Avesta-904L

A VESTA 904L的焊接方法
索引：
一、材料简介和标准
二、成型、热处理和机加工
三、焊接接头设计
四、焊接接头的制备
五、焊前预热、焊后热处理
六、钨极氩弧焊
七、熔化极气体保护焊
八、焊条电弧焊
九、埋弧焊
十、焊接变形
十一、油污、熔渣和氧化物去除方法
十二、技能、检测和质量保证
一、材料简介和标准
Avesta 904L是一种低碳高合金的奥氏体不锈钢材料。

该钢种是用于非氧化性溶液例如硫酸而发展起来的，同时也适用于中性的含氯（易产生点蚀）环境和一些易发生缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂的环境中。

Avesta 904L是一种单相奥氏体不锈钢，有良好的焊接性能。

由于其含钼高，又有专门设计的含杂质较低的焊材，所以尽管填充金属为单相奥氏体，但是却能够避免焊接过程中出现热裂纹。

Avesta 904L 符合以下标准：SS2562, DIN1.4539, ASTM N08904和NFZ1 NCDU25-20。

Avesta 904L 还应符合以下产品标准：
瑞典国家职业安全和健康委员会，VDTüV WB421, ADW2, ASTM B625, ASME SB625, ASTM B649, ASTM B673, ASME SB-673, ASTM B674, ASME SB-674, ASTM B677, ASME SB-677。

