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奥氏体不锈钢的焊接特点及焊接工艺


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农  机  使   用   与  维  修 

2 0 第 4期  0 8年

奥 氏 体 不 锈 钢 的 焊 接 特 点 及 焊 接 工 艺 
济 宁职 业技 术 学院 王 璐 齐 爱 霞 

山 东迪 尔安装 有 限公 司 王  

琳 





通过对奥 氏体 不锈 钢的焊接 性分析 , 出晶 间腐蚀 、 裂纹 、 指 热 应力 腐蚀 开裂 、 焊缝 成形 不 良等是 焊接 时 易  

出现的 问题 。可从 制定合理 的焊接 工 艺, 包括焊条 选择 、 焊接工 艺参数 、 焊后 处理等 方 面确保 奥 氏体不锈钢 的焊接 
质量 。   关键词 奥 氏体 不锈 钢 焊接 特 点  焊 接 工 艺 





概 述 

①选 用超 低 碳 C≤0 0 % 、 加 钛 或 铌 等 稳 定  .3 添 元 素 的不 锈钢 焊 条 。   ② 采用小 规 范 , 目的是 为 了减 少 危 险 温 度范 围  停 留时 间 , 用小 电 流 、 焊 速 、 弧 焊 及 不 作横 向  采 快 短 摆 动 。焊缝 可 采用 强 制 冷 却 ( 如铜 垫 板 、 冷 ) 水 方法  加 快焊 接接 头 的冷 却 速 度 , 少 热 影 响 区。 多层 焊  减 时 , 控制层 间 温 度 , 前 一 道 焊 缝 冷 却 至 6 ℃ 以  应 要 0
下 时再 焊 。  

不 锈 钢 是 指 含 C 量 高 于 1% 的钢 , r 钢 中  r 2 C在
的作 用是 能 在钢 的表 面 形 成 一层 坚 固 致 密 的 C2 3 r) ( 

薄 膜 , 钢 本身 与大 气或 腐蚀 介 质 隔离而 免 遭腐 蚀 。 使   在 此 基 础 上 , 加 人 一 定 数 量 的 N 、 iN 、 等 元  再 iT、 b W

素, 则能形成具有特殊耐腐蚀性 、 抗高温氧化或具有 


定 高温 强度 等性 能 的各类 不锈 钢 钢种 。 不锈 钢按 

其 显微 组 织不 同 可分 为 五 类 : 素体 型 、 氏体 型 、 铁 马   奥 氏 体型 、 氏体 +铁 素体 型和 沉 淀硬 化型 不 锈钢 。 奥   奥 氏体 不锈 钢 通常 在 常 温 下 的组 织 为 纯 奥 氏 体 , 也 
有 一些 为奥 氏体 +少 量 铁 素 体 , 种 少 量 铁 素 体 有  这

③接触 介质 的那 面焊缝 最 后焊 接 。  

④焊后 固溶 处 理 。将工 件 加热 至 15 00~15%  10 后 淬 火 , 晶界 上 的 C 6 人 晶粒 内部 , 成 均 匀  使  C 溶 形
的奥 氏体组 织 。  
2 热 裂纹  .

助 于 防止 热裂 纹 。奥 氏体 不 锈 钢 因焊 接 性 良好 , 在  化工 、 石油 容器 等行 业应 用较 为 广泛 。  
二 、 氏体 不锈 钢 的焊 接特 点  奥

() 1热裂 纹产 生 原 因  ①液相 线 和 固相 线 距 离 大 , 固过 程 温 度 范 围  凝

奥氏体不锈钢具有 良好 的可焊性 , 但焊接材料 
或 焊 接工 艺不 正确 时 , 出现 以下 缺 陷 : 会  
1 .晶 问 腐 蚀 

大, 使低熔点杂质偏析严重 , 而且集中在晶界处。  
② 膨胀 系数 大 , 以冷 却收 缩 时的应力 也 大 。 所   () 制 热裂 纹 产生 的措 施  2控 ① 控制 焊缝 金 属 组 织 , 量 使 焊 缝 金 属呈 双 相  尽 组 织 , 素体 的含量 控 制 在 3 ~5 铁 % %以下 。因 为铁  素体 能 大量溶 解 有 害 的 S P杂质 。 、   ②控 制 化 学 成 分 , 减 少 焊缝 金 属 中的镍 、 、 应 碳   硫、 磷含 量 , 加 铬 、 、 及 锰 等元 素 , 以减 少 热  增 钼 硅 可
裂纹 的产 生 。  

