藝。

關(guān)鍵詞：奧氏體-鐵素體;不銹鋼管;焊接工藝

中圖分類號(hào)：TG457.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）08-0089-02

0 引言

奧氏體不銹鋼是指在常溫下具有奧體組織的不銹鋼，具有結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)，對(duì)其進(jìn)行焊接技術(shù)應(yīng)用尤為重要。實(shí)際工作中，相關(guān)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到奧氏體不銹鋼焊接工藝類型，對(duì)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用方法進(jìn)行研究，以期提升焊接質(zhì)量，為項(xiàng)目施工建設(shè)提供保障，因此，針對(duì)焊接工藝研究具有重要的應(yīng)用意義。

1焊接準(zhǔn)備

1.1材料選擇

做好焊接準(zhǔn)備工作是技術(shù)應(yīng)用的前提，需要對(duì)相關(guān)焊接材料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，實(shí)際中應(yīng)用的焊接材料主要是焊線和焊條，通常焊條需要經(jīng)過350℃的高溫烘干，需要持續(xù)1h以上。同時(shí)，在焊條使用過程中，需要在80℃～120℃的保溫裝置中進(jìn)行保溫處理，在正式使用時(shí)，方可取出。焊線在使用前，需要做好清理工作，對(duì)表面的污垢和雜物進(jìn)行清理，以焊線表面出現(xiàn)金屬光澤為主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

奧氏體不銹鋼在高溫焊接條件下，應(yīng)對(duì)拼接頭的高溫性能進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)焊縫金屬的抗熱裂性能進(jìn)行檢驗(yàn)，使得技術(shù)應(yīng)用合理有效。對(duì)于焊條的選擇還應(yīng)注重對(duì)材質(zhì)進(jìn)行規(guī)范，以耐腐蝕、耐熱鋼材為主。為強(qiáng)化焊接質(zhì)量，焊條性能需要與不銹鋼管實(shí)際用途相一致，提升焊接工藝使用能力。

鐵素體不銹鋼，是指在正常使用條件下，以鐵素體組織為主的不銹鋼材料，其鉻元素含量在11%～30%之間，屬于鐵心立方晶體結(jié)構(gòu)的一種，此類鋼材中一般不含有鎳元素，具有導(dǎo)熱系數(shù)大、抗氧化和腐蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)。需要根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際需求，選擇合適的焊接材料，為鋼結(jié)構(gòu)支撐整體質(zhì)量提升貢獻(xiàn)力量。

1.2二次回路

焊接過程中，需要對(duì)奧氏體-鐵素體不銹鋼表面進(jìn)行驗(yàn)證，其表面不能存在電弧痕跡，不得存在明顯的焊接損傷。實(shí)際應(yīng)用中，需要對(duì)焊機(jī)地線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，不得將二次回路搭設(shè)在不銹鋼管上，以免發(fā)生電弧損傷。對(duì)焊接技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)備，優(yōu)化二次回路設(shè)計(jì)，使得焊接過程優(yōu)化合理，是準(zhǔn)備工作重點(diǎn)。技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到焊接質(zhì)量控制的重要性，通過技術(shù)控制，強(qiáng)化焊接作業(yè)水平。

1.3保護(hù)工作

奧氏體-鐵素體不銹鋼焊接工藝使用前，需要做好相關(guān)保護(hù)工作，需要使用氬氣保護(hù)焊口，在焊接背面制作密封氣體空間，在其中住滿氬氣。實(shí)際工作中，可使用木板和硬紙板作為密閉氣室的支撐結(jié)構(gòu)，使得焊接保護(hù)工作滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，在管理工作中，應(yīng)控制保護(hù)氣體流量和進(jìn)出速度，避免造成氣壓值過高影響實(shí)際焊接質(zhì)量。

焊接過程中，保護(hù)工作至關(guān)重要，可通過對(duì)奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼焊接技術(shù)應(yīng)用，全面提升整體焊接質(zhì)量。同時(shí)，針對(duì)焊接技術(shù)而言，需要不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，使得焊接過程更加科學(xué)規(guī)范，提升鋼結(jié)構(gòu)整體應(yīng)用穩(wěn)定性與合理性。同時(shí)，焊接技術(shù)應(yīng)用中，需要對(duì)工藝技巧進(jìn)行分析，對(duì)不同工藝主要特點(diǎn)和應(yīng)用方式進(jìn)行研究，促使焊接技術(shù)應(yīng)用更加高效。