二、成型、热处理和机加工
热成型：
这种材料易于热成型，但是一定要注意将热成型温度控制在950–1200℃之间。

过高的温度将会降低钢的成型能力，而使加热范围内的成型速度加快。

如果最终的成型是在重结晶温度例如900℃以上进行，然后进行快速冷却，那么成型后一般没有必要进行热处理。

使热成型的工件整体达到该温度也是很重要的。

而在工件局部加热或局部缓冷的情况下，成型后有必要进行热处理。

冷成型：
904L有非常好的冷成型特性。

冷弯、冲压以及结合其它的成型如复杂的深冲等方法都可用于产品制造中。

冷成型的程度和工件最终的工况决定了成型后的工件是否需要退火，例如有应力腐蚀开裂的情况下就需要退火处理。

热处理：
Avesta 904L 在加热到1100—1150℃时进行淬火软化处理，随后加速冷却。

为使厚板快速冷却，必要时采取水加速冷却的方式进行冷却。

机加工：
和其它的奥氏体钢一样，904L韧性好，易产生加工硬化。

在加工的时候必须考虑这一点。

若选择合适的机加工方法加工参数，这种材料完全可以获得满意的机加
工效果。

三、焊接接头设计：
接头设计时基于能焊透而不会烧穿的考虑，图1—8给出了推荐用于904L 不同接头的设计型式。

如果材料厚度大于12㎜，可实施双面焊，接头型式参考3—5所示的对称形式。

打底焊可选用钨极氩弧焊或焊条电弧焊焊接。

若选用钨极氩弧焊，在定位焊时背面使用保护气体。

焊条电弧焊打底焊道的根部焊后要清理干净，见第6页说明。

根据母材的厚度、焊接位置和清根的可达性，可选择的焊条直径范围为Φ2.5—3.5㎜。

接头类型1 用于单面和双面焊条电弧焊。

若能进行双面焊，则该类型坡口也可用于GMAW(MIG)。

接头类型2 用于单面GTAW,背面应使用保护气。

接头类型3 用于厚板的焊条电弧焊或是GMAW(带根部间隙)。

如果选用焊条进行向上立焊，根部间隙可增至3㎜，便于定位焊后根部打磨的来回操作。

接头类型4 用于大厚板的焊接。

焊接时从使填充金属量和焊接变形量最小两个方面考虑，应采用U型坡口。

该接头类型适用于焊条电弧焊和GMAW。

接头类型5 用于埋弧焊的焊接。

在接头反面焊接之前要进行打磨以便焊透。

接头类型6 这是一种常用的全焊透角接接头型式。

为保证焊透，须用SMAW或GMAW等方法进行定位焊。

接头类型7 用于管子的焊条电弧焊。

为了便于定位焊后在仰焊位置施焊，可将单V型坡口开成单U型。

接头类型8 用于管子的TIG焊。

这种接头类型略不同于常推荐用于管子TIG焊的接头型式，因为904L采用那种接头形式很难保证全焊透。

应避免过大的摆动幅度导致熔池加宽。

否则会引起大的热输入量和造成过大的应力。

在选择接头类型的时候要考虑以下几点：
—保证母材焊透
—利于焊工密切关注熔池成型过程
—接头的设计还需使焊工能在背面充分进行气体保护，根部焊接缺陷会引起材料腐蚀，还会降低焊接接头的机械强度
四、焊接接头的制备和清理
通常在焊接所有不锈钢之前都要进行接头及其附近表面的清理工作。

杂质、油污和油漆会导致焊接缺陷。

打磨后的碎屑容易造成未熔合，必须去除。

常用丙酮和稀料等溶剂来清理。

制备接头最简单的方法是金属切割法，若操作仔细的话，手工打磨也可得到好的效果。

接头设计应参照图1—8。

接头制备时如果产生很大的误差，会使焊接区厚度不同，焊接时易出现问题。

同样，定位焊后使坡口间隙大小相同同样也很重要。

五、焊前预热和焊后热处理
Avesta 904L 焊前一般不需要预热。

但是为防止坡口和焊缝中水分的冷凝，在室外低温环境下焊接时有时也可进行焊前预热。

在这种情况下接头和附近区域的加热要特别慎重，均匀加热极为重要，同时还要避免局部加热温度超过100℃，否则会由于碳的析出而引起晶间腐蚀。

一般情况下904L无需进行焊后热处理，如因一些原因需要的话，焊后热处理温度范围为1100—1150℃，随后进行加速冷却。

六、钨极氩弧焊
1、设备
GTAW焊又称为钨极氩弧焊（TIG），有手工焊和自动焊两种焊接方法。

应采用恒流特性电源，电源最好配有高频引弧装置和电源衰减无级调节装置。

使用钨极氩弧焊焊接时应该用直流正接法焊接，钨极接负极。

直流反接会造成电极很快烧损。

2、填充金属的选择和焊接技术的选择
非熔化电极应符合AWS标准A5.12中EW分类Th-2(含2％钍钨极)的要求。

AVESTA904L填充金属要符合DIN8556W.-Nr1.4519和瑞典材料标准20.255L Cu,同时经TÜV认可。

钨极氩弧焊时为得到理想的电弧，一般将钨极端部打磨成30°—60°的小平台形状。

对自动钨极氩弧焊来说，端部角度对熔深会有一定的影响。

实际焊前应通过简单的试焊来确定所选电极是否合适。

904L与低合金钢相焊或904L与碳钢相焊时通常采用Avesta P5(AWS ER 309Mo)焊丝，当板较薄或当904L与不锈钢相焊，可采用904L焊丝。

在某些苛刻条件下如含氯环境中，推荐使用超合金Avesta P12。

3、熔池保护
钨极氩弧焊的熔池是通过由焊枪流出的惰性气体的保护来防止被空气氧化的。

通过焊枪上的喷嘴可以尽量降低惰性气体的紊流和空气的侵入。

选择合适的操作方法以保证有充分的惰气保护，而在焊接电弧引燃前几秒和熄灭后至少5秒时间内要继续通保护气。

如果保护气流量太小，熔池就得不到充分的保护；而如果保护气流量太大的话，保护气体发生紊流会导致空气进入熔池。

对整个根部焊道来说，不管接头类型如何，接头的背面都需
要充氩气保护。

要求使用100％的氩气，在有杂质的情况下也要保证纯度不低于99.95％。

钨极侧保护气体的流量约为12—18L/min(正常喷嘴为5—8L/min)，背面保护气流量约为2—20L/min,具体视根部保护区的体积大小而定。

焊接开始之前，封闭的保护区域至少应吹洗7次。

因为比空气重，所以氩气应从底部送入，从顶部送出。

从冶金方面考虑，保护气体中不能添加氧气和二氧化碳，在某些情况下可在保护气中加入一些氦气。

为确保焊接区域得到纯净、干燥的保护气，应该定期检查水冷式焊枪的O 型密封圈和通气软管。

4、GTAW(钨极氩弧焊)焊接技术
装配定位焊和打底焊时，应选择图1—8中的坡口型式，并注意坡口表面的加工、钝边的加工、破口的对中、根部间隙以及垫板的安装，确保定位焊和打底焊时背面能充分充氩气。

