1Cr18Ni9Ti钢焊接工艺评定要点.docx
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1Cr18Ni9Ti钢焊接工艺评定要点
课程设计
题目：
1Cr18Ni9Ti钢焊接工艺评定
系别
专业
班级
姓名
学号
2012〜2013学年第一学期
编制
指导书编号
HJ0511-29
审核
评定理由
批准
完成日期
评定标准
JB4708-2000
验收机关
母材
厚度，mm
尺寸,mm
接头形式简图
1Cr18Ni9Ti
12mm
12*150*300
1Cr18Ni9Ti
12mm
12*150*300
焊接位置
1G
焊接方向
右焊法
保护气体
/
层间温度
/
*7
•-“
预热
/
—
■j
1
机械化程度
手工焊
焊后热处理
/
后热处理
/
衬垫材料/规格
/
清根方法
/
层道
焊接方法
焊材型号/牌号
焊材规格
电流种类
及极性
电流
（A）
电压
（V）
焊接速度
（cm/min）
热输入
（kJ/cn）
钨极直径
喷嘴直径
1
SMAW
1A102
3.2mm
反
接
90-110
18.5~20
15~18
6.67
/
/
2
SMAW
1A102
3.2mm
反接
100-120
20~22
18~20
6.7
/
/
检验项目、评定指标及试样数量
检验项目
检验标准
评定指标
检验项目
检验标准
评定指标
试样数量
外观检杳
GB150
JB4708
拉伸试验
GB/T228
JB4708
2
无损检测
射线（RT）
JB4730
JB4708
弯曲试验
面弯
（
汨/T
JB4708
2
超声（UT）
/
/
背弯
232
JB4708
2
渗透（PT）
/
/
侧弯
/
/
磁粉（MT）
/
/
冲击试验
焊缝:
（
JB4708
/
焊缝化学成分
/
/
热影响区
3B/T
229
JB4708
/
金相
宏观
/
/
腐蚀试验
/
/
/
微观
/
/
硬度检验
/
/
/
母材：
类别相焊及
标准号相焊厚度范围：
号VII
组别号VII-1
与类别号VII
组别号VII-1
L
钢
号L
与标准号L
钢号L
1.5~12
母材：
对接焊缝
管子直径、壁厚范围：
对接焊缝1.5~12
焊缝金属厚度范围：
对接焊缝
其它：
《12
角焊缝
角焊缝
角焊缝
不限
不限
不限
焊材类别
焊条
焊材标准
GB/T983
填充金属尺寸
3.2mm
焊材型号
E307-16
焊材牌号
A132
其他
/
耐蚀堆焊金属化学成分（%
CSiMnPSCrNiMo:
VTiNb
焊接材料:
其他：
焊接位置：
对接焊缝位置1G
焊接方向：
（向上、向下）—L焊后热处理:
角焊缝位置：
/
温度范围（C）
L
焊接方向：
（向上、向下）
/
3保温时间（h）
L
预热：
保护气体：
预热「C）（允许最低值）
室温
气体种类混合比
流量（L/min）
层间温度（C）
（允许最咼值）
保护气//
/
80C_
尾部保护气//
/
—
背面保护气//
/
保持预热时间
/
加热方式/
电特性：
电流种类
:
直流
极性：
反接
焊接电流范围（A）:
90~120
电弧电压
（V）：
18~20
（按所焊位置和厚度，分别列出电流和电压范围，记入下表）
焊
填充材料
焊接电流
电弧
电压
（V）
焊接速度
（cm/min
道/
焊
层
焊接方法
牌号
直径
极
性
电流（A）
线能量
（kJ/cn）
1
SMAW
A102
3.2m
m
反
90~110
18.5~
20
15~18
