不锈钢焊接施工工艺.doc

奥氏体不锈钢(1cr18ni9ti)tig焊的焊接工艺评定摘要 奥氏体不锈钢(1cr18ni9ti)tig焊的焊接工艺评定在于制定合理有效的奥氏体不锈钢tig焊的焊接工艺，经过焊接工艺评定合格后，提出焊接工艺评定报告作为编制奥氏体不锈钢tig焊的焊接工艺规程的主要依据之一。关键词 奥氏体不锈钢(1cr18ni9ti) tig焊 工艺评定 引言;奥氏体不锈钢(1cr18ni9ti)具有较好的力学性能和抗晶间腐蚀性能，便于机械加工、冲压、焊接。主要用于耐酸容器及设备内里，输送管道设备和零件，抗磁仪表，医疗器械。tig焊能获得良好的焊缝。近年来，奥氏体不锈钢(1cr18ni9ti)tig焊应用越来越多。第一章、钨极惰性气体保护焊（tig）钨极惰性气体保护焊是使用纯钨或活化钨作电极的非熔化极惰性气体保护焊方法，简称tig焊。1.1tig焊的原理tig焊是在惰性气体的保护下，利用钨极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝(也可不加填充焊丝)，形成焊缝的焊接方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成保护层隔绝空气，保护电极和焊接熔池以及临近热影响区，以形成优质的焊接接头。1.2 tig焊的特点 （1）可焊金属多 氩气能有效隔绝焊接区域周围的空气，它本身又不溶于金属，不和金属反应；tig焊过程中电弧还有自动清除焊件表面氧化膜的作用。因此，可成功地焊接其他焊接方法不易焊接的易氧化、氮化、化学活波性强的有色金属、不锈钢和各种合金。（2）适应能力强 钨极电弧稳定，即使在很小的焊接电流下也能稳定燃烧；不会产生飞溅，焊缝成形美观；热源和焊丝可分别控制，因此热输入量容易调节，特别适用于薄件、超薄件的焊接；可进行各种位置的焊接，易于实现机械化和自动化焊接。（3）焊接生产率低 钨极承载电流能力较差，过大的电流会引起钨极熔化和蒸发，其颗粒可能进入熔池，造成夹钨。因而tig焊使用的电流小，焊缝熔深浅，熔敷速度小，生产率低。（4）生产成本较高 由于惰性气体较贵，与其他焊接方法相比生产成本高，故主要用于要求较高产品的焊接。1.3 tig焊的工艺tig焊的工艺包括焊前准备、工艺参数的选择和操作技术等几个方面。（1）焊前清理 为了确保焊接质量，焊前对焊件及焊丝必须清理干净，不应残留油污、氧化皮、水分和灰尘等。tig焊常用的清理方法有：1.清除油污、灰尘 常用汽油、丙酮等有机溶剂清洗焊件与焊丝表面。2.清除氧化膜 常用的方法有机械清理和化学清理两种，或两者联合进行。（2）工艺参数的影响和选择tig焊的焊接工艺参数有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、填丝速度、保护气体流量与喷嘴孔径、钨极直径与形状等。（1）焊接电流 焊接电流tig的主要参数。在其它条件不变的情况下，电弧能量与焊接电流成反比；焊接电流越大，可焊接的材料厚度越大。因此，焊接电流是根据焊件的材料性质与厚度来确定的。随着焊接电流的增大（或减小），凹陷深度a1、背面焊接余高e、熔透深度s以及焊缝宽度c都相应的增大（或减小），而焊缝余高h相应地减小（或增大）。（2）焊接速度 焊接时，焊缝获得的热输入反比于焊接速度。在其他条件不变的情况下，焊接速度越小，热输入越大，则焊接凹陷深度a1、熔透深度s、宽度c都相应增大。反之上述参数减小。当焊接速度过快时，焊缝易产生未焊透、气孔、夹渣和裂纹等缺陷。反之，焊接速度过慢时，焊缝又易产生焊穿和咬边现象。（3）填丝速度与焊丝直径 焊丝的填丝速度与焊丝的直径、焊接电流、焊接速度、接头间隙等因素有关。一般焊丝直径大时送丝速度慢，焊接电流、焊接速度接头间隙大时，送丝速度快。送丝速度选择不当，可能造成焊缝未焊透、烧穿、焊缝凹陷、焊缝堆高太高、成形不光滑等缺陷。