不锈钢焊接技术论文

不锈钢焊接技术随着人们的需要在不断提升。这是小编为大家整理的不锈钢焊接技术论文，仅供参考!

不锈钢焊接技术论文篇一

探索不锈钢焊接接头防腐蚀治理技术

摘要：焊接后，如果金属表面的钝化膜不能恢复，即使母材金属是耐腐蚀的，焊接接头也容易出现腐蚀，包括点腐蚀、缝隙腐蚀以及微生物腐蚀。本文分析了不锈钢焊接接头抗晶间腐蚀和表面防腐蚀治理技术。

关键词：不锈钢;焊接接头;防腐蚀

中图分类号： TG43 文献标识码： A

引言

不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐蚀性能及不易生锈等优良的特性。故广泛应用于化工行业，食品机械，机电行业，家用电器行业及家庭装潢，精饰行业。

不锈钢的应用发展前景会越来越广，但不锈钢的应用发展很大程度上取决于它的表面处理技术发展程度。

一、不锈钢常用种类

(1)不锈钢主要成分：一般含有铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钛(Ti)等优质金属元素。

(2)常见不锈钢：有铬不锈钢，含Cr≥12%以上;镍铬不锈钢，含Cr≥18%，含Ni≥12%。

(3)从不锈钢金相组织结构分类：有奥氏体不锈钢，例如：1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni11Nb，Cr18Mn8Ni5。马氏体不锈钢，例如：Cr17，Cr28等。一般称为非磁性不锈钢和带有磁性不锈钢。

二、不锈钢焊接方法

常用不锈钢焊接方法对不锈钢最常用的焊接方法是手工焊(MMA)，其次是金属极气体保护焊(MIG/MAG)和钨极惰性气体保护焊(TIG).虽然这些焊接方法对不锈钢工业的大多数人而言是熟悉的，但是我们认为这个领域值得深入探讨.

1、手工焊(MMA)

手工焊是一种非常普遍的、易于使用的焊接方法.电弧的长度靠人的手进行调节，它决定于电焊条和工件之间缝隙的大小.同时，当作为电弧载体时，电焊条也是焊缝填充材料.

这种焊接方法很简单，可以用来焊接几乎所有材料.对于室外使用，它有很好的适应性，即使在水下使用也没问题.大多数电焊机可以TIG焊接.在电极焊中，电弧长度决定于人的手：当你改变电极与工件的缝隙时，你也改变了电弧的长度.在大多数情况下，焊接采用直流电，电极既作为电弧载体，同时也作为焊缝填充材料.电极由合金或非合金金属芯丝和焊条药皮组成.这层药皮保护焊缝不受空气的侵害，同时稳定电弧.它还引起渣层的形成，保护焊缝使它成型.电焊条即可是钛型焊条，也可是缄性的，这决定于药皮的厚度和成分.钛型焊条易于焊接，焊缝扁平美观.此外，焊渣易于去除.如果焊条贮存时间长，必须重新烘烤.因为来自空气的潮气会很快在焊条中积聚.

2、MIG/MAG焊接

这是一种自动气体保护电弧焊接方法.在这种方法中，电弧在保护气体屏蔽下在电流载体金属丝和工件之间烧接.机器送入的金属丝作为焊条，在自身电弧下融化.由于MIG/MAG焊接法的通用性和特殊性的优点，至今她仍然是世界上最为广泛的焊接方法.它使用于钢、非合金钢、低合金钢和高合金为基的材料.这使得它成为理想的生产和修复的焊接方法.当焊接钢时，MAG可以满足只有0.6mm厚的薄规格钢板的要求.这里使用的保护气体是活性气体，如二氧化碳或混合气体.唯一的限制是当进行室外焊接时，必须保护工件不受潮，以保持气体的效果.

3、TIG焊接

电弧在难熔的钨电焊丝和工件之间产生.这里使用的保护气体是纯氩气，送入的焊丝不带电.焊丝既可以手送，也可以机械送.也有一些特定用途不需要送入焊丝.被焊接的材料决定了是采用直流电还是交流电.采用直流电时，钨电焊丝设定为负极.因为它有很深的焊透能力，对于不同种类的钢是很合适的，但对焊缝熔池没有任何“清洁作用”.