6.66
2
SMAW
A102
3.2m
m
反
100~120
20~22
18~20
6.72
钨极类型及直径
/
喷嘴直径
（mm/
熔滴过渡形式_/
焊丝送进速度（
cm/min）：
/
技术措施：
摆动焊或不摆动焊
:
摆动
摆动参数:
/
焊前清理和层间清理：
焊前磨削清理
背面清根方法：
飞
弧气刨
单道焊或多道焊（每面）：
多道焊
单丝焊或多丝焊：
单导电嘴至工件
距离
（mm/
锤击：
/
其他:
编制
日期
审核
日期
批准
日期
焊接工艺评定报告
单位名称：
安徽机电职业技术学院
焊接工艺评定报告编号33焊接工艺指导书编号33
焊接方法焊条电弧焊机械化程度：
（手工、半自动、自动）手动
覆盖焊件厚度：
1.5~12mm
-m；■;t
■一口—
接头简图：
1
母材：
材料标准：
GB/T3280钢号：
1Cr18Ni9Ti
焊后热处理：
热处理温度（C）:
/
保温时间（h）：
/
保护气体：
气体种类混合比气体流量（L/min）保护气///
尾部保护气///
背面保护气一/.//
类、组别号：
VII-1与类、组别号:
VII-1相焊
厚度：
12mm
直径：
/
其他：
/
填充金属：
焊材标准：
GB/T3280
焊材牌号：
A102
焊材规格：
03.2mm
焊缝金属厚度：
12mm
电特性：
电流种类：
直流
极性：
反接
钨极尺寸：
/
焊接电流（A）90~120/03.2
电弧电压（V）18.5~22/03.2
其他：
/
其他：
/
焊接位置：
对接焊缝位置：
/方向（向上、向
下）
角焊缝位置：
一/方向（向上、向
下）
技术措施：
焊接谏度（cm/min）：
15~20
预热：
预热温度（C）：
/
层间温度（C）：
80C
其他：
/
摆动或不摆动：
动
摆动参数：
/
多道焊或单道焊（每面）：
多道多丝焊或单丝焊：
/
其他：
/
绪论8
焊接工艺评定论术9
目的9
意义9
适用范围,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,9
流稈9
材料分析10
不锈钢1Cr18Ni9Ti,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,10
热处理规范及金相组织10
化学成分,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,10
机械性能10
材料的焊接性能11
焊接参数，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，12
焊接工艺分析15
焊接工艺应用16
焊接检测18
破坏性检测18
非破坏性检测20
参考文献22
绪论
机械业是为所有的工业，农业，国防以及交通运输业提供机器和装备的工业。
在实现我国四个现代化的过程中，必须贯彻党的总路线精神，不断解决自行设和制造效能高、寿命长、重量轻、体积小、容量大、成本低的机器和设备的问题。
为了完成这一光荣而艰巨的任务，使机械设计与制造能力在短时间内超世界水平，除了必须解决设计与制造和使用的科学。
而机械制造中的材料问题，一部分是属于金属材料本身的成分与质量问题，另一部分是属于材料的选用是否适当，在加工处理的工艺上是否发挥了材料的最大潜力的问题。
因此，在提高金属材料的产量和质量的同时，还要提高和发挥材料的各种性能，充分挖掘潜力，做到既合实用又节省，只有这样才能达到多，快，好，省建设社会主义的目的。
