不銹鋼焊接工藝技術(shù)要點(diǎn)
不銹鋼焊管是在焊管成型機上，由不銹鋼板經(jīng)若干道模具碾壓成型并經(jīng)焊接而成。由于不銹鋼的強度較高，且其結構為面心立方晶格，易形成加工硬化，使焊管成型時(shí)：一方面模具要承受較大的摩擦力，使模具容易磨損；另一方面，不銹鋼板料易與模具表面形成粘結（咬合），使焊管及模具表面形成拉傷。因此，好的不銹鋼成型模具必須具備極高的耐磨和抗粘結（咬合）性能。我們對進(jìn)口焊管模具的分析表明，該類(lèi)模具的表面處理都是采用超硬金屬碳化物或氮化物覆層處理。
激光焊接、高頻焊接與傳統的熔化焊接相比具有焊接速度快、能量密度高、熱輸入小的特點(diǎn)，因此熱影響區窄、晶粒長(cháng)大程度小、焊接變形小、冷加工成形性能好，容易實(shí)現自動(dòng)化焊接、厚板單道一次焊透，其中最重要的特點(diǎn)是Ⅰ形坡口對接焊不需要填充材料。
焊接技術(shù)主要應用在金屬母材上，常用的有電弧焊，氬弧焊，CO2保護焊，氧氣-乙炔焊，激光焊接，電渣壓力焊等多種，塑料等非金屬材料亦可進(jìn)行焊接?！〗饘俸附臃椒ㄓ?0種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類(lèi)。
熔焊是在焊接過(guò)程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時(shí)，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動(dòng)，冷卻后形成連續焊縫而將兩工件連接成為一體。
在熔焊過(guò)程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會(huì )氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池，還會(huì )在隨后冷卻過(guò)程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質(zhì)量和性能。
壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實(shí)現原子間結合，又稱(chēng)固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當電流通過(guò)兩工件的連接端時(shí)，該處因電阻很大而溫度上升，當加熱至塑性狀態(tài)時(shí)，在軸向壓力作用下連接成為一體。
各種壓焊方法的共同特點(diǎn)是在焊接過(guò)程中施加壓力而不加填充材料。多數壓焊方法如擴散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒(méi)有熔化過(guò)程，因而沒(méi)有象熔焊那樣的有益合金元素燒損，和有害元素侵入焊縫的問(wèn)題，從而簡(jiǎn)化了焊接過(guò)程，也改善了焊接安全衛生條件。同時(shí)由于加熱溫度比熔焊低、加熱時(shí)間短，因而熱影響區小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強度的優(yōu)質(zhì)接頭。
釬焊是使用比工件熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于工件熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實(shí)現原子間的相互擴散，從而實(shí)現焊接的方法。
焊接時(shí)形成的連接兩個(gè)被連接體的接縫稱(chēng)為焊縫。焊縫的兩側在焊接時(shí)會(huì )受到焊接熱作用，而發(fā)生組織和性能變化，這一區域被稱(chēng)為熱影響區。焊接時(shí)因工件材料焊接材料、焊接電流等不同，焊后在焊縫和熱影響區可能產(chǎn)生過(guò)熱、脆化、淬硬或軟化現象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要調整焊接條件，焊前對焊件接口處預熱、焊時(shí)保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質(zhì)量。