必须始终在坡口内引弧，接头内任何引弧留下的焊疤必须仔细打磨去除。

定位焊应有合适的长度和间距，并采用纯氩气保护。

打底焊时应该采用904L 焊丝并且选择适合的保护气流量。

在实际的根部打底焊道的始末位置应该没有定位焊道。

为了防止由于定位焊道引起的打底焊道开裂，焊工在每段定位焊道前中断打底焊道的焊接，使用砂轮机将整个定位焊道磨出或将定位焊道的始末位置磨出来缩短定位焊道。

还要保证根部间隙的宽度以防收缩。

在下一焊道填丝焊接之前，根部焊道的始末位置都要打磨掉。

而且层间温度不能高于100℃。

坡口应选用直径为Φ1.6、Φ2.0或是Φ2.4㎜的904L 焊丝来填满，同时采用100％的纯氩气做保护气体。

通常钨极氩弧焊在平焊位置焊接时效果最好，但立焊时也能达到好的效果，这时要尽可能的使焊枪在
垂直于工件的方向上靠近母材。

由于材料的热膨胀系数大，热导率低，大量热量聚集在焊缝区，会产生很大的收缩应力，而有可能使工件变形，或在受拘束的工件中产生热裂纹。

因此热输入量应控制在1.5J/㎜之内，且层间温度不超过100℃。

若焊枪在垂直方向上距工件过远，则会使空气侵入保护气体。

要始终保持焊丝干净，不用的时候要存放在密闭的容器内。

焊后通过仔细打磨去除高温氧化色、飞溅和熔渣，在适当的时间内去除氧化色时尽可能用细的研磨剂。

也可以使用粒度为75—100微米的碱石灰做研磨剂。

禁止用碳钢丝刷来清洁。

这些措施主要是为防止工件表面发生铁离子污染，在强氯化物溶液中，受污染的表面有可能会成为发生点蚀的起始部位。

去除表面氧化色的另一种方法是可采用酸洗膏或进行钝化处理，随后用清水彻底冲洗。

七、熔化极气体保护焊
1、设备
通常称为MIG焊，采用恒压特性电源，电源外特性可调，带可调电感控制或有脉冲电流功能。

可提供三种电弧过渡型式：
a) 短路过渡
电源必须可单独调节外特性，且有次级电感控制。

短路过渡型式可焊厚度在3㎜以内。

该型式常出现在焊接热输入量较低的情况下，它对于热输入量过大就会造成变形的薄板的焊接很有用，同时也适用于全位置的焊接。

b)脉冲电弧过渡
该过渡型式需要两个电源，两个调节范围各用一个，切换电源可以产生
脉冲输出，当电流值调到最大时，属喷射过渡范畴，当电流值最小时，属熔滴过渡范畴。

该过渡方式具有喷射过渡的所有优点，再加上热输入量是可调的，这使它用于全位置的焊接。

c)喷射过渡
喷射过渡伴随大的热输入量而出现，但其电弧稳定性好，焊接熔敷率高，这种过渡型式通常只限于平焊位置焊接。

GMAW应采用直流反接法进行焊接。

2、填充金属的选择、熔池保护和焊接技术
熔化极气体保护焊采用连续送进的实芯焊丝作为熔化电极，焊丝通常盘状缠绕，通过自动送丝装置送入焊枪。

904L是经TÜV认可的焊丝。

用MIG焊焊接Avesta904L时，用氦气含量较高的气体做保护气效果最好。

对平焊或是基本处于平焊位置的焊接，建议用含70％的氦气和30％的氩气的混合气体做保护气，混合气体中氦气的比例太高的话熔滴不能进行喷射过渡，而是熔滴过渡。

也可用含69％氩气、30％氦气和1％氧气的混合气体做保护气体。

此时可以得到全熔滴过渡。

这种保护气体在短弧焊时的效果比含70％氦气和30％氩气做保护气时的要好。

短弧焊可用于3㎜以下薄板的打底焊以及全位置焊接。

氦气做保护气时会比氩气或氩气—氧气做保护气时在焊道两边形成更多的烟垢，用刷子易去除这些烟垢。

