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1、不锈钢焊接特点1. 可焊性综述奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性，很好的塑性和韧性，可焊性良好， 不会发生任何淬火硬化， 很少出现冷裂纹， 由于热胀冷缩特别大带来两个问题：一是出现热裂纹，二是焊接变形大，焊缝冷却时收缩应力大，可能出现应力腐蚀破坏现象、475脆化、 相析出脆化、晶间腐蚀等缺陷。马氏体型不锈钢，具有强烈的淬硬倾向，易出现冷裂纹，焊接接头受热超过1150区域，晶粒显著长大，过快过慢的冷却速度可能引起接头脆化，晶间腐蚀倾向较小， 也具有 475脆化。铁素体型不锈钢不会发生淬火硬化现象，加热大于950，焊缝及热影响区晶粒严重长大，无法用焊后热处理细化晶粒，会产生冷裂纹。 容易出现475脆化及
2、 相析出脆化。 600以上短时加热后空冷可消除475脆化， 加热到 930980急冷可消除 相析出脆化。2. 焊缝腐蚀、脆化及防止措施说明焊缝晶间腐特征：晶间腐蚀从外观上不易发觉，但晶粒结合强度几乎全部丧失，腐蚀深度较大， 可失去金属声， 导致过载断裂， 严重的晶间腐蚀可形成粉末从构件上脱落下来晶间腐蚀是危险性很大的破坏，起因是贫铬敏化。 当加热到600800区间， 会发生敏化，其实质是过饱和固溶的碳向晶粒边界扩散与晶界附近的铬结合成铬的碳化物（CrFe）23C6，并在晶界沉淀析出。铬原子扩散速率没有碳快，来不及从晶内补充到晶界附近，因而晶界出现贫铬区， 丧失了抗腐蚀性能，在腐蚀介质中工作一段
3、时间应会出现晶间腐蚀。当加热温度大于 850，晶内的Cr 向晶间扩散，能使贫铬区恢复。预防措施如下选择超低碳的母材（C0.03%），采用含有一定量铁素体的双相不锈钢合理选择焊接工艺，减少在危险温度区域停留时间，尽量采用窄焊缝多层多道焊，焊完一层待冷至室温后再焊下一层，不允许焊条横向摆动。对管壁较厚、管径又小的焊管，首先用TIG 焊打底（可不加焊丝），也可以在管内充氩气焊时，背面用纯铜垫，内充水或气冷却焊缝焊后固溶处理，将件加热到10501150后淬火， 使晶界上碳化物熔入晶粒内部，形成均匀的奥氏体组织，即焊后将整个焊件热处理，可以避免晶间腐蚀刀状腐蚀破坏在 相晶界发生Cr23C6 型碳化物沉淀
4、造成晶粒边界贫铬，在一定腐蚀介质作用下，从表面开始向晶间腐蚀，形成刀蚀破坏程度及防止措施与晶间腐蚀相同。特征：顺着焊缝金属的熔合线发生像刀一样的腐蚀防止措施。 采用超低碳18-8 型不锈钢及超低碳18-8 焊料， 可克服刀状腐蚀。采用工艺措施焊缝热影响区脆化焊接接头从大于1100冷却后，焊接热影响区在常温下韧性变低；C、N含量越高，热影响区脆化程度越严重，接头冷却速度越快，韧性下降越多。晶粒脆化。焊接时焊缝和热影响区近缝区（熔合区）被加热到950以上，晶粒会严重长大（不能用热处理方法细化），降低了热影响区韧性，导致晶粒脆化。防止措施：尽量缩短在 950以上的停留时间。 相脆化。 相是一种硬而脆
5、、无磁性的FeCr 金属间化合物， 当存在 Mn 、Si 、Mo、W等元素时，在较低富铬量下便能形成FeCrMo的 相，硬度高达大于38HRC ，集结于柱状晶晶界， 相脆化。475脆化。当 Cr 大于或等于15.5 ，普通纯铁素体型不锈钢在温度400500长期加热后，会出现强度升高，韧性下降出现脆化现象，通常称为475脆化。随着含铬量增加，脆化严重，工件在600400运行后，冷却速度小于10/s ，可产生脆化，脆化与冷却速度成反比，速度越慢，脆化越重。Cr 小于 12的铁素体型不锈钢可避免475脆化形成。防止措施。选用含有少量Ti 元素的母材，防止晶粒脆化，焊接时采用小的线能量，尽量缩短在95