不銹鋼管焊接技術(shù)種類(lèi)
采用的焊接工藝：采用小規范可防止晶間腐蝕、熱裂紋及變形的產(chǎn)生，焊接電流比低碳鋼低20%；為保證電弧穩定燃燒，采用直流反接；短弧焊收弧要慢，填滿(mǎn)弧坑，與介質(zhì)接觸的面最后焊接；多層焊時(shí)要控制層間溫度，焊后可采取強制冷卻；不要在坡口以外的地方起弧，地線(xiàn)要接好；焊后變形只能用冷加工矯正。
1) 氬弧焊
不銹鋼采用氬弧焊時(shí)，由于保護作用好，合金元素不易燒損，過(guò)渡系數較高，故焊縫成形好，沒(méi)有渣殼，表面光潔，因此焊成的接頭具有較高的耐熱性和良好的力學(xué)性能。目前在氬弧焊中應用較廣的是手工鎢極氬弧焊，用于焊接0.5~3mm的不銹鋼薄板，焊絲的成分一般與焊件相同，保護氣體一般采用工業(yè)純氬氣，焊接時(shí)速度應適當地快些，盡量避免橫向擺動(dòng)。對于厚度大于3mm的不銹鋼，可采用熔化極氬弧焊。熔化極氬弧焊的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高，焊縫的熱影響區小，焊件的變形小和耐腐蝕性好，并易于自動(dòng)化操作。
2) 氣焊
由于氣焊方便靈活，可焊各種空間位置的焊縫，對一些薄板結構和薄壁管等不銹鋼部件，在沒(méi)有耐腐蝕要求下有時(shí)可采用氣焊。為防止過(guò)熱，焊嘴一般比焊接同樣厚度的低碳鋼時(shí)要小，氣焊火焰要使用中性焰，焊絲根據焊件成分和性能選擇，氣焊粉用氣劑101，焊接時(shí)最好用左焊法，焊接時(shí)焊炬焊嘴與焊件傾角成 40~50°，焰芯距熔池應不小于2mm，焊絲端頭與熔池接觸，并與火焰一起沿焊縫移動(dòng)，焊炬不作橫向擺動(dòng)，焊速要快，并盡量避免中斷。
3) 埋弧焊
埋弧焊適用于中等厚度以上的不銹鋼板（6~50mm）的焊接，采用埋弧焊生產(chǎn)率高，焊縫質(zhì)量好，但易引起合金元素及雜質(zhì)的偏析。
4) 手工焊
手工焊是一種非常普遍的、易于使用的焊接方法.電弧的長(cháng)度靠人的手進(jìn)行調節，它決定于電焊條和工件之間縫隙的大小.同時(shí)，當作為電弧載體時(shí)，電焊條也是焊縫填充材料。
這種焊接方法很簡(jiǎn)單，可以用來(lái)焊接幾乎所有材料.對于室外使用，它有很好的適應性，即使在水下使用也沒(méi)問(wèn)題.大多數電焊機可以TIG焊接.在電極焊中，電弧長(cháng)度決定于人的手：當你改變電極與工件的縫隙時(shí)，你也改變了電弧的長(cháng)度.在大多數情況下，焊接采用直流電，電極既作為電弧載體，同時(shí)也作為焊縫填充材料.電極由合金或非合金金屬芯絲和焊條藥皮組成.這層藥皮保護焊縫不受空氣的侵害，同時(shí)穩定電弧.它還引起渣層的形成，保護焊縫使它成型.電焊條即可是鈦型焊條，也可是緘性的，這決定于藥皮的厚度和成分.鈦型焊條易于焊接，焊縫扁平美觀(guān).此外，焊渣易于去除.如果焊條貯存時(shí)間長(cháng)，必須重新烘烤.因為來(lái)自空氣的潮氣會(huì )很快在焊條中積聚。
5) MIG/MAG焊接
這是一種自動(dòng)氣體保護電弧焊接方法.在這種方法中，電弧在保護氣體屏蔽下在電流載體金屬絲和工件之間燒接.機器送入的金屬絲作為焊條，在自身電弧下融化.由于MIG/MAG焊接法的通用性和特殊性的優(yōu)點(diǎn)，至今她仍然是世界上最為廣泛的焊接方法.它使用于鋼、非合金鋼、低合金鋼和高合金為基的材料.這使得它成為理想的生產(chǎn)和修復的焊接方法.當焊接鋼時(shí)，MAG可以滿(mǎn)足只有0.6mm厚的薄規格鋼板的要求.這里使用的保護氣體是活性氣體，如二氧化碳或混合氣體.唯一的限制是當進(jìn)行室外焊接時(shí)，必須保護工件不受潮，以保持氣體的效果。