为得到良好的焊接性能，可选用氦气的混合气体做保护气来得到短路过渡型式的电弧，此时可能有必要减小电感。

氦气做保护气时的另一个效果是得到较深的熔深，焊工在薄板焊接时必须考虑这一问题。

应定期检查焊枪中的O型密封圈以及焊接气管，不管那种焊接位置，都
要避免在空气吸入的情况下进行焊接。

熔滴过渡用70He/30Ar做保护气，流量为13—18L/min时典型的焊接参数：
焊丝直径电流（A）电压(V)
1.0㎜ 160—210 27
1.2㎜ 200—260 28
短路过渡用69Ar/30He/1O2 做保护气，流量为11—15L/min时典型的焊接参数：
焊丝直径电流（A）电压(V)
1.0㎜ 80—140 18—21
1.2㎜ 100—160 19—22
TIG焊接热输入的上限值为1.5KJ/㎜，层间温度最大不能超过100℃。

3、焊接技术
焊接接头按图1—8中的型式来制备，装配定位焊和打底焊时，为确保氩气的保护效果，还应注意坡口表面的加工、钝边的加工、坡口的对中、根部间隙以及垫板的安装。

引弧必须始终在坡口内进行，定位焊应有合适的长度和间距，并采用常用气体做保护。

打底焊时应该采用904L焊丝并且选择适合的保护气流量。

在实际的根部打底焊道的始末位置应该没有定位焊道。

为防止由于定位焊道引起的打底焊道开裂，焊工在每段定位焊道前中断打底焊道的焊接，使用砂轮机将整个定位焊道磨出或将定位焊道的始末位置磨除来缩短定位焊道。

还要
保证根部间隙的宽度以防收缩。

在下一焊道填丝焊接之前，根部焊道的始末位置都要打磨掉。

而且层间温度不能高于100℃。

坡口应选用直径为Φ1.0、Φ1.2或是Φ1.6㎜的Avesta904L焊丝来填满，同时采用100％的纯氩气做保护气体。

MIG焊一般在平焊位置焊接时效果最好，但立焊时也能达到好的效果，这时要尽可能的使焊枪在垂直于工件的方向上靠近工件，若离得太远，会使空气侵入保护气。

焊丝和导电嘴要始终保持清洁，焊丝不用时要存放在密闭的容器中。

焊后通过仔细打磨去除高温氧化色、飞溅和熔渣，在适当的时间内去除氧化色时用尽可能细的研磨剂。

也可以使用粒度为75—100微米的碱石灰做研磨剂。

禁止用碳钢丝刷来清洁。

这些措施主要是为防止工件表面发生铁离子污染，在强氯化物溶液中，受污染的表面有可能会成为发生点蚀的起始部位。

去除表面氧化色的另一种方法是采用酸洗膏或进行钝化处理，随后用清水彻底清洗。

八、焊条电弧焊
1、设备
焊条电弧焊通常又称为手工电弧焊，采用恒流特性的焊接电源。

2、焊条的选择及使用
焊条电弧焊采用的是可熔化电极，它是在焊芯的外面涂了一层药皮，药皮可使电弧稳定燃烧，在熔滴过渡时能保护熔池金属，它还能在凝固时对熔池起到保护作用。

Avesta904L AC/DC和904L-PW AC/DC焊条符合DIN8556，W.-Nr.1.4519,NFA81-343和瑞典材料标准E20.25.5LCu。

焊条供货时盛装在密封的容器内，否则会因为焊条药皮潮湿而产生焊接
气孔。

焊条盒一旦打开，焊条应存放在100℃以上的烘干箱中，以保持药皮干燥。

随着焊条直径的增加，相应的电流也要增加，典型的手工焊参数如下表所示：
焊条直径/mm 电流/A
2.035—60
2.550—80
3.2580—110
4.0 100—150
3、焊接熔池保护
进行手工焊时，药皮反应时的气体和产生的熔渣很好的保护了熔池，为最大限度的保护熔池，操作时焊工尽量采用短弧焊接。

