316l不锈钢管道焊接工艺

316L不锈钢管道焊接工艺

焊接工艺

(1)焊接方法：由于现场多数为不锈钢管道，且大小不一，根据不锈钢的焊接特点，尽可能减小热

输入量，故采用手工电弧焊、氩弧焊两种方法，d >0159 mm的采用氩弧焊打底，手工电弧焊盖面。d三①159 mm 的全用氩弧焊。焊机采用手工电弧焊/氩弧焊两用的WS7 —400逆变式弧焊机。

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(2)焊接材料：奥氏体不锈钢是特殊性能用钢，为满足接头具有相同的性能，应遵循等成分”原则选择焊接材料，同时为增强接头抗热裂纹和晶间腐蚀能力，使接头中岀现少量铁素体，选择

HooCr19Ni12Mo2 氩弧焊用焊丝，手弧焊用焊条CHSO22作为填充材料，其成分见表1和表2。

表1焊丝

化学成分(

表2焊条

(3)焊接参数。奥氏体不锈钢的突出特点是对过热敏感，故采用小电流、快速焊，多层焊时要严格控制层间温度，使层间温度小于60 C。具体参数见

表3。

焊接参数

表

(4 )坡口形式及装配定位焊。坡口形式采用V形坡口，由于采用了较小的焊接电流，熔深小，因而坡口的钝边比碳钢小，约为0-0.5 mm，坡口角度比碳钢大，约为65° - 700。，其形式见图I。

图1坡口形式

65°-70C

图】坡口形式

因不锈钢热膨胀系数较大，焊接时产生较大的焊接应力，要求采用严格的定位焊。对于d三①89 mm的管采用两点定位，d=O 89-①219 mm采用三点定位，d三219 mm的采用四点定位；定位焊缝长度6-8 mm。

(5)焊接技术要求:

①手工电弧焊时焊机米用直流反接，氩弧焊时米用直流正接；

②焊前应将焊丝用不锈钢丝刷刷掉表面的氧化皮，并用丙酮清洗；焊条应在200-250 C烘干1h，随取随用；

③焊前将工件坡口两侧25 mm范围内的油污等清理干净，并用丙酮清洗坡口两侧

25 mm范围；

④氩弧焊时，喷嘴直径①2 mm ,钨极为钵钨极，规格①2.5 mm ；

⑤氩弧焊焊接不锈钢时，背面必须充氩气保护，才能保证背面成形。采用在管道内局部充氩的方法，流量为5-14L/min，正面氩气流量为12 一13L/min 。

打底焊时焊缝厚度应尽量薄，与根部熔合良好，收弧时要成缓坡形，如有收弧缩孔，应用磨光机磨掉。必须在坡口内引弧熄弧，熄弧时应填满弧坑，防止弧坑裂纹。

由于该不锈钢为奥氏体不锈钢，为防止碳化物析出敏化及晶间腐蚀，应严格控制层间温度和焊后冷却速度，要求焊接时层间温度控制在60C以下，焊后必

须立即水冷，同时采用分段焊接。具体分段方法见图2。这种对称分散的焊接顺序，即可增大接头的冷却速度，又可减小焊接应力。

图2不同管径分段焊接示意图

图2不同符檯分段炸接示耘图

外观检查无气孔、焊瘤、凹陷及咬边等缺陷，成形良好。

(2 )对试件进行拉伸、弯曲试验，各项力学性能指标均满足要求，未发现 未熔合和裂

纹等缺陷。

(3 )宏观金相检验，发现焊道熔合良好，熔深为 1-1.5 mm 。微观金相检

验，其母材及热影响区都是全奥氏体组织，焊缝金属为奥氏体十铁素体( 4%)

组织，完全满足抗晶间腐蚀和抗脆化的要求，经煤化公司现场施工

，保证了焊 接工程质量。

1根据不锈钢的焊接特点，尽可能减小热输入量，一般采用手工电弧焊、氩弧焊两

种； 2焊接参数。奥氏体不锈钢的突出特点是对过热敏感， 故采用小电流、

快速焊，多层焊时要严格控制层间温度，使层间温度小于 60 C 。 3因不锈钢热膨胀系数较大，焊接时产生 较大的焊接应力，要求采用严格的定位焊。 对于d W ①89 mm 的管采用两点定位，d=Q 89-①219 mm 采用三点定位，d 仝219 mm 的采用四点定位； 定位焊缝长度6-8 mm 。