6、0以上停留时间。为了减少475脆化，母材及焊材均应最大限度地提高其纯度。一旦产生475脆化，可在600以上短时间加热，然后空冷，当产生 相脆化，可采取加热到930980后急冷的方法，清除 相析出脆化当焊缝中铁素体含量较高时，若在 350 500区间停留数十或数百小时，则易出现475脆化、 相析出脆化焊接铁素体不锈钢的关键是防止 相析出脆化、 475脆化在马氏体型不锈钢和半奥氏体沉淀化不锈钢中偶有发生475脆化，在铁素体型不锈钢中明显发生475脆化。奥氏体不锈钢的焊接特点1、容易出现热裂纹。防止措施 :(1)尽量使焊缝金属呈双相组织, 铁素体的含量控制在3-5以下。因为铁素体能大量溶解有害的S、
7、P杂质。（ 2）尽量选用碱性药皮的优质焊条, 以限制焊缝金属中S、P、C等的含量。2、晶间腐蚀 : 根据贫铬理论, 焊缝和热影响区在加热到450-850 敏化温度区时在晶界上析出碳化铬 ,造成贫铬的晶界, 不足以抵抗腐蚀的程度。防止措施 : （1）采用低碳或超低碳的焊材 , 如 A002等采用含钛、铌等稳定化元素的焊条, 如 A137、A132等。（ 2）由焊丝或焊条向焊缝熔入一定量的铁素体形成元素, 使焊缝金属成为奥氏体+铁素体的双相组织,( 铁素体一般控制在4-12) 。（ 3）减少焊接熔池过热, 选用较小的焊接电流和较快的焊接速度, 加快冷却速度。（ 4）对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊件进
8、行焊后稳定化退火处理3、 应力腐蚀开裂: 应力腐蚀开裂是焊接接头在特定腐蚀环境下受拉伸应力作用时所产生的延迟开裂现象。奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂是焊接接头比较严重的失效形式, 表现为无塑性变形的脆性破坏。应力腐蚀开裂防止措施:(1) 合理制定成形加工和组装工艺, 尽可能减小冷作变形度,避免强制组装, 防止组装过程中造成各种伤痕( 各种组装伤痕及电弧灼痕都会成为SCC的裂源 , 易造成腐蚀坑) 。(2) 合理选择焊材 : 焊缝与母材应有良好的匹配, 不产生任何不良组织, 如晶粒粗化及硬脆马氏体等(3) 采取合适的焊接工艺: 保证焊缝成形良好,不产生任何应力集中或点蚀的缺陷, 如咬边等采取
9、合理的焊接顺序, 降低焊接残余应力水平(4) 消除应力处理: 焊后热处理 , 如焊后完全退火或退火在难以实施热处理时采用焊后锤击或喷丸等。 (5) 生产管理措施: 介质中杂质的控制, 如液氨介质中的O2 、N2、H2O等液化石油气中的 H2S氯化物溶液中的O2 、Fe3+、Cr6+等防蚀处理 : 如涂层、衬里或阴极保护等添加缓蚀剂。4、 焊缝金属的低温脆化: 对于奥氏体不锈钢焊接接头, 在低温使用时 , 焊缝金属的塑韧性是关键问题。此时 , 焊缝组织中的铁素体的存在总是恶化低温韧性。防止措施 : 通过选用纯奥氏体焊材和调整焊接工艺获得单一的奥氏体焊缝。 5 、焊接接头的 相脆化 : 焊件在经受
10、一定时间的高温加热后会在焊缝中析出一种脆性的 相, 导致整个接头脆化, 塑性和韧性显著下降。 相的析出温度范围650-850 。在高温加热过程中, 相主要由铁素体转变而成。加热时间越长 , 相析出越多。防止措施 :(1) 限制焊缝金属中的铁素体含量( 小于 15) 采用超合金化焊接材料, 即高镍焊材。 (2) 采用小规范 , 以减小焊缝金属在高温下的停留时间(3) 对已析出的 相在条件允许时进行固溶处理, 使 相溶入奥氏体。各类不锈钢的焊接特点马氏体。可焊性较差，焊接时有强烈的淬火倾向，经焊接加热后在空气中冷却就能导致淬火， 使焊缝和热影响区形成坚硬的马氏体组织，因温差引起的热应力和奥氏体转变
11、为马氏体组织的相变应力的综合作用，导致焊后残余应力较大。含碳量愈高，其淬硬性就愈大。还存在由于扩散氢的作用而引起的滞后裂纹。因此， 焊接薄板时采用较小的电源，尽可能快的焊速，应使焊道狭窄， 熔池体积减小， 以免金属过热； 厚板焊前应进行预热 （200 400 ） ，焊后高温回火或退火，随后缓冷；焊丝、坡口、氩气要清洁、干燥，以消除氢的产生。铁素体。易在焊合线附近热影响区产生粗晶，使常温塑性、韧性降低而引起脆化；高铬（ 16Cr）不锈钢焊后在600400阶段缓慢冷却时，会出现475脆化，造成韧性恶化。因此，采用小电流、快焊速、窄焊道、加快焊缝冷却的方法，以尽量避免晶粒长大，缩短高温停留时间，防止
