不锈钢与钢材焊接

不锈钢焊接性能

在不锈钢的应用中对不锈钢结构进行焊接和切割是不可避免的。由于不锈钢本身所具有的特性，与普碳钢相比不锈钢的焊接及切割有着其特殊性，更易在其焊接接头及其热影响区（HAZ）产生各种缺陷。焊接时要特别注意不锈钢的物理性质。例如奥氏体型不锈钢的热膨胀系数是低碳钢和高铬系不锈钢的1.5倍；导热系数约是低碳钢的1/3，而高铬系不锈钢的导热系数约是低碳钢的1/2；比电阻是低碳钢的4倍以上，而高铬系不锈钢是低碳钢的3倍。这些条件加上金属的密度、表面张力、磁性等条件都对焊接条件产生影响。

马氏体型不锈钢一般以13%Cr钢为代表。它进行焊接时，由于热影响区中被加热到相变点以上的区域内发生a-r（M）相变，因此存在低温脆性、低温韧性恶化、伴随硬化产生的延展性下降等问题。因而对于一般马氏体型不锈钢焊接时需进行预热，但碳、氮含量低的和使用r系焊接材料时可不需预热。焊接热影响区的组织通常又硬又脆。对于这个问题，可通过进行焊后热处理使其韧性和延展性得到恢复。另外碳、氮含量低的牌号，在焊接状态下也有一定的韧性。

铁素体型不锈钢以18%Cr钢为代表。在含碳量低的情况下有良好的焊接性能，焊接裂纹敏感性也较低。但由于被加热至900℃以上的焊接热影响区晶粒显

不锈钢焊接工艺

不锈钢焊接工艺要点和注意事项

0 概述

不锈钢最常用的焊接方法是手工焊（MMA），其次是金属极气体保护焊（MIG/MAG）和钨极惰性气体保护焊（TIG）。

焊前准备：

（1）4mm以下的厚度不用开破口，直接焊接，单面一次焊透。

（2）4到6 mm厚度对接焊缝可采用不开破口接头双面焊。

（3）6 mm以上，一般开V或U，X形坡口。

其次：对焊件，填充焊丝进行除油和去氧化皮。以保证焊接质量。

焊接参数：包括焊接电流，钨极直径，弧长，电弧电压，焊接速度，保护气流，喷嘴直径等。

（1）焊接电流是决定焊缝成形的关键因素。通常根据焊件材料，厚度，及坡口形状来决定的。

（2）焊极直径根据焊接电流大小决定，电流越大，直径也越大。

（3）焊弧和电弧电压，弧长范围约0.5到3mm，对应的电弧电压为8~10V。

（4）焊速：选择时要考虑到电流大小，焊件材料敏感度，焊接位置及操作方式等因素决定。

1 手工焊（MMA）：

手工焊是一种非常普遍的、易于使用的焊接方法。电弧的长度靠人的手进行调节，它决定于电焊条和工件之间缝隙的大小。同时，当作为电弧载体时，电焊条也是焊缝填充材料。

这种焊接方法很简单，可以用来焊接几乎所有材料。对于室外使用，它有很好的适应性，即使在水下使用也没问题。在电极

不锈钢管尺寸对照表(美标ANSI-日标JIS-德标DIN-英标BS-韩标KS) Dimensions for ASME/ANSI Standards Nominal pipe Size(NPS) 8 1/4 13.7 10 3/8 17.1 15 1/2 21.3 20 3/4 26.7 25 1 33.4 0.54 0.675 0.84 1.05 1.32 1.66 1.90 2.38 2.88 3.50 4.00 4.50 5.56 6.62 8.62 10.75 12.75 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 Outside Diameter Unit:mm B16.9 B16.28 B36.10 Nominal Wall Thickness Sch5s SCH10S Sch20 Sch30 Sch40 STD Sch80 XS - - 1.65 1.65 - - - - - - - - - - - - - - Sch160 XXS - - 1.85 2.24 2.24 3.02 3.02 - 1.85 2.31 2.31