2奧氏體-鐵素體不銹鋼焊接工藝

2.1工藝特點(diǎn)和應(yīng)用

2.1.1特點(diǎn)

奧氏體-鐵素體不銹鋼焊接工藝具有明確特點(diǎn)，需要在管體外側(cè)焊接，并且以單面焊接為主要形式。在管道口徑較大的工況條件下，也可選擇在管道內(nèi)側(cè)進(jìn)行焊接。為全面提升奧氏體-鐵素體不銹鋼管的耐腐蝕性能，需要對(duì)焊接工藝技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格要求，通過合理的焊接工藝，使得焊接表面更加光滑平整，滿足施工項(xiàng)目具體要求。焊接過程中，由于奧氏體-鐵素體鋼管導(dǎo)熱率較低，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的熱裂紋敏感性，使得焊縫周邊區(qū)域由于高溫作用，形成一定的拉伸應(yīng)變。應(yīng)對(duì)此進(jìn)行技術(shù)控制，提升不銹鋼管的實(shí)際焊接質(zhì)量。

對(duì)奧氏體-鐵素體不銹鋼進(jìn)行焊接的另一特征是焊接處的晶間腐蝕，相關(guān)問題出現(xiàn)嚴(yán)重影響焊接技術(shù)應(yīng)用水平，不利于維護(hù)鋼管材料使用性能。發(fā)生晶間腐蝕會(huì)導(dǎo)致不銹鋼管內(nèi)部發(fā)生性能變化，內(nèi)部晶粒的結(jié)合能力降低，使得結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)固性，內(nèi)部強(qiáng)度降低，不利于不銹鋼管使用安全。

針對(duì)奧氏體不銹鋼而言，由于軋制溫度較高，可避免碳化物成分在軋制過程中析出，提升抗晶間腐蝕能力。

2.1.2應(yīng)用

實(shí)踐應(yīng)用中，無論是奧氏體不銹鋼還是鐵素體不銹鋼均需要進(jìn)行熱處理，奧氏體不銹鋼經(jīng)常應(yīng)用的熱處理方式為固溶，工作將不銹鋼材料加熱至1000℃～1200℃，隨后進(jìn)行冷卻處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)單向奧氏體組織的獲取。在鐵素體不銹鋼的熱處理中，未能做出規(guī)范，常見形式主要是退火軟化處理。對(duì)鐵素體不銹鋼進(jìn)行固溶技術(shù)應(yīng)用時(shí)，當(dāng)溫度不足900℃時(shí)，發(fā)現(xiàn)不銹鋼硬度隨溫度上升，變化緩慢。當(dāng)溫度超過900℃時(shí)，發(fā)生結(jié)晶，硬度降低[1]。

不銹鋼焊接是提升項(xiàng)目整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要步驟，需要對(duì)相關(guān)技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行分析，通過對(duì)技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和效果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與局限性，為決策科學(xué)性提供理論基礎(chǔ)。焊接技術(shù)使用中，需要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)最新工藝技術(shù)和焊接方式進(jìn)行分析，促使奧氏體-鐵素體不銹鋼焊接質(zhì)量提升。

2.2焊接工藝和成形

2.2.1焊縫處理

焊接工藝應(yīng)用中，可選擇電弧較為穩(wěn)定的氧化鈦型藥皮焊條，并且配合高水平的技術(shù)，提升焊縫美觀性。焊接奧氏體不銹鋼絲，由于焊縫金屬元素含量高，熔池流動(dòng)性不足，會(huì)造成焊縫成形缺陷問題。焊縫背面成形不良，焊道表面粗糙。相關(guān)問題出現(xiàn)會(huì)影響奧氏體不銹鋼的使用性能，使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性欠佳。為有效改善成形不良問題，需要加強(qiáng)焊接工藝應(yīng)用，焊接操作人員先使用鎢極氬弧焊進(jìn)行一次焊接，通過對(duì)焊接線應(yīng)用，使得熱影響區(qū)被合理控制。