TIG焊接法的主要优点是可以焊接大材料范围广.包括厚度在0.6mm及其以上的工件，材质包括合金钢、铝、镁、铜及其合金、灰口铸铁、普通干、各种青铜、镍、银、钛和铅.主要的应用领域是焊接薄的和中等厚度的工件，在较厚的截面上作为焊根焊道使用.

三、提高焊接接头抗晶间腐蚀能力的措施

由于晶界碳化铬沉淀析出而引起晶界贫铬是奥氏体不锈钢晶间腐蚀的主要原因,因此提高抗晶间腐蚀能力,防止晶间腐蚀的途径都是从控制碳化铬的沉淀来考虑,即从碳化铬沉淀的分量、部位和沉淀物形成动力等方面考虑。

1、焊接方法选择

选择适当的焊接方法尽可能缩短焊件在敏化温度区段下停留的时间,减低危险温度对它的影响。对于薄件、小件,采用高能量的真空电子束焊或等离子焊;对于中等厚度板材,采用熔化极自动或半自动气体保护焊;对于大厚度板材,采用埋弧焊;焊条电弧焊为最常用的方法。

2、焊接材料控制

焊接材料通常根据奥氏体不锈钢的材质、工作条件(介质、温度)来选择,原则上选择与母材相近的焊接材料,为保证焊缝区抗晶间腐蚀性能,采用以下措施：

(1)选用低碳或超低碳的不锈钢焊材。最大限度降低碳在焊缝金属中的含量,达到碳在不锈钢中室温溶解极限以下,使碳形成碳化铬的可能性减到最小,从而根除贫铬区的形成,提高焊缝金属抗晶间腐蚀能力。

(2)选择添加了钛、铌、钽等稳定化元素的焊材。钛、铌、钽等稳定化元素与碳的亲和力要比铬大得多,碳与它们优先结合成钛、铌、钽的碳化物,并以颗粒弥散分布在晶内,使奥氏体内的固溶碳含量(质量分数)降低,若碳降至0.01%以下,就不能形成碳化铬,从而可提高抗腐蚀能力。

(3)焊材直径的控制。材料的直径直接关系到焊接热输入量的大小,在保证焊接质量(全焊透)的情况下,为降低焊接时的热量输入应尽量选用直径较小的焊材。

3、焊接参数控制

在保证完全焊透、全熔合的情况下尽量选用小电流、低电压(短弧焊)焊接,以减少热输入量,改善

焊接接头性能。

4、焊接过程控制

(1)焊前准备清洁焊件,焊件坡口应去除油漆、油污;自动焊丝表面应除油、除锈并保存于干净、干燥处;电弧焊焊丝必须烘干并保存在保温筒中。

(2)焊接过程焊接时采用直线运条,不允许作横向摆动,多层焊时层间温度不能过高,应冷至60℃以下清渣后再继续焊接。层间接头应错开,收弧一定要填满。必要时采用强制焊区快速冷却,最适用的方法是一边施焊一边用水冷却焊缝,以水不浸入焊接熔池为准。有条件的也可在焊缝背面通水、通惰性气体,既可加速冷却,又保护焊缝。

5、焊接环境控制

焊接奥氏体不锈钢的场地应清洁,以免由于环境中的油、锈或风等不利因素影响了焊接接头的强度和耐蚀性能。

四、表面处理措施

1、表面本色白化处理

不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者经过人工表面火烤加温处理，产生黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是NiCr2O4和NiF二种EO4成分，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。但这种方法成本大，污染环境，对人体有害，腐蚀性较大，逐渐被淘汰。目前对氧化皮处理方法主要有二种：

⑴喷砂(丸)法：主要是采用喷微玻璃珠的方法，除去表面的黑色氧化皮。

⑵化学法：使用一种无污染的酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行浸洗。从而达到不锈钢本色的白化处理目的。处理好后基本上看上去是一无光的色泽。这种方法对大型、复杂产品较适用。

2、不锈钢表面镜面光亮处理方法

根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同可分别采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光等方法来达到镜面光泽。

3、表面着色处理

不锈钢着色不仅赋予不锈钢制品各种颜色，增加产品的花色品种，而且提高产品耐磨性和耐腐蚀性。

1、化学氧化着色法

就是在特定溶液中，通过化学氧化形成膜的颜色，有重铬酸盐法、混合钠盐法、硫化法、酸性氧化法和碱性氧化法。一般“茵科法”(INCO)使用较多，不过要想保证一批产品色泽一致的话，必须用参比电极来控制。