长弧会增大焊条与工件的距离，造成气孔产生、过分氧化和热输入量过大，会降低机械强度。

4、手工焊技术
应使用直径为Φ2.0或是Φ2.5㎜的焊条打底，直径大的焊条用来进行随后的焊道填充，引弧要始终在坡口内，接头两侧的焊瘤和飞溅应仔细打磨去除。

手工焊不适用于焊接母材厚度小于2㎜的904L。

从理想的焊接速度和经济性方面考虑，尽可能用平焊。

焊条前倾20°，熔化的填充金属宽度不大于焊条直径的2倍。

焊接时要适当调节焊接电流，以得到成形好的熔池。

在焊接下一焊道时要对前一焊道的首尾部位进行打磨，否则若有弧坑裂纹会引起点蚀。

层间温度不能高于100℃。

每层焊道的熔渣都要清楚干净。

焊后要仔细打磨去除氧化色、飞溅和熔渣，在合适的时间内去除热氧化色时尽
可能用细的研磨剂。

最好选用颗粒度为75—100微米的碱石灰做研磨剂。

禁止用碳钢丝刷进行清理。

这些措施主要是为防止工件表面受铁离子污染，在强氯化物溶液中受污染处有可能会是点蚀的起始部位。

还可利用酸洗膏或进行钝化处理来去除热氧化色，之后用清水彻底清洗。

当用手工焊打底后根部要打磨光滑，而且一定要除去焊接中产生的飞溅、熔渣和高温氧化色。

九、埋弧焊
埋弧焊焊接单相奥氏体钢时应使熔合比最小，熔宽与熔深比应为1.5：1到2：1之间。

这样可防止热裂纹产生。

推荐使用直径为Φ2.4㎜的904L焊丝和Avesta801焊剂。

焊接母材厚度大于10㎜的材料时建议在焊坡后反面之前，正面最多焊两道，可防止较大残余应力引起的细小的表面裂纹。

下表为使用直径为Φ2.4㎜的焊丝、热输入控制在1.5KJ/mm情况下的焊接参数：
焊接电流/A 电压/V 焊接速度cm/min 300—430 27—33 45—60
十、焊接变形
904L有较高的热膨胀系数和低的热导率，其控制变形的方法略有不同于一般不锈钢，实用的好办法有卡具、十字支撑架支撑、交错缝的位置要合理布置以及采用正确的焊接顺序等等。

板材在焊接前要校平、校直并装配定位焊。

十一、油污、熔渣和氧化物去除方法
可通过机械或是化学的方法（更理想的方法是两者结合）来去除材料表面的氧化物、高温氧化色。

常用的机械方法包括精磨、抛光和用75—100微米的碱石灰颗粒进行研磨。

随后进行化学清洗，但是它可以防止机械方法清理后材料受污染。

化学清洗可用20％硝酸和5％氢氟酸的稀溶液或市场上可买到的成分相近的溶液或膏体来清洗。

用稀酸溶液或膏体进行化学清洗时一定要采取正确的措施，需要有可靠的通风装置来排除烟雾。

工人工作时必须穿戴好防护服、面具和橡胶手套，而且要有合适的环保方法来处理清洗后的废液。

十二、技能、检测和质量保证
焊接904L材料的元件与焊接316L没有太大的区别。

为使焊接接头获得优良的性能，应告知焊工和相关工作人员有关单相奥氏体钢加工和焊接的注意事项。

在焊工进行正式焊接前应该有已经编制好的焊接工艺，并且焊工能够进行焊前试焊。

Avesta904L常用在一些零部件腐蚀比较严重的环境下，其焊接接头要仔细检验。

如有未熔合、未焊透、根部未清理干净、飞溅及焊瘤等缺陷必须予以修补。

适用的无损检测方法有X射线检测、着色探伤、水压试验及气密性试验。

弯曲和冲击试验可用于破坏性检测。

为了确保得到好的焊接质量，应根据焊前制定的制造及检验工艺，由培训过有经验的焊工进行焊接。