鄭躍峰

（石家莊市浩能電力安裝有限公司）

奧氏體不銹鋼焊接特點及工藝

鄭躍峰

（石家莊市浩能電力安裝有限公司）

奧氏體不銹鋼具有更優(yōu)良的耐腐蝕性、耐熱性和塑性，奧氏體不銹鋼焊接性能也比較好，奧氏體不銹鋼通常在常溫下的組織為純奧氏體，也有一些為奧氏體加少量鐵素體，這種少量鐵素體有助于防止熱裂紋。

奧氏體不銹鋼；晶間腐蝕；刀狀腐蝕；應力腐蝕

1　奧氏體不銹鋼的焊接性

由于奧氏體不銹鋼含有較高的鉻，可形成致密的氧化膜，所以具有良好的耐蝕性，當含Cr量達到18%，含Ni量達到8%時，基本上可獲得單一的奧氏體組織，故奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性、塑性、高溫性能和焊接性能，但為了全面保證焊接接頭的質量，往往需要解決一些特殊的間題，如接頭各種形式的腐蝕、焊接熱裂紋、鐵素體含量控制。

1.1焊接接頭的晶間腐蝕問題

不銹鋼在腐蝕介質作用下，在晶粒之間產生的一種腐蝕現象稱為晶間腐蝕。下面我們探討一下產生晶間腐蝕的原因和防治措施。

1.2產生晶間腐蝕的原因

奧氏體不銹鋼在450～850℃時，過飽和的碳向奧氏體晶粒邊界擴散，并與晶界的鉻化合形成碳化鉻。由于鉻在奧氏體中的擴散速度小于碳的擴散速度，使晶界的鉻得不到及時補充，造成奧氏體邊界貧鉻。

減少和防止晶間腐蝕的措施：

①控制含碳量：碳是造成晶間腐蝕的主要元素，含碳量越高，奧氏體晶界處形成的碳化鉻越多，貧鉻現象越嚴重，晶間腐蝕越大，所以焊接時采用含碳量小于0.03%的焊條，不會產生晶間腐蝕；②進行固溶處理：焊后將接頭加熱到1000℃左右，使碳化物重新溶解到奧氏體中，然后迅速冷卻，穩(wěn)定了奧氏體組織；③添加穩(wěn)定劑：在鋼材和焊接材料中加Ti與碳的親和力比鉻強的元素，能夠與碳結合成穩(wěn)定的化合物，從而避免在奧氏體晶界造成貧鉻；④改變焊縫的組織狀態(tài)使焊縫由單一的奧氏體相改變?yōu)閵W氏體加鐵素體雙相，Cr在鐵素體中擴散速度比在奧氏體中快，因此，鉻在鐵素體中較快地擴散到晶界，減輕了奧氏體晶界貧鉻現象；⑤快速冷卻：因奧氏體鋼不會出現淬硬現象，所以在焊接過程中加快冷卻速度，縮短焊接接頭在危險溫度區(qū)的停留時間，以免形成貧鉻區(qū)。

1.3應力腐蝕開裂問題

金屬在應力和腐蝕介質共同作用下，所發(fā)生的腐蝕破壞叫做應力腐蝕開裂。

1.3.1應力腐蝕開裂的原因

在化工設備的破壞事故中，由于不銹鋼的應力腐蝕開裂造成事故占50%，破壞涉及幾乎所有耐蝕材料。開裂時沒有任何變形，因而事故往往是突發(fā)性的，后果嚴重’拉應力的存在是產生應力腐蝕開裂的必要條件，應力主要來自于制造過程，因而焊接應力造成事故占到30%以上。不銹鋼在使用條件下產生應力腐蝕開裂的影響因素很多，包括鋼的成分、組織和狀態(tài)、介質的種類、溫度、濃度、應力性質、大小及結構特點等。

1.3.2防止應力腐蝕開裂采取的措施

①正確選用材料，根據介質特性，選用對應力腐蝕開裂敏感性低的材料是防止應力腐蝕開裂最根本的措施，主要有高純鉻一鎳奧氏體不銹鋼，高硅鉻一鎳奧氏體不銹鋼，鐵素體一奧氏體雙相鋼等；②消除焊件殘余應力，采用消除應力熱處理及由機械方法降低表面殘余應力或造成壓應力（如進行噴丸）狀態(tài)；③對材料進行防腐蝕處理通過電鍍、噴鍍、物理等方法，用金屬或金屬覆蓋層將金屬與腐蝕介質隔離；④改進部件及接頭設計由于設計得不合理，往往會形成較大的應力集中或在制造中產生較大的殘余應力，這是產生應力腐蝕開裂的重要條件.

1.4焊接接頭的熱裂紋問題

1.4.1焊接熱裂紋產生的原因

①奧氏體不銹鋼導熱大約只有鋼的一半，而線膨脹系數卻大得多，所以焊后在接頭中會產生很大的內應力；②奧氏體鋼中合金元素多，不僅硫、磷等雜質與鐵形成低熔點的共晶合金元素之間或與雜質間作用也可形成低熔點化合物和共晶；③奧氏體鋼的結晶凝固區(qū)間大，結晶時間長，且奧氏體結晶方向性強，所以雜質偏析較嚴重。

1.4.2防止焊接熱裂紋的措施

①采用雙相組織焊縫：當焊縫中有5%左右的鐵素體時，可打亂奧氏體柱狀晶的方向；②嚴格格控制有害雜質硫、磷的含量；③工藝上的措施：采用堿性焊條、小電流、快速焊，防止產生熱裂紋。

2　奧氏體不銹鋼的焊接工藝

根據上述不銹鋼的焊接特點，為保證接頭的質量，應當采用以下焊接工藝：

（1）焊前準備。必須清除可能使焊縫金屬增碳的各種污染，焊接坡口和焊接區(qū)焊前應用丙酮或酒精除油和去水，不得用碳鋼鋼絲刷清理坡口和焊縫表面，清渣和除銹應用砂輪、不銹鋼鋼絲刷等。

（2）焊條必須存放在干凈的庫房內，使用時應將焊條放在焊條筒內，不要用手直接接觸焊條藥皮。

（3）焊接薄板和拘束度較小的不銹鋼焊件，可選用氧化欽型藥皮焊條，因為這種焊條的電弧穩(wěn)定，焊縫成型美觀。

（4）對于立焊和仰焊位置，應采用氧化鈣型藥皮焊條，其熔渣凝固較快，對熔化的焊縫金屬可起到一定的支托作用。

（5）氣體保護焊和埋弧自動焊時，應選用鉻錳含量比母材高的焊絲，以補償焊接過程中合金元素的燒損。

（6）在焊接過程中，必須將焊件保持較低的層間溫度，最好不超過150℃，不銹鋼厚板焊接時，為加快冷卻，可從焊縫背面噴水或用壓縮空氣吹焊縫表面，但層間必須注意清理，防止壓縮空氣污染焊接區(qū)。

3　結語

為了保證焊接質量，了解以上的奧氏體鋼的焊接性能，在焊接過程中加以預防，就會獲得優(yōu)質的焊件。

TG457.11

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1673-0038（2015）28-0132-01

2015-5-26