不锈钢薄板焊接方法及工艺设计

1、西安工业大学北方信息工程学院综合实验论文题目：不锈钢薄板（件）焊接方法及工艺设计系另U机电信息系专业金属材料工程班级B070211姓名学号B07021114导师郑曙阳王鑫摘要304L不锈钢（AST廊准）为奥氏体不锈钢，届丁超低碳级不锈钢，具有良好的综合性能，是目前工业上应用最广泛的不锈钢。文章通过现场实际操作，研究总结了304L不锈钢焊接的工艺特点,针对晶问腐蚀、层问未熔合、引弧火鸨、收弧缩孔等问题提出了具体的解决办法和注意事项，有效地解决了焊接质量问题。关键词：奥氏体不锈钢；晶问腐蚀；危险温度区；焊接线能量目录1绪论3前言32实验方案及实验方法42.1 实验材料42.2 304L不锈钢的特性

2、和焊接工艺参数42.3 304L不锈钢焊接工艺特点42.3 1晶间腐蚀及应对措施42.3 2层问未熔合的解决方法42.3 3采用专用氯弧焊机，克服引弧火鸨和收弧缩孔42.3 4采用单侧连续送丝方式42.3 5采用小热量输入、小电流快速焊52.4 焊接设备52.5 焊前准备62.6 注意事项72.7 力学性能试验8金相组织分析93结果与讨论104结论11参考文献12致谢13附录1前言当今随着石油、化工、医药及其它工业的不断发展，对耐腐蚀性的设备需求越来越多，更多的不锈钢设备在化工企业得以广泛应用，特别是18-8型奥氏体不锈钢以其良好的耐腐蚀性和热稳定性，在工业应用上呈逐年上升的趋势。输送天然气管

3、道增输工程压缩机（组）中的润滑油系统、干气密封系统和前置加热系统的工艺管道均为不锈钢管,18-8奥氏体不锈钢热处理工艺，由丁含有较高的锐且在室温下呈奥氏体单相组织，所以它与Cr13不锈钢相北具有高的耐蚀性，在低温、室温及高温下均有较高的塑归和韧性，以及较好的冷作成型和焊接性。但室温下的强度较低，晶问腐蚀及应力腐蚀倾向较大，切削加工性较差。奥氏体在加热时无相变，因此不能通过热处理强化。只能以提高钢的耐腐蚀性能进行热处理：固溶处理；其目的是使碳化物充分溶解并在常温下保留在奥氏体中，从而在常温下获单相奥氏体组织，使钢具有最高的耐腐蚀性能。2实验方案及实验方法2.1实验材料本实验选用的是材质为304L

4、不锈钢(美国ASTM示准)，主要管道规格为D60mmX6mm本文主要以D60mmX6mm管道为例，分析奥氏体不锈钢管道焊接中易发生的缺陷，并介绍采取的预防措施。2.2 304L不锈钢的特性和焊接工艺参数奥氏体不锈钢304L对应我国的标准是00Cr19Ni10,其主要化学成分和机械性能见表1。占1304L木锈钢的化学成分和机械性能化学成分及由毓机械性能CCrNi.祯服强度/MPa抗拉强度"硬度HBW00301S.O-2009.0-13.0205520W187304L不锈钢的热导率较低，约为碳钢的1/3,电阻率约为碳钢的5倍，线膨胀系数比碳钢约大50%,密度大丁碳钢。奥氏体不锈钢焊条大体

5、分为酸性钛钙型和碱性低氢型两大类：低氢型不锈钢焊条的抗热裂性较高，但成型不如钛钙型焊条，抗腐蚀性也较差，钛钙型不锈钢焊条具有良好的工艺性能，生产中用得较多。由丁不锈钢存在众多与碳钢不同的特性，其焊接工艺规范也与碳钢有所不同，对丁304L不锈钢钢管(D60mmx6mm)我们采用的焊丝为ER308L焊接工艺参数见表2友2304L木锈钢的焊接艺参数埠层岸点斧Jmn】也流r'A*LFE/V牌搂速.度根焊2.090一951060±5埴充孟橱24110"12010"1260±52.3 304L不锈钢焊接工艺特点2.3 1晶间腐蚀及应对措施晶问腐蚀是在腐蚀介质

6、作用下，起源丁金届表面的晶界并且沿晶粒边界深入金届内部产生在晶粒之间的一种腐蚀。晶问腐蚀是奥氏体不锈钢常见的焊接缺陷:Cr是奥氏体不锈钢中具有耐腐蚀性的基本元素，当Cr含量低丁12%寸，就不再具有耐腐蚀性了。304L不锈钢在焊接过程中存在焊接危险温度区间(为450850C),见图1。当温度达到这一范围时,奥氏体中过饱和的碳向晶界处迅速扩散并在晶粒边界析出，析出的碳和铭形成碳化铭(Cr23C6)。因为铭在奥氏体中的扩散速度很慢，来不及向晶界扩散，这样就大量消耗了晶界处的铭，使晶界处含铭量降低到小丁12%，这时晶界就失去了耐腐蚀能力。如果温度低丁450C，则奥氏体中的碳扩散速度不快，不能在晶界处扩