2、电化学着色法

是在特定溶液中，通过电化学氧化形成膜的颜色。

3、离子沉积氧化物着色法化学法

就是将不锈钢工件放在真空镀膜机中进行真空蒸发镀。例如：镀钛金的手表壳、手表带，一般是金黄色。这种方法适用于大批量产品加工。因为投资大，成本高，小批量产品不合算。

4、高温氧化着色法

是在特定的熔盐中，浸入工件保持在一定的工艺参数，使工件形成一定厚度氧化膜，而呈现出各种不同色泽。

5、气相裂解着色法

气相裂解着色法较为复杂，在工业中应用较少。

结束语

如果严格按照焊接工艺施工，日常维护费用与非焊接方式基本相同，基本上免维护，但现状是几乎没有完全按照焊接施工工艺进行焊接的，因此，焊缝处很容易发生腐蚀，日常维护费用必然产生。

参考文献

[1]杨松祥.超级双相不锈钢UNSS32760的焊接试验研究[J].南京工业大学学报(自然科学版).2002

[2]屈金山,王元良.双相不锈钢焊接接头的耐腐蚀性能[J].中国有色金属学报.2001

不锈钢焊接技术论文篇二

不锈钢复合板焊接技术探讨与应用

摘要：不锈钢复合板的应用具有广阔的发展前景，由于基层与复层在化学成分、金相组织、物理性能等方面差别很大，可以充分利用两种材料的不同特性来满足工程需要，达到节约资源、降低费用的目的;而这些差异却大大增加了其焊接难度，因此不锈钢复合板焊接技术难题的突破成为该新型材料推广与应用的主导因素。本文就不锈钢复合板焊接中可能出现的问题以及在实际焊接中应采取的工艺措施进行了归纳和讨论。

关键词：不锈钢复合板;坡口;焊接;技术工艺

中图分类号： TG4 文献标识码： A 文章编号：

0 前言

在石油、化工及电力建设行业中，复合钢板越来越多地应用在耐磨、抗腐蚀较高的设备上。使用复合钢板可节省大量的不锈钢或非铁等贵金属材料，可以降低工程成本，具有很大的经济价值。复合层一般只有复合板总厚度的10%～20%，可节约成本80%以上。

本公司承接了某电厂2×360MW工程双曲线原煤斗的制作及安装任务。该工程共有8座不锈钢复合板双曲线原煤斗，总质量为320吨;双曲线原煤斗斗壁钢材采用Q345B+1Cr13/10+2不锈钢复合板，其余附件为Q235B钢材。

1 不锈钢复合板焊性能分析

不锈钢复合板是由碳素钢或合金钢为基层，不锈钢为复层，以轧制等方法制成的双金属复合板。不锈钢复合板的基层主要满足焊接结构设计的强度和刚度要求，而复层则满足耐腐蚀性、耐磨性等特殊性能的要求。由于基层与复层在化学成分、金相组织、物理性能等方面差别很大，这些差异大大增加了焊接难度，其中不锈钢的线膨胀系数比碳钢大50%左右，但不锈钢的导热率仅为碳钢的1/2，因此，焊接时应对基层和复层分别进行焊接。碳钢的焊接性非常优良，只是在焊接热输入过大时，才会在热影响区出现晶粒粗大，降低冲击韧性;不锈钢的焊接也较为容易，但由于线膨胀系数大而热导率小，使其焊接接头内存在较大的焊接残余应力。而最为关键的是过渡层的焊接，其属于异种钢的焊接，焊接时要兼顾基层和复层两种钢材的性能。不锈钢复合板在焊接过程中可能存在以下几个方面的问题：

(1)由于Cr元素在焊接过程中部分被烧损，使焊缝中的Cr含量降低，影响复层的耐蚀性。

(2)由于基层焊缝对复层焊缝的稀释作用，将降低复层焊缝中的铬含量，增加复层焊缝的含碳量，易导致复层焊缝中产生马氏体组织，从而降低焊接接头的塑性和韧性，并影响复层焊缝的耐蚀性。

