常用不锈钢的焊接要点及注意事项样本.docx

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常用不锈钢的焊接要点及注意事项样本

不锈钢焊接要点及注意事项

摘要:

 通俗地说，不锈钢就是不容易生锈钢，事实上一某些不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。

不锈钢不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）形成。

这种不锈性和耐蚀性是相对。

实验表白，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量增长而提高，当铬含量达到一定比例时，钢耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。

不锈钢分类办法诸多。

按室温下组织构造分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按重要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。

由于不锈钢材具备优秀耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范畴内强韧性等系列特点，因此在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获获得广泛应用。

    奥氏体不锈钢

   在常温下具备奥氏体组织不锈钢。

钢中含Cr约18%、Ni8%~10%、C约0.1%时，具备稳定奥氏体组织。

奥氏体铬镍不锈钢涉及知名18Cr-8Ni钢和在此基本上增长Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来高Cr-Ni系列钢。

奥氏体不锈钢无磁性并且具备高韧性和塑性，但强度较低，不也许通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。

如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具备良好易切削性。

此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果具有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等腐蚀。

此类钢中含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可明显提高其耐晶间腐蚀性能。

高硅奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好耐蚀性。

由于奥氏体不锈钢具备全面和良好综合性能，在各行各业中获得了广泛应用。

    铁素体不锈钢

　　在使用状态下以铁素体组织为主不锈钢。

含铬量在11%~30%，具备体心立方晶体构造。

此类钢普通不含镍，有时还具有少量Mo、Ti、Nb等到元素，此类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀零部件。

此类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显减少等缺陷，因而限制了它应用。

炉外精炼技术（AOD或VOD）应用可使碳、氮等间隙元素大大减少，因而使此类钢获得广泛应用。

    奥氏体--铁素体双相不锈钢

　　是奥氏体和铁素体组织各约占一半不锈钢。

在含C较低状况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。

有些钢还具有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。

该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均明显提高，同步还保持有铁素体不锈钢475℃脆性以及导热系数高，具备超塑性等特点。

与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。

双相不锈钢具备优良耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。

    马氏体不锈钢

　　通过热解决可以调节其力学性能不锈钢，通俗地说，是一类可硬化不锈钢。

典型牌号为Cr13型，如2Cr13,3Cr13,4Cr13等。

粹火后硬度较高，不同回火温度具备不同强韧性组合，重要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。

依照化学成分差别，马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。

依照组织和强化机理不同，还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体（或半马氏体）沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。

