焊接毕业论文-1cr18ni9不锈钢钢板焊接工艺设计.doc

毕业论文题目：1cr18ni9不锈钢钢板焊接工艺设计姓 名：陈 济 杰 班 级：焊 接 1001 班 学 号：201000101041指导老师：刘 劲 松目录一摘要二1cr18ni9不锈钢的焊接性分析三避免1cr18ni9不锈钢焊接缺陷的措施四1cr18ni9不锈钢的焊接工艺五.焊接实践六致谢七参考文献摘要1cr18ni9不锈钢是奥氏体不锈钢的一种。作为奥氏体不锈钢焊接工艺设计重点在于对其的焊接性的分析，然后根据其焊接性分析制定焊接工艺。包括选择合理的焊接方法，焊接参数，焊接材料，焊前准备，焊后热处理等。关键词：奥氏体不锈钢 焊接性 焊接工艺Abstract1cr18ni9Stainless steel is a kind of austenitic stainless steel. As the austenitic stainless steel welding process design focuses on the analysis of welding, and then according to the analysis of welding welding. Including the selection of reasonable welding method, welding parameters, welding materials, welding preparation, welding heat treatment etc.Keyword：austenitic stainless steel weldability welding technology一1cr18ni9不锈钢的焊接性分析一1.金属的焊接性，是指金属材料对焊接加工的适应性，主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质的焊接接头的难易程度。它与金属铸造性，机械加工性一样，同属于金属材料的工艺性能。金属材料的焊接性不急取决于金属本身的成分与组织，同时与焊接的热作用直接相关。焊接性不是金属的固有属性，而是随着焊接技术的发展而变化的。金属材料的焊接性可分为工艺焊接性与使用性。（1）工艺焊接性 是指金属材料对各种焊接方法的适应能力。它不仅取决于金属本身的成分与性能，而且与焊接热源的性质，保护方式，预热及后热措施有关。（2）使用焊接性， 是指焊接接头或整体结构，满足技术条件中所规定的使用性能的能力。显然，使用焊接性与产品的工作条件有密切关系。一2.1cr18ni9不锈钢的焊接性通常的奥氏体型不锈钢都具有非常好的塑性和韧性，这决定了它具有良好的弯折、卷曲和压成形性，因而便于制成各种形状的构件、容器或管道，其焊接工作量也因它不锈而大得多。这类韧性、塑性本来就好的不锈钢又不会发生任何的淬火硬化，所以尽管其线膨胀系数比碳钢大得多，焊接过程中的弹、塑性应力应变量很大，却极少出现冷裂纹。奥氏体型不锈钢焊接接头不存在淬火硬化区，又由于它有很强的加工硬化能力，所以即使受焊接热影响而软化的区域，其抗拉强度仍然不低。2.1焊接热裂纹（1）1cr18ni9不锈钢的导热系数大约只有低碳钢的一半,而线膨胀系数却大得多,所以焊后在接头中会产生较大的焊接内应力。(2)1Crl8Ni9不锈钢中的成分,如碳、硫、镍等会在熔池中形成低熔点共晶。如硫与镍形成的Ni3S2熔点为645,而NiNi3S2共晶的熔点只有625。(3)1Cr18Ni9不锈钢的液、固相线的区间较大,结晶时间较长,且奥氏体结晶的枝晶方向性强,所以杂质偏析现象比较严重。综上所述,1Cr18Ni9不锈钢焊接时比较容易产生焊接热裂纹,包括焊缝的纵向和横向裂纹、火口裂纹、打底焊的根部裂纹和多层焊的层间裂纹等2.2焊接接头的晶间腐蚀晶间腐蚀发生于晶粒边界,所以叫晶间腐蚀。