(3)基层焊接时可能熔化不锈钢复合层，使得合金元素掺入而导致碳钢基层焊缝金属严重硬化和脆化，其过渡层硬化带的厚度可达2.5mm，该硬化带对冷裂纹极为敏感，容易产生裂纹。

2 焊接工艺措施

由于存在上述问题，一般在焊接不锈钢复合板时在基层和复层间加一道过渡层。即对于不锈钢复合板的焊接分三部分考虑：基层的焊接，过渡层的焊接及复层的焊接。

2.1坡口形式确定

根据图纸及工艺要求，该工程双曲线原煤斗纵缝、拼接缝的坡口采用V形的坡口形式，如图a所示;环缝的坡口采用UV形的坡口形式，如图b所示。

采用这两种坡口形式的优点为：

(1)纵缝、拼接缝采用V形的坡口，可以提高焊接功效，保证焊接质量。基层焊缝焊完后，在焊复层时，首先利用角向磨光机对复层焊道进行淸根、打磨处理，然后再进行焊接。从而减少对复层的焊接热影响，降低过渡层硬化带的厚度，防止焊接裂纹的产生;而环缝采用UV形的坡口，有利于每节筒体的组对及拼装，降低不锈钢复合板的错边量，同时减少过渡层与复层的填充金属量，以提高焊接功效，也减少复层焊缝的多次受热，避免熔合线附近产生晶间腐蚀。

(2)焊接过渡层时熔合比小，可降低焊缝金属的稀释率，以保证过渡层焊缝的性能。

(3)能避免基层焊缝金属焊到复层上，以保证复层的耐蚀性。

2.2焊接材料的选择

焊接材料选择时应根据母材的化学成分、力学性能和焊接接头的抗裂性、碳含量、焊前预热、焊后热处理以及使用条件等综合考虑。为了保证焊缝质量，焊接时应严格控制焊缝中有害杂质元素S、P的含量和焊缝金属的碳含量，限制焊接热输入及高温停留时间。双曲线原煤斗不锈钢复合板的焊接材料选用情况见表1。

表1不锈钢复合板的焊接材料选用

2.3 焊接技术要求

2.3.1焊接参数

双曲线原煤斗不锈钢复合板的焊接参数具体见表2。焊接基层时的消氢温度控制在300～350℃/2h为宜。

表2不锈钢复合板的焊接参数

2.3.2焊接工艺要求

不锈钢复合板焊接时，大部分都采用手工电弧焊。对于直径大、厚度大的不锈钢复合板产品，基层也可以采用埋弧焊等机械化焊接。基层采用机械化焊接的优越性是多方面的：主要表现生产效率高、焊缝质量优、表面成形美观等。而过渡层和复层的焊接，最常用的方法是手工电弧焊。

(1)基层的焊接

基层一般采用普通碳钢或低合金钢，属于同种材料焊接，焊接性能较好，焊接工艺比较成熟，焊接质量可靠，在此不再多述。

(2)过渡层的焊接

过渡层的焊接属于异种材料的焊接，它是保证不锈钢复合板焊接质量的关键，也是不锈钢复合板焊接难度较大的区域。焊接工作者作了大量的研究，认为主要应从以下几个方面来解决。

①选择铬镍含量高的双相铬镍不锈钢焊条，这样即使过渡层受到基层稀释，也可以避免在熔敷金属中产生马氏体组织。

②为减少基层对过渡层的稀释，应尽量采用较小的焊接电流，较大的焊接速度。

③在过渡层焊接前及焊接中，应用角磨机将焊缝周围药皮清理干净，露出金属光泽，这样可以有效地防止氢熔入焊缝，从而防止冷裂纹的产生。

④焊接前将焊条在烘干箱内350℃条件下烘干2小时，然后保温。焊接时应使用保温桶装焊条，随用随取。

⑤过渡层焊接应选用多人分段对称焊接，从而减少应力的产生。

⑥采用短弧操作，焊条在坡口两侧稍作停留，以保证焊缝与母材金属充分熔合。

⑦进行多层多道焊接时，层间温度严格控制在350℃左右直至焊接结束。严格控制层间温度的目的是为了防止裂纹的产生。

⑧收弧时应让熔化的铁水填满弧坑，否则易出现裂纹。

为了保证不锈钢复合板的焊接性能，对于过渡层覆盖范围以及过渡层的厚度是有一定要求的。过渡层应尽可能地覆盖基层碳钢部分，从而避免复层与基层的相互溶解和稀释。过渡层的厚度为1.5-2.5mm，在复层侧的厚度应大于1.2mm。