() 1晶间腐 蚀产 生原 因 

晶问腐蚀 发生于 晶粒边界 , 以叫晶 问腐 蚀。 所   它是奥氏体不锈钢最危险 的一种破坏形式 , 的特  它 点 是腐 蚀 沿 晶界深 人 金 属 内部 , 引 起 金 属 机 械 性  并
能 和 耐腐蚀 性 能 的下降 。   奥 氏体不 锈钢 在 40~80 5 5 %温度 区间范 围内停  留一定 时 问后 , 则在 晶界 处 会 析 出 C   , 中 的铬  其 主 要来 自晶粒表 层 , 内部 的铬 如来 不 及补 充 , 会使 晶  界 晶粒表 层 的含铬 量 下 降 而 形 成 贫 铬 区 , 强 腐 蚀  在 介 质 的作 用下 , 晶界贫 铬 区受 到 腐 蚀 就 会 形 成 晶间  腐蚀 。   受到 晶间腐蚀 的不 锈钢 在表 面 上没 有 明显 的变  化 , 在 受力 时会沿 晶界 断裂 , 乎 完全 丧 失强 度 。 但 几   () 2 防止 晶 间腐 蚀 的措施 

③选 用适 当的焊 条药 皮类 型 。用低 氢 型药 皮焊  条可 以使 焊 缝 晶 粒 细 化 , 少 杂 质 偏 析 , 高 抗 裂  减 提 性 。用 酸性药 皮 焊条 氧 化性 强 , 合 金元素 烧损 多 , 使   抗裂 性下 降 , 而且 晶粒粗 大 , 热 裂纹极 易 产生 。 使   ④ 采用适 当 的焊 接 规范 和冷 却速 度 。采用 小规  范, 即小 电流 、 焊 速 来 减 少 焊 接熔 池 过 热 、 速 冷  快 快

却, 以减少偏析 , 使抗裂性提高 。多层焊 时, 要控制 

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2 0 第 4期  0 8年

农  机  使  用  与  维  修  2 焊 条必 须 存 放 在 干 净 的库 房 内 。使 用 时应  . 将 焊条 放 在焊条 筒 内 , 不要 用手 直 接 接触 焊 条药 皮 。  

层 问温度 , 一焊 道冷 却 至 6 ℃后 再焊 。 前 o  
3 应 力腐 蚀 开 裂  .

() 力腐 蚀 开裂 产 生原 因  1应 应力 腐 蚀开裂 是 焊 接 接 头 在 特定 腐 蚀 环 境 下 ,   受拉 伸应 力 作用 时 所产 生 的延迟 开 裂现象 。奥 氏体  不 锈钢 焊接 接头 的应 力腐 蚀开 裂是 焊接 接头 比较 严  重 的失 效形 式 , 现为 无塑 性 变形 的脆性 破坏 。 表   ()应 力腐 蚀 开 裂 防止措 施  2

3 焊接薄板和拘束度较小的不锈钢焊件 , . 可选  用 氧化 钛型 药 皮 焊条 。因 为 这 种 焊 条 的 电 弧 稳定 ,  
焊 缝 成型 美观 。  

4 对 于 立焊 和仰焊 位置 , . 应采 用 氧 化 钙 型药 皮  焊条 。其 熔渣 凝 固较 快 , 熔 化 的焊 缝 金 属 可起 到  对


定 的支 托作 用 。   5 气 体 保护 焊和埋 弧 自动 焊 时 , 选 用 铬锰 含  . 应

①合理制定成形 加工 和组装工艺, 尽可能减小  冷却 变形度 , 免 强 制组装 , 避 防止组装 过 程 中造成 各 
种伤痕 ( 种 组 装 伤 痕 及 电 弧 灼 痕 , 会 成 为 S C 各 都 C  的裂 源 , 易造 成 腐蚀 坑 )  。 ②合 理 选 择 焊 材 。焊 缝 与 母 材应 有 良好 的匹  配, 不产 生任 何 不 良组 织 , 晶粒 粗化 及硬 脆 马 氏体  如
等。  

量比母材高的焊丝, 以补偿焊接过程 中合金元素 的 
烧损 。  

6 在 焊接 过程 中 , . 必须 将 焊 件 保 持较 低 的层 问  温 度 , 好不 超过 10℃ 。不锈 钢 厚板 焊接 时 , 加  最 5 为
快 冷却 , 可从 焊缝 背 面 喷 水 或 用 压缩 空 气 吹 焊缝 表 