6) TIG焊接
電弧在難熔的鎢電焊絲和工件之間產(chǎn)生.這里使用的保護氣體是純氬氣，送入的焊絲不帶電.焊絲既可以手送，也可以機械送.也有一些特定用途不需要送入焊絲.被焊接的材料決定了是采用直流電還是交流電.采用直流電時(shí)，鎢電焊絲設定為負極.因為它有很深的焊透能力，對于不同種類(lèi)的鋼是很合適的，但對焊縫熔池沒(méi)有任何“清潔作用”。
不銹鋼焊接工藝檢驗方法
焊接檢驗內容包括從圖紙設計到產(chǎn)品制出整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中所使用的材料、工具、設備、工藝過(guò)程和成品質(zhì)量的檢驗，分為三個(gè)階段：焊前檢驗、焊接過(guò)程中的檢驗、焊后成品的檢驗。檢驗方法根據對產(chǎn)品是否造成損傷可分為破壞性檢驗和無(wú)損探傷兩類(lèi)。
1）焊前檢驗
焊前檢驗包括原材料（如母材、焊條、焊劑等）的檢驗、焊接結構設計的檢查等。
2）焊接過(guò)程中的檢驗
包括焊接工藝規范的檢驗、焊縫尺寸的檢查、夾具情況和結構裝配質(zhì)量的檢查等。
3）焊后成品的檢驗
焊后成品檢驗的方法很多，常用的有以下幾種：
外觀(guān)檢驗
焊接接頭的外觀(guān)檢驗是一種手續簡(jiǎn)便而又應用廣泛的檢驗方法，是成品檢驗的一個(gè)重要內容，主要是發(fā)現焊縫表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通過(guò)肉眼觀(guān)察，借助標準樣板、量規和放大鏡等工具進(jìn)行檢驗。若焊縫表面出現缺陷，焊縫內部便有存在缺陷的可能。
致密性檢驗
貯存液體或氣體的焊接容器，其焊縫的不致密缺陷，如貫穿性的裂紋、氣孔、夾渣、未焊透和疏松組織等，可用致密性試驗來(lái)發(fā)現。致密性檢驗方法有：煤油試驗、載水試驗、水沖試驗等。
受壓容器的強度檢驗
受壓容器，除進(jìn)行密封性試驗外，還要進(jìn)行強度試驗。常見(jiàn)有水壓試驗和氣壓試驗兩種。它們都能檢驗在壓力下工作的容器和管道的焊縫致密性。氣壓試驗比水壓試驗更為靈敏和迅速，同時(shí)試驗后的產(chǎn)品不用排水處理，對于排水困難的產(chǎn)品尤為適用。但試驗的危險性比水壓試驗大。進(jìn)行試驗時(shí)，必須遵守相應的安全技術(shù)措施，以防試驗過(guò)程中發(fā)生事故。
物理方法的檢驗
物理的檢驗方法是利用一些物理現象進(jìn)行測定或檢驗的方法。材料或工件內部缺陷情況的檢查，一般都是采用無(wú)損探傷的方法。目前的無(wú)損探傷有超聲波探傷、射線(xiàn)探傷、滲透探傷、磁力探傷等。
?、?射線(xiàn)探傷
射線(xiàn)探傷是利用射線(xiàn)可穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來(lái)發(fā)現缺陷的一種探傷方法。按探傷所使用的射線(xiàn)不同，可分為X射線(xiàn)探傷、γ射線(xiàn)探傷、高能射線(xiàn)探傷三種。由于其顯示缺陷的方法不同，每種射線(xiàn)探傷都又分電離法、熒光屏觀(guān)察法、照相法和工業(yè)電視法。射線(xiàn)檢驗主要用于檢驗焊縫內部的裂紋、未焊透、氣孔、夾渣等缺陷。
?、?超聲波探傷
超聲波在金屬及其它均勻介質(zhì)傳播中，由于在不同介質(zhì)的界面上會(huì )產(chǎn)生反射，因此可用于內部缺陷的檢驗。超聲波可以檢驗任何焊件材料、任何部位的缺陷，并且能較靈敏地發(fā)現缺陷位置，但對缺陷的性質(zhì)、形狀和大小較難確定。所以超聲波探傷常與射線(xiàn)檢驗配合使用。
?、鄞帕z驗
磁力檢驗是利用磁場(chǎng)磁化鐵磁金屬零件所產(chǎn)生的漏磁來(lái)發(fā)現缺陷的。按測量漏磁方法的不同，可分為磁粉法、磁感應法和磁性記錄法，其中以磁粉法應用最廣。