12、过热；对高铬不锈钢焊前应预热，使其在韧性温度范围内焊接，但预热温度不应超过150，以免焊后冷却缓慢，增加475脆性。奥氏体。由于在奥氏体晶界上有低熔点杂质物，冷却时在焊接收缩应力的作用下易产生热应力，从而产生热裂纹；在550 850长时间加热时，焊接热影响区的晶界上析出铬的碳化物， 造成贫铬区， 因而热影响区易发生晶间腐蚀；由于线膨胀系数较大，导热性较差，而产生较大的焊接应力和变形，易造成热裂纹。 因此，避免焊缝过热， 选用较小的焊接电流、较快的焊速，缩短高温停留时间，减小熔池面积，避免焊缝、近缝区的晶粒过渡长大；控制输入的焊接热量， 采用能量集中的焊接方法，加强冷却，缩短经过危险温度区域的冷
13、却时间；焊后进行消除应力热处理和固溶处理，使焊接时析出的铬的碳化物重新固溶到奥氏体中，或进行稳定化处理；选用超低碳奥氏体焊丝（w （ C）0.04 ）焊接，防止晶粒边界产生贫铬区，提高抗晶间腐蚀的能力。氩弧焊氩气是单原子气体，不会产生化合物，高温不分解，也不溶于金属中，不与任何元素发生反应，其稳弧性能好，热损耗小，电弧热集中，热效率高。在氩气的保护下，通过电热使钨极发射大量电子，从而使氩气电离，产生足够的正、负离子和电子，使气体导电，在钨极与钢带之间产生连续的弧光放电，即产生了 “弧氢” 。弧氢中心白色耀眼部分叫“弧柱” ，其温度非常高， 能熔化任何金属，作为焊接的热源。氩弧焊用从专用的焊枪喷
14、嘴喷出严密的氩气层流， 使电弧包围在其中， 与空气隔开， 利用电弧产生的热量熔化被焊处，并填充焊丝，将两块分离的金属连接在一起，从而获得牢固的焊接接头。氩气不纯易使焊缝氧化、氮化，使焊缝硬淬，破坏其气密性，降低焊接质量。TIG （惰性气体保护钨极电弧焊）采用高纯（99.9 ）Ar 保护气，使用非消耗性的钨棒，焊缝强度和致密度较好，适用于3mm 以下的不锈钢带。MIG（惰性气体保护金属电弧焊）采用 98Ar 的混合气，使用消耗性细实心焊丝（材质与母材相似），焊接速度快、效率高，适用于 3mm 以上的不锈钢带。氩弧焊常见的焊接缺陷焊缝不合要求。因焊接工艺参数选择不当，或操作技术不熟练，导致焊缝高低
15、宽窄不一，焊缝成形不良，背面焊缝下凹。造成焊缝减弱过多，使焊缝强度不够；焊缝过高，造成应力集中，易形成裂纹。烧穿。因焊接电流过大，熔池温度过高，焊丝加入不及时，带钢对接间隙过大，焊接速度过慢等， 导致焊缝上出现单个或连续的穿孔。使焊缝强度减弱， 易引起引力集中和裂纹。未焊透。因电流过小，操作不熟练，焊接速度太快，对接间隙小，电弧过长或电弧未对准焊缝等， 导致焊丝与基体金属未熔合在一起或焊接金属中局部未熔合。该部位应进行补焊。裂纹。液体金属在凝固过程中或略低于固相线温度下，产生沿晶间边界的、断口上有明显氧化色的热裂纹。在固态时发生相变，或有扩散氢存在，以及冷却时在过大的焊接收缩应力作用下，而生成
16、的具有穿晶性质的、断口发亮、没有氧化色的冷裂纹。当选择和使用焊丝不当，焊接时高温停留时间过长，造成氧化、 过热和晶粒度过度长大，材料本身杂质较多，或材料本身易淬硬时均易产生裂纹。气孔。因熔池在高温时能溶解大量的氢，熔池冷凝时溶解氢的能力显著下降，当熔池冷却过快时氢气来不及跑出熔池，即在焊接内部及表面产生单个或密集的圆形空穴，使焊缝金属的有效截面积减小，降低焊缝的强度，造成应力集中。在焊件、焊丝表面有油污、氧化皮、铁锈，或在潮湿气氛焊接，或氩气纯度低、含杂质较多，或氩气保护气不良以及熔池高温氧化、飞溅等情况下均易产生气孔。奥氏体不锈钢的焊接奥氏体不锈钢在焊接过程中的弹、塑性应力和应变量很大，却极少出现冷裂纹。焊接接头不存在淬火硬化区及晶粒粗大化，故焊缝抗拉强度较高。主要问题：焊接变形较大；因其晶界特性和对某些微量杂质（S、P）敏感，易产生热裂纹。奥氏体不锈钢的焊接特性：1. 碳化铬的形