本文重要简介了不锈钢复合钢板对接，角接等形式焊接。

前言：

耐海水腐蚀环保设备装置——海上平台、污水解决装置等既规定有强度保证，又规定具备耐腐蚀和使用寿命长特性，因而使用碳钢与不锈钢复合板制作。

其碳钢一面保证其构造强度规定，不锈钢一面保证其耐腐蚀规定。

核心词：

不锈钢复合钢板，CO2半自动气体保护焊

一、施焊前准备工作

1、 依照产品图纸规定用机械加工办法在接头处，去除不锈钢复合层，对接焊缝需开适当坡口。

详见下面典型节点图。

2、焊缝两侧各10-20mm宽度范畴内作好清理工作，用钢丝刷或打磨办法，去除氧化物、锈、油、水分等影响焊接质量物质。

3、按产品图纸装配，在碳钢侧用CJ422，φ3.2mm焊条定位焊，定位焊焊工应具备有效岗位操作证书，保证定位焊质量，定位焊有效长度为25-30mm。

二、焊接过程

1、不锈钢复合钢板对接缝焊接工艺

1.1基层碳钢焊接

1.1.1采用埋弧自动焊办法，正面焊一层，翻身后反面先用碳弧气刨办法清根，再封底焊一层。

焊接规范如下：

位置 焊丝 焊剂 焊丝直径 电弧电压 焊接电流 焊接速度

正面 H08A J431 φ5mm 31-33V 500-550A 44-46cm/min

反面 H08A J431 φ5mm 32-34V 580-620A 44-46cm/min

1.1.2焊后清渣，并打磨，规定详见下图。

1.1.3焊后用X射线抽样检查，抽样比例为10—20%，或用UT探伤检

1.2过度层焊接

采用CO2半自动气保焊办法，焊接一层，焊接规范选取如下：

药芯焊丝  TS-309（天泰）

焊丝直径  φ1.2（MM）

电弧电压   19-21V

焊接电流   130-150A

过渡层焊后截面如右图所示：

1.3复层焊接

采用CO2半自动气体保护焊办法，焊接一层，焊接规范如下：

药芯焊丝 TS-316L（天泰）                      

焊丝直径 φ1.2（MM）

层间温度 150。

C

复层焊后截面图如下：

1．1 焊后清理焊渣，并打磨光顺焊缝后外观检查。

2、不锈钢复合钢板角接缝焊接工艺。

2.1 基层碳钢焊接

2.1.1  按图纸规定焊脚尺寸，采用CO2半自动气保焊办法，进行角接缝焊接。

焊接规范规定：

药芯焊丝 TWE—711（天泰）或SF—71（当代）

焊丝直径 φ1.2（MM）

电弧电压 19—21V

焊接电流 150—180（A）

焊缝形式如右图所示：

2．1．2 焊后对焊缝进行清理，去飞溅，清渣，并对不锈钢侧

焊缝进行打磨。

2．2 过渡层焊接

2．2．1． 采用CO2半自动气保焊办法，焊接一层，焊接规范及焊材选取如下：

药芯焊丝 TS316（天泰）

焊丝直径 φ1.2（MM）

电弧电压 20—22V

焊接电流 140—160（A）

层间温度 150。

C

2．3．2． 焊后做好清理工作，去飞溅和焊渣，用外观检查焊缝。

2．3．3． 角接缝节点图如下：

三、注意事项

1、不锈钢复合钢板对接缝装配时，基准面为不锈钢复层面，防止错边过大，影响复层焊接质量。

2、装配，焊接过程中，严防机械碰伤，电弧烧伤不锈钢复层表面。

3、严防碳钢焊丝焊接在复层上或过度层焊丝焊在复层上。

4、碳钢焊接时飞溅落在复层面上时，要仔细清除。

5、焊接过度层时，为了减少稀释率，在保证焊透状况下，应尽量采用小规范。

6、凡是参加焊接电焊工，均需有效合格上岗证书，并通过相应机械考核承认，方可上岗操作。

7、所用焊接材料均需有效相应材质承认证书。

当前不锈钢压力容器生产公司，普遍采用重要焊接办法均为成熟焊接工艺，如钨极氩弧焊（GTAW）、焊条电弧焊（SMAW）、药芯焊丝电弧焊（FCAW）、埋弧自动焊（SAW）等。

对于4～10mm1Cr18Ni9Ti薄板不锈钢，重要采用钨极氩弧焊（GTAW）、焊条电弧焊（SMAW）和药芯焊丝电弧焊（FCAW）；而对于4～10mm304薄板不锈钢（相称于国内0Cr18Ni9），则重要采用钨极氩弧焊（GTAW）、焊条电弧焊（SMAW），由于药芯焊丝电弧焊（FCAW）采用保护气体为Ar+CO2，易使焊接接头产生增碳问题，导致其耐腐蚀性能下降，故对于低碳、超低碳不锈钢焊接，普通状况下不采用药芯焊丝电弧焊。

   本文以板厚8mm低碳、304不锈钢为例，对其惯用焊接办法及焊接成本进行分析和对比。

   焊接办法分析

   钨极氩弧焊采用保护气体为纯Ar，焊接时它既不与金属起化学反映，也不溶解与液态金属中，故可以避免焊缝中金属元素烧损和由此带来其他焊接缺陷，同步因其密度较大，在保护时不易漂浮散失，保护效果好。

该焊接办法由于热源和填充焊丝是分别控制，热量调节以便，使输入焊缝焊接线能量更容易控制，故适合于各种位置焊接，也容易实现单面焊双面成型。

钨极氩弧焊最大缺陷是熔深浅、熔敷速度慢、生产效率低，因而其焊接变形也就较大。

   焊条电弧焊由于操作灵活、以便，焊接设备简朴、易于移动，设备费用比其他电弧焊办法低，因而得到了广泛应用。

该焊接办法与熔化极气体保护焊（GMAW）、埋弧自动焊（SAW）等焊接办法相比，其熔敷速度慢及熔敷系数低，并且每焊接完一条焊道均需要清理熔渣，而坡口内清渣是比较繁琐。

   熔化极惰性气体保护焊（MIG焊），由于采用Ar或在Ar中添加了少量O2作为保护气体，因而其电弧稳定，熔滴细小且过渡稳定，飞溅很小。

该焊接办法电流密度高、母材熔深深，因而其焊丝熔化速度和焊缝熔敷速度高，焊接生产效率高，特别适于中档厚度和大厚度构造焊接。

该焊接设备比较复杂，设备成本较高。

   表1给出了薄板不锈钢惯用焊接办法有关数据。

该表中GTAW焊熔敷速度为实际测量数据。

   表1薄板不锈钢惯用焊接办法数据

   焊 接 方 法              TIG            SMAW           MIG

热源 最小加热面积（cm2）          10-3            10-2            10-4

特性 最大功率密度（W/cm2）      1.5×104          104          104～105

热效率（功率有效系数）       0.77～0.99     0.77～0.87     0.66～0.69

         焊接电流（A）       100～130       170～200       200～300

焊接速度 焊材直径（mm）         Φ2.4          Φ4.0          Φ1.2

及效率   熔敷速度（g/min）      7～10          18～22         75～85

         熔敷效率（%）         98～100         55～60         96～99

   低碳、超低碳薄板不锈钢焊接成本对比

   对于薄板不锈钢压力容器，由于其特殊性及有关原则规定，因而对打底焊焊缝背面质量规定比较高。

   对于打底焊而言，钨极氩弧焊（GTAW）均优于焊条电弧焊（SMAW）、熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）等焊接办法，这重要是由于热源和填充焊丝是分别控制，热量调节以便；同步，该种焊接办法对焊工操作技能、接头组对质量规定不高。