它是奥氏体金属最危险的破坏形式之一。不锈钢具有抗腐蚀能力的必要条件是含铬量大于12%。当含铬量小于12%时,就会失去抗腐蚀能力。奥氏体不锈钢就是由于晶界处形成贫铬区(含铬量小于12%)而造成的。其原因是奥氏体不锈钢处在450850温度下,碳在奥氏体中的扩散速度大于铬在奥氏体中的扩散速度。室温下碳在奥氏体中的溶解度很小,约为0.02%0.03%,当奥氏体钢中含碳量超过0.02%0.03%时,碳就不断地向奥氏体晶界扩散,并和铬化合形成铬化物(Cr23C6)。但由于铬比碳原子半径大,扩散速度小,来不及向晶界扩散,晶界附近大量的铬和碳化合成碳化铬,造成奥氏体边界的贫铬区,当其含铬量小于12%时,便失去抗腐蚀能力,在腐蚀介质中使用,会引起晶间腐。二避免1cr18ni9不锈钢焊接缺陷的措施2.1避免1cr18ni9不锈钢焊接热裂纹的措施2.1.1冶金措施焊缝金属中增添一定数量的铁素体组织，使焊缝成奥氏体一铁索体双相组织，能很有效地防止焊缝热裂纹的产生。这是由于铁素体能够溶解较多的硫、磷等微量元素，使其在晶界上的数量大大减少；同时由于奥氏体晶界上的低熔点杂质被铁素体分散和隔开，避免了低熔点杂质呈连续网状分布，从而阻碍热裂纹的扩展和延伸。常用来促成铁素体的元素有铬、钼、钒等。控制焊缝金属中的铬镍比。对于9型不锈钢来说，焊接材料的铬镍比小于。时，就易产生热裂纹，而铬镍比达到时就可以防止热裂纹的产生。在焊缝金属中严格限制硼、硫、磷、硒等有害元素含量，以防止热裂纹的产生。对于不允许存在铁素体的纯奥氏体焊缝，可以加入适当的锰，少许的碳、氮，同时减少硅的含量。上述冶金因素主要是通过焊接材料（焊条、焊丝和焊剂）的化学成分来调整。2.1.2工艺措施采用适当的焊接坡口或焊接方法，使母材金属在焊缝金属中所占的分量减少（即小的熔合比）。与此同时，在焊接材料的化学成分中加入抗裂元素，且其有害杂质硫、磷的含量比母材金属中的少，即其化学成分优于母材金属，故应尽量减少母材金属熔入焊接熔池的数量。尽量选用低氢型焊条和无氧焊剂，以防止热裂纹的产生。焊接参数应选用小的热输入（即小电流快速焊）。在多层焊时，要等前一层焊缝冷却后再焊接次一层焊缝，层间温度不宜高，以避免焊缝过热。施焊过程中焊条不允许摆动，采用窄焊缝的操作技能。选择合理的焊接结构、焊接接头形式和焊接顺序，尽量减少焊接应力，可以减少热裂纹的产生。在焊接过程结束和中途断弧前，收弧要慢且要设法填满弧坑，以防止弧坑裂纹的形成。2.2防止焊缝晶问腐蚀的冶金措施2.2.1使焊缝金属具有奥氏体一铁素体双相组织，其铁素体的体积分数应超过，直至。在此范围内，不仅能提高焊缝金属抗晶问腐蚀能力和抗应力腐蚀能力，同时还能提高焊缝金属抗热裂纹性能。不过对于高温下服役的焊接接头而言，铁素体含量增多可导致。相脆化的危险性上升。2.2.2在焊缝金属中渗入比铬更容易与碳结合的稳定化元素，如钛、铌、钽和锆等。一般认为钛碳比大于倍时，才能提高抗晶间腐蚀的能力。钛碳比大于.倍时，才能彻底改善晶间腐蚀的倾向。这是由于钛能充分地将碳化铬的铬置换出来，消除了晶界的贫铬地带，从而改善了抗腐蚀性。2.2.2最大限度地降低碳在焊缝金属中的含量，达到低于碳在9型不锈钢中室温溶解极限值以下，使碳不可能与铬生成铬的碳化物，从而从根本匕消除晶界的贫铬区。综上所述，为了使焊缝金属中含有恰当的合金元素种类和数量，只有从焊接材料着手，选择满足上述冶金因素条件的焊条、焊丝及焊剂，才能使焊缝金属达到抗晶间腐蚀的目的。三1cr18ni9不锈钢的焊接工艺三.1焊接方法1Cr18Ni9不锈钢的焊接,即可采用焊条电弧焊,也可采用氩弧焊、埋弧自动焊、气焊等焊接方法进行焊接。这里只探究1Cri8Ni9奥氏体不锈钢采用焊条电弧焊的焊接工艺。三.2焊条选择由于1Cr18Ni9不锈钢在焊接时容易产生焊接热裂纹和晶间腐蚀等缺陷。