焊丝直径与焊接板厚及接头间隙有关。当板厚及间隙大时，焊丝直径可选大些。焊丝直径选择不当可能造成焊缝成形不好，焊缝堆焊过高或未焊透等缺陷。（4）保护气体流量和喷嘴孔径（5）钨极直径与形状1.4 tig焊的应用tig焊几乎可用于所有钢材、有色金属及其合金的焊接，特别适合于化学性质活泼的金属及其合金。常用于不锈钢、高温合金、铝、镁、钛及其合金以及难容的活泼金属和异种金属的焊接。tig焊容易控制焊缝成形，容易实现单面焊双面成形，主要用于薄件焊接或厚件的大抵焊。脉冲tig焊特别适宜于焊接薄板和全位置管道对接焊。但是，由于钨极的载流能力有限，电弧功率受到限制，致使焊接溶深浅，焊接速度低，tig焊一般只用于焊接厚度在6mm以下的焊接。二、奥氏体不锈钢(1cr18ni9ti)试件tig焊的焊接工艺2.1焊件准备准备1mm、4mm、6mm三种不同板厚的奥氏体不锈钢(1cr18ni9ti)试件。为了确保焊接质量，焊前对焊件及焊丝必须清理干净，焊接坡口和焊接区焊前应用丙酮或酒精除油和去水，不应残留油污、氧化皮、水分和灰尘等2.2焊接工艺参数的选择根据tig焊的工艺特点选择不同的焊接电流、焊接速度、填丝速度与焊丝直径、保护气体流量和喷嘴直径。 表一壁厚mm编号焊丝直径mm钨极直径mm焊接电流a氩气流量l/min焊接层次焊接速度喷嘴直径mm1111201121120631.6-2.4220-308180-1006441260-9081-2100-120851.6-2.4380-10061-2100-120863.2-4380-13082-380-1008671.6-2.4290-14082-3100-150882.4380-100103100-1201093.2-43110-160103-4100-150102.3根据所选择的不同参数分别对不同板厚的试件进行焊接奥氏体不锈钢(1cr18ni9ti)试件的质量检验3.1焊缝缺陷检验焊缝缺陷检验主要分为外部缺陷和内部缺陷。3.1.1常见焊接缺陷（1）气孔 焊接时，熔池的气体在金属凝固以前未能来得及逸出，而在焊缝金属中残留下来所形成的孔穴，称为气孔。气孔有时以单个出现，有时以成堆的形式聚集在局部区域，其形状有球形、条虫形等。（2）裂纹 裂纹是指在焊接应力及其他至脆因素共同作用下，材料的原子结合遭到破坏，形成新界面而产生的缝隙。 1）热裂纹 焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近高温区产生的裂纹称为热裂纹。热裂纹主要发生在晶界处。根据裂纹形成的机理不同，热裂纹可分为结晶裂纹、液化裂纹和高温失塑裂纹。 2）冷裂纹 冷裂纹是焊接接头冷却到较低温度下（对刚来说ms温度以下）时产生的裂纹。其特点是表面光亮，无氧化特征。常见的冷裂纹可分为氢致裂纹、淬火裂纹和层状撕裂。3）在热裂纹 焊件焊后在一定温度范围再次加热时，由于高温、残余应力及共同作用而产生的晶间裂纹，称为在热裂纹。4）层状裂纹 层状裂纹是指焊接时，在焊接结构中沿钢板轧层形成的呈阶梯状的一种裂纹。（3）固体夹渣1）夹渣 焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣。其形状较复杂，一般呈线状、长条状、颗粒状及其他形状。夹渣主要发生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位，在焊道形状发生突变或存在深沟的部位也容易产生夹渣。2）夹钨 在进行钨极氩弧焊时，若钨极不慎与熔池接触，使钨的颗粒进入焊缝金属中而造成夹钨。（4）未熔合和未焊透（5）形状缺陷 主要有咬边、焊瘤、烧穿和下塌、错边和角变形、焊缝尺寸形状不合要求。（6）其他缺陷 电弧擦伤和飞溅3.1.2外观检验 主要是发现焊缝表面的缺陷和尺寸的偏差。 