4打底焊时焊 缝厚度应尽量薄，与根部熔合良好，收弧时要成缓坡形，如有收弧缩孔，应用磨光机磨掉。

必须在坡口内引弧熄弧，熄弧时应填满弧坑，防止弧坑裂纹。

5外 观检查无裂纹、气孔、焊瘤、凹陷及咬边等缺陷

以我加工不锈钢的经验， 不锈钢比一般碳钢较软、 韧性大，切削时不容易断削，容易产生刀 瘤而引致烧刀，由于韧，刀具的角度比一般的相对要锋利一点，适宜快速切削。

聂福全

在采取钻、铰、镗工艺加工一些奥氏体组织及马氏体组织不锈钢材料如

1Cr18Ni9Ti 、2Cr13 孔时，加工过程中会出现刀具磨损加快、

加工表面完好性差、切屑排除困难等共性问题，严 重影响了此类材料零件的加工质量、

生产周期及加工成本。按照金属工艺学、金属切削原理 等理论对上述材质加工难点进行分析，

摸索出一套行之有效的不锈钢材料钻、 铰、镗加工工

艺。 不锈钢材料加工难点分析

不锈钢材料加工难点主要有以下几个方面:

1. 切削力大，切削温度高

该类型材料强度大，切削时切向应力大、塑性变形大，因而切削力大。此外材料导热性

极差， 造成切削温度升高， 且高温往往集中在刀具刃口附近的狭长区域内， 从而加快了刀具 的磨损。- 2结果

(1 ) 屆伞旳尬时5$219 mm

也出2円mnn

2. 加工硬化严重

奥氏体不锈钢以及一些高温合金不锈钢均为奥氏体组织，切削时加工硬化倾向大，通常

是普通碳素钢的数倍，刀具在加工硬化区域内切削，使刀具寿命缩短。

3. 容易粘刀

无论是奥氏体不锈钢还是马氏体不锈钢均存在加工时切屑强韧、切削温度很高的特点。当强韧的切屑流经前刀面时，将产生粘结、熔焊等粘刀现象，影响加工零件表面粗糙度。

4. 刀具磨损加快

上述材料一般含高熔点元素、塑性大，切削温度高，使刀具磨损加快，磨刀、换刀频繁，从而影响了生产效率，提高了刀具使用成本。 b 一_

不锈钢零件加工工艺

通过上述加工难点分析，不锈钢的加工工艺及相关刀具参数设计与普通结构钢材料应具

有较大的不同，其具体加工工艺如下：―……

1•钻孔加工i…

在钻孔加工时，由于不锈钢材料导热性能差，弹性模量小，孔加工起来也比较困难。解决此类材料的孔加工难题，主要是选用合适的刀具材料，确定合理的刀具的几何参数以及刀具的切削用量。钻削上述材料时，钻头一般应选用W6Mo5Cr4V2Al 、W2Mo9Cr4Co8 等材质的钻头，这些材质钻头缺点是价格比较昂贵，而且难以采购。而采用常用的W18Cr4V 普通标准高速钢钻头钻孔时，由于存在顶角较小、切屑太宽而不能及时排出孔外、切削液不能及时冷却钻头等缺点，再加上不锈钢材料导热性差，造成集中在刀刃上的切削温度升高，容易导致两个后刀面和主刃烧伤及崩刃，使钻头的使用寿命降低。

（1 ）刀具几何参数设计在采用W18Cr4V 普通高速钢钻头钻孔时，切削力及切削温度均集中在钻尖上，为提高钻头切削部位的耐用度，可以适当增大顶角角度，顶角一般选135。〜140 °顶角增大也将使外缘前角减小，钻屑变窄，以利于排屑。但是加大顶角后，钻头的横刃变宽，造成切削阻力增大，因而必须对钻头横刃进行修磨，修磨后横刃的斜角为47°〜55°，横刃前角为3°〜5°，修磨横刃时，应将切削刃与圆柱面转角处修磨成圆角，以增加横刃强度。由于不锈钢材料弹性模量较小，切屑层下的金属弹性恢复大，加之加工过程中加工硬化严重，后角太小会加快钻头后刀面的磨损，而且增加了切削温度，降低钻头的寿命。因此须适当加大后角，但后角太大，将使钻头的主刃变得单薄，减小了主刃的刚性，所以后角应以12°〜15°为宜。为使钻屑变窄，利于排屑，还需要在钻头两个后刀面上开交错分布的分屑槽。

( 2 )切削用量选择钻削时，切削用量的选择应从降低切削温度的基本点出发，因为

高速切削将会使切削温度升高，而高的切削温度将加剧刀具磨损，因而切削用量中最重要的是选择切削速度。一般情况下，切削速度以12〜15m/min 较为合适。进给量对刀具寿命影响较小，但进给量选择太小将会使刀具在硬化层内切削，加剧磨损；而进给量如果太大，又