我国解放前合金钢的科学和生产几乎完全是空白点。
解放后，我国机械工业的发展速度是世界上前所罕见的。
在近20~30年间，不锈钢的出现和大量的使用，推动了不锈钢工业的进程。
不锈钢由于具有优良的耐蚀性、耐磨性、强韧性和良好的可加工性，外观的精美性，以及无毒无害性，广泛地应用与宇航、海洋、军工、化工、能源等方面，以及日用家具、建筑装潢、交通车辆的装饰上。
合金元素多、组织结构复杂且多变给不锈钢及耐蚀耐热合金焊接带来很大的困难。
焊接接头的坏，直接关系着设备使用的安全性。
国内外对不锈钢及耐蚀耐热合金的焊接做了大量的研究工作，其焊接性、焊接材料及焊接工艺的研究几乎与母材的研究同步，促进了不锈钢及耐蚀耐热合金的发展。
有关这方面的研究成果和文献资料虽然很多，但较为系统的还是寥寥无几，在实际工作中，一部分有关的焊接技术人员和焊工，对不锈钢及耐蚀耐热合金的焊接知识了解不多，有的甚至直接照搬低合金钢的工艺和方法。
虽然我国在这几年在不锈钢上的努力有目共睹，但与世界先进国家相比，差距还是很大的。
为了尽快弥补这一差距，需要我们现代化的科技人才而我们也需要付出更多。
随着社会主义革命和现代化建设事业的迅猛发展以及人们对高品质的生活的要求，不锈钢极其相关的技术科学将得到不断地发展和完善。
在世界上45％的钢的连接是用焊接方法来完成的，手工电弧焊又是我们生活生而中不可缺少的一部分，目前我用的越来越多的钢就奥氏体不锈钢，所以对于奥氏体不锈钢的焊接的研究已经越来越迫在眉睫。
我做这篇论文就是从手工电弧焊方面来研究奥氏体不锈钢的焊接。
主要从材料的力学性能化学成分，和通过焊接性的分析来讨论奥氏性能。
最能直观表现奥氏体不锈钢焊接性能的就是焊接工艺指导书，我们通过焊接工艺指导书的编制来反应奥氏体不锈
焊接工艺评定论术
接工艺评定（WeldingProcedureQualification，简称WPQ）为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价。
目的
1•评定施焊单位是否有能力焊出符合相关国家或行业标准、技术规范所要求的焊接接头；
2.验证施焊单位所拟订的焊接工艺规程是否正确。
3•为制定正式的焊接工艺指导书或焊接工艺卡提供可靠的技术依据。
意义
焊接工艺是保证焊接质量的重要措施，它能确认为各种焊接接头编制的焊接工艺指导书的正确性和合理性。
通过焊接工艺评定，检验按拟订的焊接工艺指导书焊制的焊接接头的使用性能是否符合设计要求，并为正式制定焊接工艺指导书或焊接工艺卡提供可靠的依据。
适用范围
1、适用于锅炉，压力容器，压力管道，桥梁，船舶，航天器，核能以及承重钢结构等钢制设备的制造、安装、检修工作。
2、适用于气焊，焊条电弧焊，钨极氩弧焊，熔化极气体保护焊，埋弧焊，等离子弧焊，电渣焊等焊接方法。
5流程
1、焊接工艺评定
2、提出焊接工艺评定的项目
3、草拟焊接工艺方案
4、焊接工艺评定试验
5、编制焊接工艺评定报告
6、编制焊接工艺规程（工艺卡工艺过程卡作业指导书）
材料分析
不锈钢1Cr18Ni9Ti
牌号：
1Cr18Ni9Ti不锈钢1Cr18Ni9Ti就是普通的不锈钢。
1Cr18Ni9Ti是铬18镍9钛，1、18、9分别代表各成分含量。
是中国的不锈钢材料牌号。
热处理规范及金相组织:
热处理规范：
1）固溶920〜1150C快冷;2）根据需方要求可进行稳定化处理,热处理温度为850〜930C,但必须在合同中注明。
金相组织：
组织特征为奥氏体型。
化学成分
碳
C
<0.12
硅
Si
<1.00
锰
Mn
<2.00