因而，对于单面焊双面成型焊接接头，其打底焊均采用钨极氩弧焊（GTAW）。

对于不锈钢焊接，焊接时必要充背面保护气（普通为纯Ar），以防止焊缝背面氧化。

   1焊接成本对比

   表2给出了板厚8mm、材质304不锈钢对接接头焊接成本对比。

表中焊材、气体及工资价格均是按照当前价格进行计算。

GTAW焊Ф2.4mm焊丝是直条，长度为36英寸，每根焊丝剩余长度约80～100mm；不锈钢焊条剩余长度约50～80mm。

    表2薄板不锈钢惯用焊接办法成本对比

焊 接 方 法                    GTAW          GTAW+SMAW       GTAW+MIG

施焊条件     V型坡口，对接接头，单面焊双面成型。

                    母材厚度为8mm，材质为304；坡口角度70°，钝边0mm，根部间隙2.0mm

     焊丝直径   打底焊          Φ2.4          Φ2.4           Φ2.4

       （mm）     填充及盖面      Φ2.4           ----           Φ1.2

     焊条直径   打底焊           ----           ----            ----

焊     （mm）     填充及盖面       ----          Φ4.0            ----

接   焊接电流   打底焊           110            110             110

规     （A）      填充及盖面       130            170             140

范   电弧电压   打底焊           12             12              12

       （V）      填充及盖面       12             24              24

     焊缝厚度   打底焊           2.5            2.5             2.5

       （mm）     填充及盖面       5.5            5.5             5.5

     气体流量（L/min）              20             20              20

     需要金属量  打底焊          74.4           74.4            74.4

       （g/m）     填充及盖面      407.9          407.9           407.9

     综合熔敷效率打底焊          90             90              90

焊       （%）     填充及盖面      90             48              98

材   焊材消耗量  焊丝           535.9          82.7      82.7+416.2=498.9

费     （g/m）     焊条           ----           849.8           ----

用   焊材单价    焊丝           70.0           70.0            70.0

     （元/kg）     焊条           ----           34.0            ----

     焊材费用（元/m）               37.51     5.79+28.89=34.68     34.92

     熔敷速度    打底焊           7             7               7

气   （g/min）     填充及盖面       10            20              80

体   燃弧时间    打底焊           10.6          10.6            10.6

费   （min/m）     填充及盖面       40.8          20.4            5.1

用   气体单价（元/L）                0.003         0.003         0.003/0.012

     气体费用    焊接气体         3.09          0.64            1.85

     （元/m）      背面保护气体     3.09          1.86            0.95

     其他时间    层间冷却时间   3×20=60       3×20=60        1×20=20

其   （min/m）     清渣时间       3×3=9       1×3+2×10=23      1×3=3

它   总作业时间（min/m）             120.4        114.0            38.7

费   工资单价（元/h）                11.36        11.36            11.36

用   工资费用（元/m）                22.80        21.58            7.33

     电力费用（元/m）                0.64         0.92             0.26

     焊接成本（元/m）                67.13        59.68            45.31

   固然，焊接成本还涉及焊接设备折旧、维修等费用。

由于该费用很少，故本文未予考虑。

   各种焊接数据计算公式为：

   焊材消耗量=需要金属量÷综合熔敷效率

   焊材费用=焊材消耗量×焊材单价

   燃弧时间=需要金属量÷熔敷速度

   气体费用=气体流量×燃弧时间×气体单价

   总作业时间=燃弧时间+其他时间

   工资费用=总作业时间×工资单价

   电力费用=（焊接电流×电弧电压×燃弧时间×单价）÷60000

   焊接成本=焊材费用+气体费用+工资费用+电力费用 

   2焊接成本分析

   以往资料所进行焊接成本对比，均是九十年代初有关数据，它是在不同坡口尺寸条件下进行，且重要是对碳钢、中厚板惯用药芯焊丝电弧焊、实芯焊丝CO2电弧焊、焊条电弧焊等焊接办法进行成本对比与分析。

   表2焊接成本是对于相似坡口尺寸、薄板不锈钢进行对比。

市场经济条件下产品随客户规定不同而不同，且对于生产制造公司而言，产品也会随不同板厚而采用更加经济焊接工艺。

因而，相似类别焊接接头，如果采用不同坡口尺寸，会给生产带来许多弊端和不便。

   由表2数据可以看出，对于70°V型坡口、304材质、8mm板厚对接次之，GTAW+MIG最低。

GTAW+MIG焊接成本约为GTAW67%左右，其焊接生产效率为GTAW3.1倍左右。

不但如此，由于MIG焊焊接热输入少，因而GTAW+MIG焊接变形比GTAW要小多，它更有力于产品质量保证。

   结论

   通过表2焊接成本对比，可以得到如下结论：

（1）GTAW+MIG焊焊接成本低，生产效率高，应加以推广应用。

（2）对于薄板不锈钢焊接，提供了焊接办法选取根据。