奥氏体不锈钢的焊接.ppt
06Cr19Ni10奥氏体不锈钢球罐的焊接word资料6页
06Cr19Ni10奥氏体不锈钢球罐的焊接随着我国经济的飞速发展，对各类压力容器储罐的质量要求也不断提高，压力容器储罐的制造技术也随之不断创新和进步。
扬子石化的400 m3环氧乙烷球罐是我国第一台06Cr19Ni10奥氏体不锈钢球罐，重量32 126 kg，壳体厚度12 mm，设计压力0.5 MPa，壳体内径Φ9 200 mm。
球罐属于赤道正切式支撑、混合瓣式单层球罐，由赤道带、上温带、上下极板等4带组成，共有38块球壳板，其中赤道带板16块，上温带板16块，上、下极带板各3块，对接焊缝长度约228 m，焊缝100%无损检测。
06Cr19Ni10属于奥氏体不锈钢，其组织为奥氏体（A）加3%~5%铁素体（F），具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能，用于制造压力容器储罐，既能保证储罐的使用强度，又能满足储罐对耐蚀性的特殊要求；但如果焊接材料选择不当或焊接工艺不正确，极易出现应力集中、夹渣、气孔与焊接热裂纹等缺陷。
此外，因其导热性能差，线膨胀系数大，焊接变形也较大。
1焊接性分析06Cr19Ni10不锈钢球壳板是由大连金鼎石油化工机器有限公司制造，单片球皮压制而成，化学成分及机械性能见表1。
由表1可知，其基本化学成分是C：0.044%，Cr：18%，Ni：9.05%。
其中Cr是决定不锈钢抗腐蚀性能的主要元素，因为钢中含铬就能使不锈钢在氧化介质中产生钝化现象，即在表面形成一层致密的氧化膜，从而使钢材具有抗氧化性和抗渗碳性能，并对钢材的机械性能和工艺性能都能起到很好的强化作用。
Ni与Cr配合使用时，可使金相组织由单相的铁素体变为奥氏体和铁素体双相组织，经过热处理，可以提高强度，从而使其具有更强的不锈耐蚀性和良好的形变性能。
而P、S为钢中的有害物质，含量稍高就会严重影响钢的塑性和韧性，P能够使钢产生冷脆性，S则产生热脆性。
1.1热裂纹热裂纹的产生主要是因为奥氏体不锈钢在焊接熔池结晶过程中，导热系数小、线膨胀系数比较大，容易出现晶界偏析，偏析出现的物质多为低熔点共晶和杂质，它们在结晶过程中，形成抗变形能力很低的液态薄膜，最后结晶凝固，当焊接拉应力足够大时，就会发生开裂。
不锈钢焊工培训全解课件
不锈钢MIG焊接接头缺陷及防止措施
接头耐蚀性的控制及防止措施 接头热裂纹及防止措施 接头低温和高温韧性的控制措施 焊缝中气孔的防止措施 焊缝成形差及防止措施 烧穿及防止措施 未焊透及防止措施 未熔合及防止措施 咬边及防止措施
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5.1接头耐蚀性的控制及防止措施
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1.1不锈钢材料
铁道车辆用不锈钢材料 介绍 不锈钢的物理性能和力学性能 1、物理性能 与碳钢比较。 2、力学性能 尤其是奥氏体不锈钢。
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1.1不锈钢材料
不锈钢的耐腐蚀性能 1、均匀腐蚀； 2、晶间腐蚀； （1）奥氏体不锈钢的晶间腐蚀 原因：1）碳化铬析出引起的晶间腐蚀；
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1.2焊接方法
不锈钢车体三种常用焊接方法： 电阻点焊 ：几乎大部分部件使用 TIG焊： MIG焊：
新型焊接方法：激光焊
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1.3焊接设备管理
焊接设备的定期检查 焊接设备参数的调节
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1.4焊工资质
日本标准：必须根据JIS Z3821[不锈钢焊 接技术的鉴定方法及评定标准]接受鉴定 。
属于奥氏体－铁素体双相不锈钢的材料号有EN1.4462、 EN1.4470。
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1.5焊接材料
焊丝 （等化学成分原则） 不锈钢车体焊丝的选择严格依据如下 ：
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1.5焊接材料
保护气体 MIG焊
母材为碳钢与碳钢之间的焊接时，保护气体为80 ％Ar＋20％CO2 ；
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4.1奥氏体不锈钢的焊接
TIG 薄板、修补、有特殊要求的部位。 保护气体：纯Ar、纯He或Ar、He混合气 。 电极：钍钨极、铈钨极
奥氏体不锈钢的焊接性
☺ 采用低碳焊条 ☺ 降低焊接电流 ☺ 加快焊接速度
7l Systems, LLC.