硫
S
<0.030
磷
P
<0.035
铬
Cr
17.00〜19.00
镍
Ni
8.00〜11.00
钛
Ti
5（C%-0.02）〜0.80
机械性能
抗拉强度）
cb（MN/m2
>=550
屈服强度
cs（MN/m2）
>=200
伸长率
S5（%
〉=40
收缩率
（%
〉=55
硬度
<187HB;W90HRB丢200HV
我国的1Cr18Ni9Ti相当于美国AISI321,0Cr18Ni9相当于AISI304,1Cr18Ni9相当
于302,0Cr17Ni12Mo2相当于AISI316如果用于700C的高温，1Cr18Ni9Ti应该是可以胜任的，因为它既是奥氏体不锈钢，又是应用很广泛的奥氏体热强钢，不过最好不要超过750C，其热处理为固溶处理，即加热至1000C以上，保温一定时间后水淬，再采用高于使用温度60~100C做时效。
材料的焊接性能
1Cr18Ni9Ti的焊接性
在一般情况下，不锈钢具有良好的塑性，但在热加工或冷加工不当时，会产生
化而形成裂纹，不锈钢中的合金元素对氧有较强的亲和力，所以也容易产生合
元素的烧损，另外还存在裂热对纹的敏感性，随着技术的发展和对这类钢的认识，这些问题在技术上（焊材的选用、焊接工艺规范的制定、焊接措施的采取、设备的选用）都能得到解决。
所以下面主要讨论这类钢焊接接头的晶间腐蚀问题的解决。
1Cr18Ni9Ti钢焊接时，焊缝晶间腐蚀问题，可以从以下几个方面采取措施：
1•焊缝中加入一定量的铁素体形成元素，如加入钛，铌，钼，钡，硅等，促使焊缝形成奥氏体加入铁素体双相组织。
实践证明，在奥氏体中有少量铁素体存在，就会大大改善材料的抗晶间腐蚀能力。
这是因为奥氏体中碳的浓度比铁素体中碳浓度大，所以碳原子有向奥氏体中扩散的趋势。
奥氏体中的碳和铁素体中的铬都向两相交界与铬形成碳化铬，又由于铬在铁素体里的扩散速度要比在奥氏体中快得多，一旦在晶界处形成贫铬区，能够较快地从铁素体内部得到补充，从而使贫铬层消失。
但是1Cr18Ni9Ti中的铁素体量不宜过多，否则就会促使c相形成，反而降低抗晶间腐蚀的能力。
2•焊缝中加入稳定的碳化物元素，即在焊缝中加入钛，铌，减少形成碳化铬的可能性，也可避免晶间腐蚀，如奥132焊条，奥137焊条既是有铌作为稳定剂的不锈钢焊条。
3•减少焊缝中的含碳量，即可减少和避免形成碳化物，从而江都形成晶间腐蚀的倾
向。
如果把含碳量降低到0.04%以下，就可以避免碳化物析出。
这种含碳量低于0.04%
的不锈钢或焊条，一般称为“超低碳”不锈钢，能有效地克服晶间腐蚀。
4.对于焊接接头，一般可以控制焊接规范或采用焊后热处理的方式来改善抗晶间腐蚀能力。
控制焊接热规范的措施主要是缩短加热时间，减少焊缝截面，用小线能量规范进行焊接，强制快速冷却等，避免在危险温度停留时间过长。
焊后热处理，可采用稳定化退火，既加热到850C保温4h,然后空冷，也可采用固溶处
理，既一般采取加热到1050-1150E，保温后水冷，即可避免晶间腐蚀
焊接参数
1gr18ni9ti属于奥氏体不锈钢，它的使用范围是很广泛的，并且它的焊接性能也是非常好的，几乎所有的接方式对它都是实用的。
在生产中我们常见的焊接方法有：
焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧自动焊等。
由于1cr18ni9ti具
有特殊的性能，在现代工业生产中用的也很多，在国外也是应用的很多，在日本它的相应标准是USU304,在美国它的相应标准是304。