不锈钢管尺寸对照表(美标ANSI-日标JIS-德标DIN-英标BS-韩标KS) Dimensions for ASME/ANSI Standards Nominal pipe Size(NPS) 8 1/4 13.7 10 3/8 17.1 15 1/2 21.3 20 3/4 26.7 25 1 33.4 0.54 0.675 0.84 1.05 1.32 1.66 1.90 2.38 2.88 3.50 4.00 4.50 5.56 6.62 8.62 10.75 12.75 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 Outside Diameter Unit:mm B16.9 B16.28 B36.10 Nominal Wall Thickness Sch5s SCH10S Sch20 Sch30 Sch40 STD Sch80 XS - - 1.65 1.65 - - - - - - - - - - - - - - Sch160 XXS - - 1.85 2.24 2.24 3.02 3.02 - 1.85 2.31 2.31

第一章 材料的焊接性分析

奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢种，生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70%，该类钢是一种十分优良的材料，有极好的抗腐蚀性和生物相容性，因而在化学工业、沿海、食品、生物医学、石油化工等领域中得到广泛应用。

本次课设题目(单晶炉副炉室的焊接)中的各部件材料是：304L（00Cr19Ni10）（包括上法兰、下法兰、内炉筒）； 1Cr18Ni9Ti(包括外炉筒、水咀座)；且它们都是18-8型奥氏体不锈钢。是奥氏体不锈钢的基本钢种。 1 奥氏体不锈钢的焊接特点

奥氏体不锈钢是石油化工生产中应用最为广泛的金属材料之一，其焊接

性能良好，但在焊接过程中也容易产生不少问题，主要表现为以下几种：

① 晶间腐蚀

奥氏体不锈钢焊接件容易在焊接接头处发生晶间腐蚀，根据贫铬理论，

其原因是焊接时焊缝和热影响区在加热到450～850℃温度范围停留一定时间的接头部位，在晶界处析出高铬碳化物（Cr23C6），引起晶粒表层含铬量降低，形成贫铬区，在腐蚀介质的作用下，晶粒表层的贫铬区受到腐蚀而形成晶间腐蚀。这时被腐蚀的焊接接头表面无明显变化，受力时则会沿晶界断裂，几乎完全失去强度。

为防止和减少焊接接头处的晶间腐蚀，一般采取的防止措施有： （

吉林省神力重型起重机制造有限公司企业标准

QJ/

不锈钢焊接工艺规程

编制：刘松涛

审核：

批准：

2008-4-01发布 2008-05-01

实施

吉林省神力重型起重机制造有限公司发布

QJ/

1.范围

本标准规定了不锈钢及其异种钢间焊条电弧焊及埋弧自动焊对焊工的要求，焊接材料

的选用，焊接工艺的要求，焊缝返修、检验等。

本标准适用于不锈钢及其异种钢间焊条电弧焊及埋弧自动焊。

2.规范性引用文件

下列文件种的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡式注日期的引用文件，

其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据

本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡式不注日期的引用文件，

其最新版本适用于本标准确性。

JB4709-200 《钢制压力容器焊接工艺规程》

QJ/《压力容器焊缝返修工艺规程》

QJ/《压力容器焊缝坡口的基本形式和尺寸》

QJ/《手工钨极氩弧焊接工艺规程》

QG/《焊工号打印位置规定》

QG/《焊接材料管理标准》

3.基本要求

本标准若与JB4709-2000焊接工艺与图样要求相抵触时，则按JB4709-2000焊接工艺

或图样要求执行。

4.焊工

凡进行不锈钢压力容器

奥氏体不锈钢板材的焊接工艺设计

奥氏体不锈钢304具有非常好的塑性和韧性，这决定了它具有良好的弯折、卷曲和冲压成型性，因而便于制成各种形状的构件、容器或管道。奥氏体不锈钢韧性、塑性好，焊接时不会发生淬火硬化，尽管其线膨胀系数比碳钢大得多，焊接过程中弹塑性应力应变量很大，却极少出现冷裂纹；尽管有很强的加工硬化能力，由于焊接接头不存在淬火硬化区，即使受焊接热影响而软化的区域，其抗拉强度仍然不低。