2.2.2仰焊和立焊工藝

在進(jìn)行仰焊和立焊操作時(shí)，需要使用凝固速度快的氧化鈣皮焊條，起到支撐作用。進(jìn)行埋弧自動(dòng)焊和氣體保護(hù)焊時(shí)，需要對(duì)焊接材料中的錳元素要明顯高于母絲，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接中燒損錳元素的有效補(bǔ)償，提升焊接技術(shù)應(yīng)用能力。焊接過程中，也需要對(duì)焊接間溫度進(jìn)行控制，原則上溫度值應(yīng)該控制在150℃以內(nèi)[2]。在鋼結(jié)構(gòu)焊接中，需要清理層間，防止相關(guān)方面被空氣污染，影響焊接技術(shù)應(yīng)用連續(xù)性。同時(shí)，采取背面壓縮空氣和焊縫噴水吹風(fēng)的方式，進(jìn)行控制。

實(shí)踐應(yīng)用中，由于不銹鋼電阻值相對(duì)較大，焊條融化速度加快，為有效控制焊接技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)，需要考慮接頭耐腐蝕性，對(duì)焊接工藝做出嚴(yán)格要求。操作中，發(fā)現(xiàn)焊接速度過快容易產(chǎn)生熔渣和焊縫偽融合問題，影響焊接質(zhì)量，因此，對(duì)焊接速度的控制至關(guān)重要。技術(shù)應(yīng)用過程，工作人員應(yīng)選擇較小的焊接電流，以此降低焊接過程的熱能輸出，防止過熱問題發(fā)生。

2.2.3控制焊道寬度

在奧氏體和鐵素體雙相不銹鋼焊接技術(shù)應(yīng)用中，需要合理控制焊道寬度，采取窄焊道對(duì)技術(shù)問題進(jìn)行處理。焊接過程中應(yīng)控制焊條擺動(dòng)幅度，在工況條件允許的條件下，需要提高焊接效率。奧氏體不銹鋼管道在焊接過程會(huì)存在一定的預(yù)應(yīng)力，需要關(guān)注殘存應(yīng)力情況，使得焊接頭的溫度和焊接件的敏化溫度一致。然而，在焊接過程中，不得直接降低或消除預(yù)應(yīng)力，以免對(duì)工件的耐腐蝕性能造成影響。需要特別指出的是，在奧氏體不銹鋼焊接中，對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行預(yù)熱處理，主要目的是提高接頭位置的耐腐蝕性能。

技術(shù)應(yīng)用過程中，對(duì)焊道寬度進(jìn)行控制，使用窄焊道技術(shù)可有效提升焊接質(zhì)量，對(duì)焊接工藝應(yīng)用可靠性帶來深遠(yuǎn)影響，需要對(duì)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用方法提高重視。對(duì)奧氏體-鐵素體不銹鋼進(jìn)行焊道寬度控制，不僅能夠提升鋼結(jié)構(gòu)整體的美觀性，而且對(duì)焊接質(zhì)量提升具有一定促進(jìn)作用。

2.3質(zhì)量控制和檢驗(yàn)

2.3.1焊接過程

在奧氏體與鐵素體不銹鋼，技術(shù)人員需要對(duì)接頭位置坡口表面進(jìn)行清理，確保表面結(jié)構(gòu)無水、無油和雜物，對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行控制，使得技術(shù)應(yīng)用更加科學(xué)規(guī)范。具體工作中，為增加焊接質(zhì)量，需要對(duì)焊接環(huán)境進(jìn)行要求，理論上，相對(duì)濕度不得超過90%，在進(jìn)行焊接打底時(shí)風(fēng)速不得超過2m/s。而手弧焊的風(fēng)速值應(yīng)控制在10m/s以內(nèi)，焊接件的溫度應(yīng)在5℃，控制層間溫度應(yīng)小于173℃、對(duì)焊接過程的質(zhì)量控制是提升奧氏體-鐵素體不銹鋼整體焊接水平的關(guān)鍵。實(shí)際工作中，應(yīng)在坡口兩側(cè)包裹麻布，預(yù)防電弧熔渣和煙塵附著在管道表面。項(xiàng)目焊接過程中，應(yīng)用了高強(qiáng)度的TIG焊機(jī)，本身帶有高頻引弧裝置，有效提升了焊接過程質(zhì)量控制能力。