这种钢一般作为不锈耐热钢用较为广泛，在化工设备和食品用设备中应用最多。
我这次的设计课题就是1gr18ni9ti的手工电弧焊焊接工艺，因而我就着重从手工电弧焊的角度去谈谈它的焊接。
选择焊条电弧焊去焊接就必须要确定焊条的种类然后才能去焊接。
对于1cr18ni9ti这种钢首先判断出它是属于奥氏体不锈钢，判断出它是奥氏体不锈钢后可以确定要用不锈钢焊条进行焊接，再根据等强度和焊缝金属的合金元素要与母才相接近的原则选择焊条，经过上面的筛选可以确定出焊接这种金属的材料是A132焊条。
对于焊条的选择我们可以还参照下面的方法：
为提高生产率，通常选用直径较粗的焊条，但一般不大于6mm工件厚度在4mm
以下的对接焊时，一般均用直径小于等于工件厚度的焊条。
可参考表4.1。
大厚度工
件焊接时，一般接头处都要开坡口，在焊打底层焊时，可采用2.5〜4mn直径的焊条，之后的各层均可采用5~6mm直径的焊条。
立焊时，焊条直径一般不超过5毫米；仰
焊时则不应超过4毫米。
焊条直径与板厚的关系
焊件厚度/mm
V4
4〜8
9〜12
>12
焊条直径/mm
w板厚
©3.2〜4
©4〜5
©5〜6
1cr18ni9ti的焊接如下：
焊接方法：
SMAW
焊材型号：
A132,规格C3.2mm
焊接电流：
第一层90-110A，第二层100-120A
焊接电压：
第一层18-22V,第二层22-26V
焊接速度：
第一层15-18cm/min,第二层18-21cm/min
顿边为1cm
间隙为2cm
焊接示意图（细节情况可详见附件工艺评定报告）
带斜坡口需多层焊的接头，第一层焊缝应选用小直径焊条，这样，在接头根部容易操作，有利于控制熔透和焊波形状，以后各层可用大直径焊条以加大熔深和提高熔敷率，可达到快速填满坡口。
在横焊、立焊和仰焊等位置焊接时，由于重力作用，熔化金属易从接头中流出，应选用小直径焊条，因为小的焊接熔池，便于控制。
在“船形”位置上焊接角焊缝时，焊条直径不应大于角焊缝的尺寸。
对某些金属材料要求严格控制焊接线能量时，只能选用小直径的焊条。
3焊接电流
焊接电流是焊条电弧焊的主要工艺参数，它直接影响焊接质量和生产率。
总的原则是在保证焊接质量的前提下，尽量用较大的焊接电流以提高焊接生产率。
但是，要避免如下情况：
1）焊接电流过大，焊条后部发红，药皮失效或崩落，保护效果变差，造成气孔和飞溅，出现焊缝咬边，烧穿等缺陷。
此外，还使接头热影响区晶粒粗大，接头的韧性下降。
2）焊接电流过小，则电弧不稳，易造成未焊透、未熔合、气孔和夹渣等缺陷。
确定焊条电弧焊焊接
电流大小要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊接位置、母材性质和
施焊环境等因素。
其
中最主要的是焊条直径和焊接位置。
有三种方法可确定焊接电流：
①经验公式一般碳钢焊接结构是根据焊条直径按下式来确定焊接电流。
I=k*d
式中焊接电流（A）;
d焊条（即焊芯）直径（）；
经验系数，可按表2确定：
根据上面经验公式计算出的焊接电流，只是大概的参考数值，在实际使用时
还应根据具体情况灵活掌握。
蚀如板厚较大寸,或T形接头和搭接接头时，施焊环境温度低时，均因导热快，焊接电流必须大一些；立焊、横焊和仰焊时，为了防止熔化金属从熔池中流淌，须减小熔池面积以便于控制焊缝成形，须采用较小一些的焊接电流，一般比平焊位置小10%-20%。
焊接不锈钢，使用不锈焊条时，为了减小晶间腐蚀，以及减少焊条发红，焊接电流应小一些。
②由焊接工艺试验确定
对于普通结构，利用经验公式或查表确定焊接电流一般已足够。