(3)复层的焊接

复层焊接可以认为是在过渡层上堆焊，过渡层的成分及组织性能一般与复层较接近，因此复层焊接基本上可以认为是同种材料焊接。由于复层材料是不锈钢，因此焊接的主要问题是焊接接头易于出现焊缝晶间腐蚀、热影响区的晶间腐蚀、焊接接头的应力腐蚀和裂纹等。

产生以上晶间腐蚀的主要原因是在晶界上析出铬的碳化物，形成贫铬的晶粒边界;影响应力腐蚀的因素，有焊接区的残余拉应力、焊缝铸造组织以及接头区的碳化物析出;热裂纹的形成主要原因是导热系数小，线膨胀系数小，焊缝柱状晶间存在低熔点夹层膜等。

对复层不锈钢焊接过程中存在的上述问题一般采用以下几种解决措施：

①合理选择焊接材料，尽量使焊缝组织为双相组织。

②采用小电流，较大的焊接速度，小线能量施焊。

③采用反极性，多层多道焊。

④严格控制层间温度，层间温度应小于60度。

⑤复层焊缝应在最后焊接，以免其抗晶间腐蚀的性能受重复加热的影响。

⑥允许在前后焊道施工间隙时冷却接头。

(4)焊接检验

在基层焊接完毕之后、过渡层与复层焊接之前，对基层一般应进行无损探伤检查。发现超标缺陷，立即进行返修。返修完毕再次经超声波或射线探伤检查合格后，将复层侧的基层焊缝表面打磨平整、光滑，方可进行过渡层和复层焊接。

2.3.2焊缝的返修要求

(1)表面缺陷的返修

缺陷经修磨清除后，修磨处理的厚度不应小于设计厚度，磨除厚度应小于斗壁名义厚度的2%且不大于1mm，超出时应进行补焊。缺陷清除后，应进行外观检查，要求外表面光滑平整，曲线过渡顺畅，返修处表面需作无损检测。

(2)内部缺陷的返修

在焊缝缺陷返修前应对返修周围进行预热，预热温度为100～150℃，并应用超声波检测仪测定缺陷范围、深度，根据缺陷深度，确定在那一侧返修。清除缺陷时，应使用砂轮磨光机清除裂纹(不宜用碳弧气刨，以减少坡口边缘的淬硬倾向)，同时采用着色探伤检查，以确保裂纹全部清除。然后立即进行补焊，补焊时应采用多层多道焊，不需要摆动焊。焊后立即对基层进行300～350℃的消氢处理1～2h，保温缓冷。对过渡层的返修应进行预热100～150℃，然后按照焊接工艺要求进行过渡层和复层的焊接。

3 防止复层损伤的措施

(1)为了防止复合层的损失，在不锈钢复合板出厂前应对复层用粘胶布进行保护;卷板时，对卷板机滚筒用麻绳或包不锈钢皮进行保护。

(2)起吊时用专用工装卡具进行起吊。

(3)焊工在筒体内进行焊接时，必须穿布鞋或胶底鞋，严禁用电焊榔头在复层表面进行敲击。

4 结论

不锈钢复合板的应用具有广阔的发展前景，其焊接技术的难点是过渡层的焊接，而控制熔合比，特别是基层材料的熔合比是过渡层焊接的关键;双相组织具有优良的抗腐蚀性能和抗裂纹性能，在不锈钢焊接过程中采取的大多数措施都是围绕减小熔合比，以及使焊缝获得双相组织而制定的。只要合理的选择焊接材料，制定合理的焊接工艺规范，各种不锈钢复合板焊接结构中遇到的焊接问题是不难解决的。在本工程双曲线原煤斗不锈钢复合板的焊接过程中严格按照以上焊接工艺技术，保证了工程焊接质量，取得了良好的焊接效果。

参考文献：

[1] 严华，顾芝敏14Cr1MoR与321复合钢板的焊接技术[J]焊接技术 2011,9:53-55

[2] GB/T13148-2008不锈钢复合钢板焊接技术条件[S] 国家技术监督总局发布， 1992