经过外观检验得出结论表 二 编号未焊透成形不好焊缝过高焊穿1无有无有2无无无无3有有有无4有有有无5无无无无6无有有有7无无无无8有有有有9无 有有无3.1.3内部检验（1）射线检测 x射线检查是利用x射线具有可穿透物质和在物质中有衰减的特性来发现缺陷的一种无损检测方法。 气孔 夹渣 未熔合 裂纹3.2力学性能实验3.2.1拉伸实验试验一 拉伸实验拉伸试验是测定材料在静载荷作用下力学性能的一个最基本最重要的试验。通过拉伸试验所得的力学性能指标，在整个材料力学的强度计算中几乎都要用到。更重要的是，工程设计中所选用的材料力学性能指标大都是以拉伸试验为主要依据的。一、实验目的1）测定奥氏体不锈钢（1cr18ni9ti）的屈服强度，抗拉强度。断后伸长率和断面收缩率 2）观察奥氏体不锈钢（1cr18ni9ti）钢在拉伸过程中所出现的各种变形现象（包括屈服、强化和缩颈等），。3）分析低奥氏体不锈钢（1cr18ni9ti）力学性能的特点和试件断口情况，分析其破坏原因。图1-1 拉伸试件实验结果处理（1）强度指标 ：下屈服极限： （1-3） 强度极限： （1-4） （2）塑性指标：伸长率： （1-5） 断面收缩率： （1-6） 3.2.2冲击实验 冲击试验(亦称冲击韧性试验)是在冲击负荷作用下的一种力学试验。 3.2.3弯曲试验试验结果评定8.1 应按照相关产品标准的要求评定弯曲试验结果。如果规定具休要求，弯曲试验后试样弯曲外表。无肉眼可见裂纹应评定为合格。8.2 相关产品标准规定的弯曲角度认作为最小值规定的弯曲半径3.3金相组织实验实验目的 (一)观察与分析焊缝的各种典型结晶形态； (二)掌握奥氏体不锈钢（1cr18ni9ti）钢焊接接头各区域的组织变化。焊接过程中，焊接接头各部分经受了不同的热循环，因而所得组织各异。组织的不同，导致机械性能的变化。对焊接接头进行金相组织分析，是对接头机械性能鉴定的不可缺少的环节。焊接接头的金相分析包括宏观和显微分析两个方面。宏观分析的主要内容为：观察与分析焊缝成型、焊缝金属结晶方向和宏观缺陷等。 显微分析是借助于放大100倍以上的光学金相显微镜或电子显微镜进行观察，分析焊缝的结晶形态，焊接热影响区金属的组织变化，焊接接头的微观缺陷等。(a)(b)(c)(d)(e)图4-6 20号钢焊接接头金相组织 350(a) 焊缝组织；(b) 粗晶区魏氏体组织；(c) 细晶区组织；(d) 不完全重结晶区组织；(e) 母材。奥氏体不锈钢(1cr18ni9ti)的焊接性 奥氏体不锈钢具有面心立方晶体结构，具有良好的塑性和韧性。这就决定了这种钢具有良好的弯折、卷曲和冲压成形性。这种钢冷加工不会产生任何的淬火硬化，尽管其线能量系数大，但焊接过程中的弹塑性应变量很大，不焊接过程中极少出现冷裂纹。奥氏体不锈钢焊接时存在的主要问题是:焊缝及热影响区热裂纹敏感性大；接头产生铬沉淀析出，耐蚀性下降；接头中铁素体含量高时，可能出现475脆化或相脆化。一焊接热裂纹1产生焊接热裂纹的原因：（1）焊缝金属凝固期间存在较大的拉应力，这是产生凝固裂纹的必要条件。因奥氏体型不锈钢的热导率小,线膨胀系数大，在焊接区降温（收缩）期焊接接头必然要承受较大的拉应力,这也促成各种类型热裂纹的产生。（2）奥氏体不锈钢焊缝异形成方向性强的粗大柱状晶组织，有利于有害杂质元偏析，从而促使形成连续的晶间液膜，增加了热裂纹的敏感性。（3）奥氏体不锈钢中合金元素多，尤其是镍易于硫、磷等形成低熔点共晶，其他一些硅、硼等元素也能形成有害的易熔晶间层，促使热裂纹的产生。2防止热裂纹产生的措施：1冶金措施1）控制焊缝金属杂质的含量。2）调整焊缝化学成分。3）控制焊缝金属中的铬镍比。4）在焊缝金属中加入少量的锆等微量元素。 二焊接接头的晶间腐蚀1.晶间腐蚀（1）产生晶间腐蚀的原因1)焊接时有析出。）焊接后经过敏化温度区。（）防止焊接接头的晶间腐蚀的措施）冶金措施使焊缝金属具有奥氏体铁素体双相组织。在焊缝金属中渗入比铬更容