304钢的热胀冷缩特别大所带来的焊接性问题主要有两个：一是焊接热裂纹，这与奥氏体不锈钢的晶界特性和对某些微量杂质如硫、磷等敏感有关；二是焊接变形大。

1 焊前准备

基于以上的种种考虑，所采用的焊接设备、焊接评定用材料、试板坡口型式等如下。 1.1 焊接设备

设备选用日本产（OTC）P-300交直流氩弧焊机，焊接电源为直流陡降外特性，由2只流量计来控制正面和背面的保护气体。 1.2 焊接评定用材料

对厚度为4mm的304板进行焊接工艺试验。其化学成分和机械性能列于表1；填充金属用ER308L的焊丝，其化学成分和机械性能见表2；焊接用保护气体分析见表3。

表1 304化学成分（％）和机械性能

摘要：当今随着石油、化工、医药及其他工业的不断发展，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的应用，在工业的应用上成逐年上升的趋势。然而在工作中，我们常常遇到晶间腐蚀，应力腐蚀，过热裂纹等问题。我们通过分析不锈钢的分类和不锈钢在生活中的应用，再谈及奥氏体不锈钢的的焊接性分析，指出晶间腐蚀、热裂纹、应力腐蚀开裂、焊缝成形不良等是焊接时易出现的问题。可从制定合理的焊接工艺，包括焊条选择、焊接工艺参数、焊后处理等方面确保奥氏体不锈钢的焊接质量。

关键词：奥氏体不锈钢 焊工艺 质量缺陷 质量控制

1

西安理工高等技术学院毕业设计

目录

摘要 ............................................................. 1 一． 奥氏体不锈钢 ................................................ 4

（一）奥氏体不锈钢的定义 ..................................... 4 （二）奥氏体不锈钢的型号 ..................................... 4

不锈钢焊接钢管标准对照表

不锈钢无缝钢管标准对照表

0cr18Ni9 00Cr19Ni10 牌号 0Cr25Ni20

1Cr18Ni9Ti 0Cr18Ni10Ti

0cr18Ni9 00Cr19Ni10 0Cr17Ni12Mo2 0Cr18Ni11Nb ≥175;≥205

1Cr18Ni9Ti 0Cr18Ni10Ti 0Cr18Ni12Mo2Ti 0Cr19Ni13Mo3

TP304 TP316 TP317 TP347

TP304L TP316L TP317L TP310H* TP321H△

TP304 TP316 TP317 TP347

TP304L TP316L TP317L TP31

0H* TP321H△

SUS 304TB SUS 316TB SUS 317TB SUS 310TB SUS 321TB SUS 321HTB* ≥177;≥206 ≥481;≥520 ≥27;≥35

SUS 304LTB SUS 316LTB SUS 317LTB SUS 310STB SUS 347TB

0Cr18Ni12Mo2Ti 0Cr25Ni20

0Cr17Ni12Mo2 0Cr19Ni13Mo3 0Cr18Ni11Nb 1Cr18Ni11Ti*

00Cr17Ni14Mo2

以后有316L的焊接件一定要按此工艺执行。焊工资质需由《奥氏体不锈钢合格证》。

316L 不锈钢管道焊接工艺

1.焊接准备

1.1焊接方法:根据不锈钢的焊接特点，应尽可能减小热输入量，一般采用手工电弧焊、钨极氩弧焊两种方法，Φ＞100 mm的采用氩弧焊打底加电弧焊填充盖面。Φ≦100 mm且壁厚小于5mm的管道采用全用氩弧焊，壁厚大于等于5mm的管道采用氩弧打底，电弧焊填充盖面。 1.2电焊机:由于不锈钢焊接易产生引弧夹钨和收缩气孔需要配备高频引弧和电流衰减特性的专用氩弧焊机。

1.3焊材:焊丝采用Φ2.5/PP-TIG316L，焊条采用:Φ2.5-3.2/A022，使用前焊丝表面去除氧化层和油污使用丙酮或酒精揩干净；焊条应200-250 ℃烘干1h，存放保温筒内随取随用。

1.4焊接电流:不锈钢导热效率低，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%，密度大于碳钢，因此焊接电流应小于碳钢焊接电流。手工电弧焊时焊机采用直流反接，氩弧焊时采用直流正接。在焊接打底层应尽量采用小直径焊材，小电流，降低焊接线能量，提高熔敷金属的流动性。因不锈钢导热性能差，故此应选用小电流避免焊条焊接过程中焊芯发红，药皮中气体保护成分过热挥发，造