因此,在焊条电弧焊时,应选用焊条EO-19-10Nb-15或焊条EO-19-10Nb-16。首先,该种焊条的含碳量低,约为0.05%0.07%。碳是造成晶间腐蚀的主要元素,碳含量在0.08%以下时,能够析出碳的数量较少,碳含量在0.08%以上时,能够析出碳的数量迅速增加。同时碳也是造成焊接热裂纹的主要元素之一,碳在奥氏体不锈钢中易形成低熔点共晶。所以,应选用该种含碳量低的不锈钢焊条。其次,该种焊条含有元素铌,约为0.5%0.8%。铌与碳的亲和能力比铬强,能够与碳结合成稳定的碳化物,从而避免在奥氏体晶界造成贫铬,对提高抗晶间腐蚀能力起到良好的作用。其三,该种焊条含铬量约为8.5%。铬在焊缝中能形成铁素体组织。因为铬在铁素体中的扩散速度比在奥氏体中快,因此铬在铁素体内较快地向晶界扩散,减轻了奥氏体晶界的贫铬现象,防止晶间腐蚀的产生。同时,在焊缝中形成的铁素体和奥氏体双相组织是防止焊接热裂纹的重要措施。当焊缝中有5%左右的铁素体时,便可使奥氏体的晶粒长大受到阻碍,打乱柱状晶的方向,因而细化了晶粒,使焊缝的杂质均匀分散,防止杂质的聚集。并且铁素体还可以比奥氏体溶解更多的杂质,从而减少了低熔点共晶物在奥氏体晶格边界上的偏析。其四,该种焊条是碱性焊条低氢型药皮。低氢型不锈钢焊条的抗热裂性较高,有利于防止焊接热裂纹的产生。三3焊接工艺三.3.1焊前准备根据钢板厚度及接头形式,用机械加工、等离子切割或碳弧气刨等方法下料和加工坡口。对接接头板厚超过3mm须开坡口,为了避免焊接时碳和杂质混入焊缝,在焊前应将焊缝两侧20mm30mm范围内用丙酮擦净,并涂白垩粉,以避免表面被飞溅金属损伤。三.3.2点固焊点固焊所用的焊条与正式焊接所用的焊条型号应相同,并且直径要稍细些。点固焊焊点高度不超过工件厚度的2/3,长度不超过30mm。三.3.3焊接工艺(1)采用小规范工艺参数可防止晶间腐蚀、热裂纹及焊接变形的产生。焊接电流应比焊接低碳钢时低20%左右,焊接规范焊条直径mm2.53.24.05.0焊接电流A508080110110150160200为了便于记忆,焊接电流也可按焊条直径的2535倍估算。(2)为了保证电弧稳定燃烧,可采用直流反接法;(3)采用短弧焊,收弧要慢,填满弧坑;(4)与腐蚀介质接触的面最后焊接;(5)多层焊时要控制层间温度(60);(6)焊后可采取强制冷却;(7)不要在坡口以外的地方引弧,地线要接好;(8)焊后变形只能用冷加工矫正。2.3.4焊后处理(1)进行固溶处理,即焊后把焊接接头加热到10501100,此时碳又重新溶入奥氏体中,然后迅速冷却,稳定了奥氏体组织。另外,也可以进行850900保温2h的稳定化热处理,此时奥氏体晶粒内部的铬逐步扩散到晶界,晶界处的含铬量又重新恢复到大于12%,这样就不会产生晶间腐蚀。(2)表面处理,不锈钢焊件表面如有刻痕、凹痕、粗糙点和污点等,会加快腐蚀。如将不锈钢表面抛光,就能提高其抗腐蚀的能力。表面粗糙度越细,抗腐蚀性能就越好。(3)钝化处理是在不锈钢的表面人工的形成一层氧化膜,以增加其耐腐蚀性。经钝化处理后的不锈钢,外表呈银白色,具有较高的耐腐蚀性。3结论焊接实践表明,1Cr18Ni9奥氏体不锈钢,只要采取合理的焊接方法、焊接材料及焊接工艺,就可避免焊接过程中产生的焊接热裂纹和晶间腐蚀等缺陷,从而获得良好的焊接质量四.焊接实践四.1选择材料确定参数选择厚度为8mm的1cr18ni9不锈钢钢板两块，长宽为400*150。本次试验选择焊条电弧焊，焊条为E0-19-10Nb-16，焊条直径为3.2mm,电压为120伏。四.2焊前准备首先检查钢板的表面，因为钢板的厚度不是很大，所以本次试验不开坡口。清理好钢板表面后检查焊条是否满足要求，比如是否干燥等。一切准备好之后，由技术精湛的焊接师傅开始施焊。四.3焊后清理及检验将焊好的钢板清理干净焊渣，然后观察期表