2.3.2質(zhì)量控制

采用質(zhì)量控制方案對(duì)目前焊接技術(shù)應(yīng)用性能進(jìn)行檢驗(yàn)，相關(guān)人員在質(zhì)量控制中，需要對(duì)焊接區(qū)域濕度條件進(jìn)行控制，嚴(yán)格按照奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼焊接參數(shù)，對(duì)相關(guān)質(zhì)量控制方案進(jìn)行檢查。相關(guān)參數(shù)應(yīng)與行業(yè)焊接質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相一致，或超過技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證焊接技術(shù)應(yīng)用科學(xué)性有效性。實(shí)際工作中，技術(shù)人員需要做好以下方面工作：一是對(duì)填充層焊道進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保焊接處表面連續(xù)光滑，厚度均勻。二是對(duì)焊道質(zhì)量進(jìn)行控制，嚴(yán)格打磨焊道，促使其表面具有一定光澤，對(duì)焊道表面的缺陷問題進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止相關(guān)問題影響奧氏體-鐵素體不銹鋼使用性能。三是嚴(yán)格按照行業(yè)焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行打磨和清渣工作，使得技術(shù)應(yīng)用更加科學(xué)合理，提升焊接工藝整體水平。實(shí)際焊接中，應(yīng)嚴(yán)格控制焊條擺動(dòng)范圍，促使其大于焊芯直徑的三倍以上，相關(guān)參數(shù)和實(shí)際焊接標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與施工方案要求相一致。

2.3.3焊縫檢驗(yàn)

焊縫檢驗(yàn)是提升焊接技術(shù)應(yīng)用水平的有效途徑，需要相關(guān)人員結(jié)合工藝要求，對(duì)相關(guān)焊接部位進(jìn)行檢驗(yàn)，使得焊縫質(zhì)量符合技術(shù)要求。首先，需要在檢查外觀，對(duì)焊縫尺寸和表面粗糙程度進(jìn)行嚴(yán)格要求，其粗糙度不得超過6.3um，同時(shí)焊接壁厚度應(yīng)符合公差要求，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制目標(biāo)。其次，開展鋼結(jié)構(gòu)焊接的無損檢測(cè)，例如，超聲波探傷儀在焊縫檢驗(yàn)中的應(yīng)用，可通過回聲檢測(cè)技術(shù)，對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部損失情況進(jìn)行檢查。技術(shù)應(yīng)用的主要原理是超聲波在完好內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的波形和受損結(jié)構(gòu)波形的長(zhǎng)度和形狀存在區(qū)別。技術(shù)應(yīng)用較為規(guī)范，需要先開展?jié)B透檢查，其次進(jìn)行探傷驗(yàn)證，提升焊縫質(zhì)量控制能力。

焊縫檢驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用中，需要不斷加強(qiáng)管理觀念創(chuàng)新，對(duì)質(zhì)量控制與檢驗(yàn)人員進(jìn)行培訓(xùn)，提升其實(shí)際作業(yè)能力，為焊接技術(shù)高質(zhì)量應(yīng)用提供保障。焊縫檢驗(yàn)中，應(yīng)嚴(yán)格按照行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行快速篩選試驗(yàn)，對(duì)影響焊接縫穩(wěn)定性因素進(jìn)行全面分析，提升鋼結(jié)構(gòu)整體焊接能力。

3 結(jié)論

在奧氏體-鐵素體不銹鋼焊接技術(shù)應(yīng)用中，需要對(duì)焊接工藝特點(diǎn)進(jìn)行分析，應(yīng)用焊接技術(shù)和方案，做好焊接縫質(zhì)量控制和技術(shù)驗(yàn)證工作，使得項(xiàng)目整體施工作業(yè)能力顯著提升，保證焊接質(zhì)量和水平，加快推進(jìn)先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅世樹，陳東，王妍，等.熱態(tài)奧氏體不銹鋼堆焊層中鐵素體含量測(cè)定的實(shí)踐與探討[J].大型鑄鍛件，2020（2）：42-43.

[2] 顧建林，史茜，黃崇德，等.鐵素體對(duì)超低碳奧氏體不銹鋼管坯穿孔性能的作用[J].云南冶金，2019，48（5）：62-64.