但是对于某些金属材料如合金钢焊接或重要的焊接结构如锅炉压容器的焊接等，焊接电流必须通过试验加以确定。
对热输入敏感的金属材料，必须根据试验得出的许用热输入来确定焊接电流范围。
总之，重要金属结构必须按焊接工艺评定合格后的工艺来确定焊接电流。
4电弧长度
焊条电弧焊中电弧电压不是焊接工艺的重要参数，一般不须确定。
但是电弧电压是由电弧长度来决定，电弧长则电弧电压高，反之则低。
电弧长度是焊条芯的熔化端到焊接熔池表面的距离。
它的长短控制主要决定于焊工的知识、经验、视力和手工技巧。
在焊接过程中，电弧长短直接影响着焊缝的质量和成形。
如果电弧太长，电弧漂摆，燃烧不稳定、飞溅增加、熔深减少、熔宽加大，熔敷速度下降，而且外部空气易侵入，造成气孔和焊缝金属被氧或氮的污染，焊缝质量下降。
若弧长太短，熔滴过渡时可能经常发生短路，使操作困难。
正常的弧长是小于或等于焊条直径，即所谓短弧焊。
超过焊条直径的弧长为长弧焊，在使用酸性焊条时，为了预热待焊部位或降低熔池的温度和加大熔宽，有时将电弧稍为拉长进行焊接。
碱性低氢型焊条，应用短弧焊以减少气孔等缺陷。
5焊接层数厚板焊接常是开坡口采用多层焊或多层多道焊。
层数增多对提高焊缝的塑性和韧性有利，因为后焊道对前焊道有回火作用，使热影响区显微组织变细，尤其对易淬火钢效果明显。
但随着层数增多，生产效率下降，往往焊接变形也随之增加。
层数过少，每层焊缝厚度过大，接头易过热引起晶粒粗化，反而不利。
一般每层厚度以不大于4-5mm为好。
通过试板的焊接我们可以更深一步的了解到这种金属的焊接性能，我们可以从试板的焊接中更直观的看出它的焊接。
在一般的情况下这种奥氏体不锈钢焊前不需要进行预热，焊后也不需要进行热处理。
同样这种钢对于其他焊接方法也是适用的并且焊接的质量成型也都不亚于手工电弧焊，在低温设备制造行业常用这种钢来做内容器，而内容器的连接就是用的埋弧自动焊，用这种方法焊不仅焊接效率高而且焊接质量好成型也比较好看，还有一种常用的焊接方法就是手工钨极氩弧焊，这种焊接方法虽然操作有点困难对焊工的要求比较高，但是一旦你掌握了这种焊接方法，它的焊接质量绝对是比手工电弧焊和二氧化碳气体保护焊要好的，外观成型也要比这两种焊接方法要好。
这种焊接方法的缺陷就是工作效率太低。
据我的了解现在制造低温压力容器的行业基本上都是以这种材料为主的，对于这种材料的焊接在这个行业焊条基本是要被淘汰了，但是在目前这个阶段焊条电弧焊还是占主导地位的，由于对产品质量特别是对焊接质量要求高所以GTAW是焊接发展的
一个方向。
焊接工艺分析
做一个焊接工艺评定是有一定的思路一定的步骤的，不是想到哪就做到那的，这就必须有一个合理的焊接工艺思路，要有这个思路就必须进行焊接工艺性的分析，焊接工艺里面的细节比如说母材覆盖的范围啊这些问题就不做过多的介绍，就把制定焊接工艺的过程，和每个过程该如何实现做个介绍。
我的焊接工艺性分析如下：
做好一个工艺就首先要熟悉焊接工艺评定标准JB4708-2000，熟读标准后要从中
了解做这种厚度材料的焊接工艺必须要注意些什么，比如这种材料焊前需不需要进行预热，焊后需不需要进行热处理，这种材料需要做哪几种力学性能试验，怎样去制取试样，试样的尺寸是如何的，等等这一切都需要从JB4708中去了解。
其次要去确定
这种焊接方法需要什么样的焊接材料，然后要按要求去准备焊接试板，接着去焊接试板，在焊接试板的过程中记录下焊
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