磁力探傷只能發(fā)現磁性金屬表面和近表面的缺陷，而且對缺陷僅能做定量分析，對于缺陷的性質(zhì)和深度也只能根據經(jīng)驗來(lái)估計。
?、軡B透檢驗
滲透檢驗是利用某些液體的滲透性等物理特性來(lái)發(fā)現和顯示缺陷的，包括著(zhù)色檢驗和熒光探傷兩種，可用來(lái)檢查鐵磁性和非鐵磁性材料表面的缺陷。
不銹鋼焊接要點(diǎn)及注意事項
1.采用垂直外特性的電源，直流時(shí)采用正極性（焊絲接負極）
2.一般適合于6mm以下薄板的焊接，具有焊縫成型美觀(guān)，焊接變形量小的特點(diǎn)
3.保護氣體為氬氣，純度為99.99%。當焊接電流為50~150A時(shí)，氬氣流量為8~10L/min，當電流為150~250A時(shí)，氬氣流量為12~15L/min。
4.鎢極從氣體噴嘴突出的長(cháng)度，以4~5mm為佳，，在角焊等遮蔽性差的地方是2~3mm，在開(kāi)槽深的地方是5~6mm，噴嘴至工作的距離一般不超過(guò)15mm。
5.為防止焊接氣孔之出現，焊接部位如有鐵銹、油污等務(wù)必清理干凈。
6.焊接電弧長(cháng)度，焊接普通鋼時(shí)，以2~4mm為佳，而焊接不銹鋼時(shí)，以1~3mm為佳，過(guò)長(cháng)則保護效果不好。
7.對接打底時(shí)，為防止底層焊道的背面被氧化，背面也需要實(shí)施氣體保護。
8.為使氬氣很好地保護焊接熔池，和便于施焊操作，鎢極中心線(xiàn)與焊接處工件一般應保持80~85°角,填充焊絲與工件表面夾角應盡可能地小，一般為10°左右。
9.防風(fēng)與換氣。有風(fēng)的地方，務(wù)請采取擋網(wǎng)的措施，而在室內則應采取適當的換氣措施。
不銹鋼鋼焊接操作作要求
結合多個(gè)大型項目的施工實(shí)踐。編制過(guò)包括管道、儲罐、塔式容器、鋼結構等施工組織設計或施工方案。通過(guò)這些施工組織設計在工程中的實(shí)施，使自己積累了一些經(jīng)驗，并對不銹鋼這種材質(zhì)的焊接有了進(jìn)一步認識?，F結合管道施工。針對不銹鋼在焊接中的技術(shù)管理和質(zhì)量控制，談幾點(diǎn)體會(huì )。
1.確定焊接工藝
不銹鋼的牌號非常多。按合金成分可分為鉻系不銹鋼和鉻鎳不銹鋼。按不銹鋼的金屬組織可分為奧氏型、鐵素體型、馬氏體型等。而在施工中最常用的是奧氏體型，如：0Crl9Ni9、1Crl8Ni9Ti等。奧氏體型不銹鋼的焊接性比較好，相對比較容易焊接，焊接接頭即使在焊態(tài)也具有較高的韌性。但與普通碳素鋼相比，其導熱率約為碳鋼的1/3，膨脹系數卻比碳鋼大1．5倍。由于奧氏體不銹鋼具有較低的導熱率和較高的膨脹系數，這樣在焊接過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生較大的變形和應變。所以焊接質(zhì)量主要取決于焊接工藝是否與母材相適應。為此在確定焊接工藝時(shí)，必須從以下方面進(jìn)行考慮。
焊接方法的選擇不銹鋼常用的焊接方法有手工電弧焊、氣體保護焊及自動(dòng)埋弧焊。主要是根據設計的介質(zhì)參數、施工條件和操作環(huán)境、以及施工成本等確定。在工藝管道施工中，因管徑大小不等，且管道上閥門(mén)、管件較多，使得焊口位置變化較復雜。所以一般均采用手工電弧焊。對于輸送易燃、易爆或介質(zhì)有一定潔凈度要求的管道，通常采用氬弧焊打底。手工電弧焊蓋面的方式焊接，以提高焊縫的內在質(zhì)量。焊接材料的選擇不銹鋼焊條分為鉻不銹鋼焊條(牌號為“G”字頭)和鉻鎳不銹鋼焊條(牌號為“A”字頭)。鉻不銹鋼焊條主要用于馬氏體型不銹鋼焊接。焊條的選擇主要從母材的化學(xué)成分、管道介質(zhì)溫度和壓力、焊機電流(交流或直流)、焊接方法以及焊接時(shí)的環(huán)境溫度等多方面考慮。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)選擇確認，會(huì )有多個(gè)牌號的焊條能夠滿(mǎn)足焊接要求。這時(shí)可根據焊條的性?xún)r(jià)比擇優(yōu)選用。