面, 但层 问必 须 注 意 清 理 , 防止 压 缩 空 气 污 染 焊 接 
区。  

③采 取合 适 的 焊 接 工艺 。保证 焊 缝 成 形 良好 ,   不 产 生任何 应 力集 中或点 蚀 的缺 陷 , 咬边 等 ; 如 采取  合 理 的焊 接顺 序 , 降低 焊 接残余 应 力 。  

7 手工电弧焊时, . 应在焊条说 明书规定 的电流  范围内选择焊接电流。由于不锈钢 电阻值较大, 靠 
近夹持 端 的一段 焊 条 容 易 受 电 阻 热 的 作用 而 发 红 ,   在焊 至后 半段 焊条 时 应 加快 熔 化 速 度 , 焊 缝 熔 深  使 减少 , 但熔 化速 度 太快 又 会 造 成 未 熔 合 和熔 渣 等 缺  陷 。从 保 证接 头 的耐 腐蚀 性 考 虑 , 要 求 选 用 较 小  也
的焊 接 电流 , 减少 焊接 热输 入量 , 止焊 接 热影 响 区  防 的过 热 。  

④消除应力处理 。焊后热处理 , 如焊后完全 退 
火 或退 火 ; 在难 以实 施 热 处 理 时采 用 焊 后 锤 击 或 喷 
丸等 。  
4 焊缝 成 形 不 良  .

( ) 缝成 形 不 良产 生原 因  1焊

奥 氏体 不锈 钢 焊 接 时 , 由于 焊缝 中合 金 元 素 含 
量高 , 池流 动性 差 , 熔 易造 成 焊缝表 面成 形不 良。主  要表 现在 根部 焊 道背 面 成形 恶化及 盖 面焊道 表 面粗 

8 在 操 作技术 上应 采用 窄 焊 道 技 术 , 接 时 尽  . 焊

糙 。焊缝表 面成形 不 良对 焊缝 性 能的影 响在 常 温或  高温 工况 下表 现 不 明显 , 但在 低温 工况下 , 成形 不  其
良所 造 成 的应力 集 中 , 焊 缝 低 温性 能 的影 响 不 亚  对

量不摆动焊条 , 在保持 良好熔合的前提下 , 尽可能提  高焊 接速 度 。  
9 不锈钢焊件 焊后一般 不作 消 除应 力处理 。 .   虽然 在 不锈钢 的焊 接 中 也 存 在 较 高 的 残余 应 力 , 但 

于焊 缝 内部质 量 的影 响 。  
() 2 防止措 施 

由于接头各区在焊后具有 良好的塑性 和韧性 , 使残 
余 应 力 的有 害影 响显 著 减小 。更 重 要 的是 消 除应 力  处理 的温度范 围正 好 处 于 不 锈 钢 的敏 化 温 度 区 , 消  除应力 处 理反而 导致 耐蚀 性 的降 低 。 因此 不 锈钢 焊  件 的焊 后 热 处 理 的 目的不 应 是 消 除 接 头 的残 余 应 
力, 而应 是 提高 接 头 的 耐蚀 性 。主 要 有 固溶 处理 和  稳 定 化处 理 。  
四 、 论  结

对 于焊缝 成 形不 良以及 焊接热 影 响 区的 晶问腐  蚀 问题 , 以通 过焊 接 工 艺 来 加 以解 决 。采 用 钨极  可 氩弧 焊打 底 、 小 的焊 接 线能量 , 控制 热影 响 区处  较 来 于敏 化温 度 区间 的 范 围。  
三 、 氏体 不锈 钢 的焊接 工艺  奥 根据 上 述不 锈 钢 的 焊接 特点 , 保 证 接 头 的 质  为

量 , 当采用 以下焊接工艺 : 应   1 焊前准备。必须 清除可能使焊缝金属增碳  .
的各 种 污染 。焊 接坡 口和焊接 区焊 前应用 丙 酮或 酒  精 除油 和去 水 。不得 用碳 钢 钢丝刷 清理坡 口和焊 缝 
表 面 。清渣 和 除锈应 用砂 轮 、 不锈 钢钢丝 刷 等 。  

通过 采用 以上 焊 接 工艺 , 提 高 奥 氏体 不 锈 钢  可 的焊接 质 量 。奥 氏体 不锈 钢 的焊 接 , 焊 工 的技 能  对 要 求较 高 , 因此 焊工 必须 经培 训考 核 后上 岗操 作 , 方  能保证 焊 接接头 的焊 接质 量及 耐蚀 性 。  
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