7、散析出而形成碳化铭，所以没有晶问腐蚀现象。如果温度高丁850C，这时不仅碳在奥氏体中的扩散速度极快，而且铭在奥氏体中的扩散速度也很快，故不能造成晶粒边界处贫铭，因而也不会发生晶问腐蚀。为防止304L不锈钢在焊接过程中耐腐蚀性能下降，可以采取以下几点措施：(1) 焊接时在管道内部进行充氯施工，并且确保根焊时充氧浓度达到92咖上。在填充、盖帽焊时，也要进行充氯，防止焊缝金届在高温时进行氧化反应，造成晶间腐蚀。(2)焊接时采用小电流，快速焊，降低焊接线能量，缩短奥氏体不锈钢在危险温度区间(450850C)的停留时间，防止晶问腐蚀。(3)对有条件进行热处理的焊缝，在焊接后可以进行快速冷却，使焊缝温度低

8、丁450C，防止晶问腐蚀。2.3 2层问未熔合的解决方法相对丁碳钢，不锈钢在熔化后黏度大，流动性差，容易形成层问未熔合等缺陷。为此在焊接时相应地增大焊缝坡口角度，便丁熔敷金届流动，通常坡口角度为750±5。另外在根焊中尽量采用小直径焊丝，小电流，降低焊接线能量，提高熔敷金届的流动性。2.3 3采用专用氯弧焊机，克服引弧火鸨和收弧缩孔不锈钢焊接易产生引弧火鸨和收弧缩孔，需要配备具有高频引弧和电流衰减特性的专用氯弧焊机，高频引弧可以减少焊接火鸨，电流衰减可以减少收弧缩孔。2.3 4采用单侧连续送丝方式不锈钢焊接中，对丁焊口组对间隙较大的焊缝，采用单侧连续送丝方式（见图2）,焊枪连续摆动，

9、焊丝只在一侧徐徐送入，靠液态金属流动性与另一侧熔化母材结合，这样可以防止根焊内部的单侧咬边问题，改善内部成型。JmgMs850龙危险温度上限450T危险温度下限建失抗晶闻脯蚀能力的区域保沮时间002送丝方式加热温度和保温时间封1«-8钢杭晶间腐蚀能力的影响2.3 5采用小热量输入、小电流快速焊不锈钢焊接中采用小热量输入、小电流快速焊。焊丝不做横向摆动，焊道宜窄不宜宽，最好不超过焊丝直径的3倍，这样焊缝冷却速度快，在危险温度区间停留时间短，有利丁防止晶问腐蚀。小热量输入时，焊接应力小，有利丁防止应力腐蚀和热裂纹，而且焊接变形小。2.4焊接设备不锈钢焊接工艺采用鸨极氯弧焊，它以燃烧丁非熔

10、化电极鸨棒与焊件间的电弧作为热源，使不锈钢板自熔形成焊缝。电板和电弧区及熔化的不锈钢均由氯气保护，使之与空气隔离。由丁氧气是惰性气体，它不与金届起化学作用，也不熔解丁金届，因此可以避免焊缝金届的氧化及合金元素的烧损。使焊接的过程简单和易控制，在焊接中采用氧气保护，它导热系数低，高温不吸收热，因此热量损失小，其工作电压仅8-15伏即可。2.5焊前准备a焊接坡口。不锈钢的焊接坡口一般与碳钢相同，但坡口间隙不能过小。因为间隙过小，容易引起未焊透。但也不宜过大，过大时容易引起裂纹火渣等缺陷。因此应执行有关规定而开坡口。b坡口部位最好采用机械切削。用机械进行切削，在施焊的过程中可以减少阻力，使焊工保持平

11、稳均匀运条。这样既能保证不锈钢焊口的内在质量，乂能使外在的焊口质量光洁平整。如果采用氧熔剂切割，等离子切割等方法，对加工后的坡口应仔细地用打磨机打光，去除渗炭面，露出金届光泽面，为下一步扫除不合乎施焊标准的因素。c焊前活理。首先，将接头和坡口内及两侧的杂质扫活，然后用干净抹布将接头处，坡口处污渍擦去。其次，将接口和坡口处及坡口两侧用丙酮或洒精等进行除油、活洗。再次，对丁焊接表面要求高的不锈钢结构，可在坡口的两侧150mm范围内涂白栗粉糊剂，可以减少时的飞溅损伤不锈钢表面。d装焊引弧和收弧板。在焊接平板对接焊缝时，焊缝两侧在焊接前应装与同质的引弧板和收弧板，防止在焊件上随便引弧，损伤焊件表面，影响耐腐蚀性。2.6注意事项焊接前要检查