焊縫坡口形式的選擇設計單位通常根據焊縫的受力情況。在施工圖中注明坡口形式采用相應的規范或標準。而常用的規范或標準中沒(méi)有根據母材和焊材的不同對坡口尺寸進(jìn)行細分。只是依據母材厚度和焊接方法來(lái)確定的。但實(shí)際上不同的母材和焊材在焊接時(shí)對坡口尺寸的要求是不同的。這是因為，材質(zhì)的化學(xué)成分和物理特性不同，其施焊時(shí)的穿透力(熔深)也不盡相同。所以在施工時(shí)一定要根據具體的材質(zhì)，調整坡口的對口間隙、鈍邊、坡口角度。如果坡口尺寸過(guò)大，不僅會(huì )提高施工成本，還會(huì )使焊縫應力過(guò)大，易變形和產(chǎn)生裂紋；而坡口尺寸過(guò)小，則容易出現未焊透、夾渣等質(zhì)量缺陷。在采用手工電弧焊進(jìn)行作業(yè)時(shí)，因不銹鋼比碳鋼焊條的穿透力小。所以坡口角度及對口間隙應適當增大?？砂匆幏督o定的正偏差值進(jìn)行控制，或通過(guò)試焊來(lái)確定。
焊接電流的選擇奧氏體不銹鋼的比電阻比碳鋼的大了近5倍。因此焊條在施焊時(shí)很容易過(guò)熱、燒紅。而使用大電流將引起焊條過(guò)熱和藥皮中有效成分的燒損，使焊縫保護不良容易引發(fā)缺陷，同時(shí)也得不到預期的焊縫金屬成分，所以焊接電流不宜過(guò)大。一般選用較小的焊接電流為宜。
2.要充分做好焊前準備
焊接作業(yè)前。要進(jìn)行有針對性的準備。這種準備是保證焊接質(zhì)量的重要組成部分。其內容主要從以下三方面考慮：
焊接操作者技能的確認從事焊接作業(yè)的焊工必須持證上崗，并要嚴格按操作證上注明的允許施焊項目進(jìn)行作業(yè)。焊工最好有二年以上的不銹鋼或鉻鉬鋼的焊接經(jīng)驗。焊接材料的管理焊條在使用前，要按使用說(shuō)明書(shū)規定進(jìn)行烘焙(如無(wú)規定，則一般按烘干溫度150～200℃，烘干時(shí)間1h進(jìn)行處理)。烘焙必須使用可控溫的專(zhuān)用烘干箱。用多少烘多少，隨用隨取。烘干后的焊條應放在保溫筒內使用。外露超過(guò)2h應重新烘焙。重復不宜超過(guò)3次。不銹鋼管坡口可采用機械加工或等離子切割在施焊前。應先清除坡口處的氧化層及毛刺等。為了便于清除焊后飛濺，可先在焊縫兩側50mm范圍內，涂刷白堊粉漿，焊后再將其清除。由于不銹鋼與碳鋼接觸會(huì )產(chǎn)生“滲碳”現象，所在焊道及飛濺清理時(shí)，必須使用專(zhuān)用砂輪和不銹鋼刷子。
3.預防變形和裂紋的產(chǎn)生
預防變形由于奧氏體不銹鋼有大的膨脹系數和小的導熱率，致使不銹鋼在焊接時(shí)，容易出現較大的焊接變形。所以在組對時(shí)，要根據不同位置的焊縫，使用不同類(lèi)型的防變形卡具，定位焊和固定焊的位置應比一般碳鋼間距小。焊接人時(shí)，應合理確定焊接順序。如大管徑可二人同時(shí)按同一方向對稱(chēng)施焊等。母材大于8mm厚時(shí)。焊道應多層施焊，并以小線(xiàn)能量施焊。焊接采用焊件接負極的“反接”法，以降低焊件溫度。
防止裂紋。焊條烘焙后。要使用保溫筒盛裝。施焊環(huán)境溫度宜在0℃以上，且不宜在施焊過(guò)程中發(fā)生幅度較大的波動(dòng)。當溫度低于O℃時(shí)．焊接應進(jìn)行預熱處理，預熱溫度為80～100℃。引弧采用后退法在坡13內引弧，切不可在母材上引弧。運條采用向前拉，不擺動(dòng)的直線(xiàn)運條法。在立焊時(shí)如必須進(jìn)行橫向擺動(dòng)，擺動(dòng)幅度應盡量減少，過(guò)分的橫向擺動(dòng)容易造成熱裂紋和保護不良?；￠L(cháng)應盡量保持短弧，長(cháng)電弧不僅會(huì )引起合金成分的燒損，而且可能會(huì )由于空氣中氮氣的侵人造成鐵素體的減少引發(fā)熱裂紋。收弧時(shí)應將弧坑填滿(mǎn)。尤其是定位焊更容易忽視填滿(mǎn)弧坑，凹陷的弧坑是很難避免熱裂紋發(fā)生的。