2.2 焊接热裂纹
2.2.1 焊接热裂纹
焊接热裂纹：焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷 却到固相线附近的高温区时所产生的裂纹。
最常见的是焊缝凝固裂纹，又称结晶裂纹。
8l Systems, LLC.
当奥氏体不锈钢加热至450～850℃的敏化温度区时， 钢中的碳向奥氏体组织扩散沿晶界沉淀析出Cr23C6，致使晶 界边界层含Cr量低于12％，大大降低了不锈钢的耐腐蚀性和 焊缝强度。
6l Systems, LLC.
2.1 焊接接头晶间腐蚀
2.1.3 晶间腐蚀的危害
受腐蚀部位无尺寸上的变化，甚至仍旧保持金属泽， 不易察觉 受到应力作用时会沿晶界断裂，强度几乎完全消失 是一种最危险的破坏形式
奥氏体不锈钢的焊接性
2l Systems, LLC.
报告主要内容
• 奥氏体不锈钢 一．奥氏体不锈钢的焊接性
3l Systems, LLC.
一.奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢：在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。 包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量 并加入Mo、Cu、Si、N、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni 系列钢。；
焊缝脆化产生原因和防止方法
焊缝脆化：焊缝接头在工作时，其韧性和塑性没有达 到要求，导致发生脆断的现象。低温状态下尤为明显。
焊接时过大残余应力，使得奥氏体 焊缝产生“自生硬化”现象，降低了焊缝 的塑性和韧性 焊缝中铁素体的存在 采用限制热输入的办法，可以有效 防止焊缝脆化 采用纯奥氏体焊条
奥氏体不锈钢于1913年在德国问世，在各行各业中应 用非常广泛，占不锈钢总使用量的70%；
《不锈钢焊接》课件
焊接中的质量控制
监控焊接过程中的电流、速 度和气体等参数，确保焊接 质量。
焊缝表面处理
对焊缝进行打磨、抛光等表 面处理，提高焊接质量。
非破坏性检测
使用无损检测方法，如X射线检测、超声波检测 等，对焊缝进行质量评估。
破坏性检测
通过对焊缝进行剖析、拉伸试验等破坏性检测， 评估焊接质量。
焊接安全与环保
焊接安全措施
佩戴个人防护装备、确保工作 区域通风，遵守焊接安全规范。
焊接环保措施
合理选择环保焊接材料、控制 焊接过程中的废气、废水排放。
焊接后的处理
对焊接过程中产生的废料和废 气进行妥善处理和处置。
总结
1 焊接需要注意的事项
不锈钢焊接材料
不锈钢的分类
不锈钢根据其化学成分和结构特点，可以分为多种 不同类型，如奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢等。
不锈钢焊条
用于不锈钢焊接的棒状材料，提供金属熔化和填充 焊缝的功能。
不锈钢焊丝
用于不锈钢焊接的细丝状材料，通过自动供给实现 焊接过程中的填充材料。
不锈钢保护气体
提供焊接过程中的惰性气体保护，防止焊接区域氧 化和污染。
合理选择焊接工艺和参数，进行焊前准备和焊后处理，确保焊接质量。
2 不锈钢焊接的技术难点
不锈钢焊接在操作过程中容易受到氧化、污染等因素的影响，需要注意解决技术难题。
3 不锈钢焊接的未来发展
随着科技的进步和应用需求的增加，不锈钢焊接将在领域中继续发展和创新。
《不锈钢焊接》PPT课件
欢迎来到《不锈钢焊接》PPT课件，本课程将详细介绍不锈钢焊接的概述、工 艺、材料、质量控制、安全与环保等内容。让我们一起探索这个引人入胜的 主题！
奥氏体不锈钢焊接工艺
奥氏体不锈钢焊接工艺目的：为规范焊工操作，保证焊接质量，顺利完成六月份全厂停车检修中的焊接任务。
1 奥氏体不锈钢的焊接工艺1.1 常用焊接接头形式1.2 随着不锈钢板厚度的增加，应采用夹角小于60°的V形坡口或U 形坡口。
1.2 常用奥氏体不锈钢焊条及焊丝选择序号旧牌号（GB）新牌号（GB）美标电焊条牌号氩弧焊丝1 0Cr18Ni9 06Cr19Ni10304A102H0Cr21Ni102 00Cr19Ni10 022Cr19Ni10304LA002H00Cr21Ni103 0Cr17N i12Mo2 06Cr17Ni12Mo2316A202H0Cr18Ni14MO24 00Cr17 Ni14Mo 022Cr17Ni12M31A02H00Cr19Ni12MO1.3 手工焊接焊接电流1.4 焊接方法选择厚度在2㎜以上的不锈钢板以焊条电弧焊为主；厚度小于0.5㎜的薄板不锈钢，要求用10～15A电流焊接，并采用脉冲TIG焊；对于重要承压管道要求氩弧焊打底，手工电弧焊填充、盖面。
2 奥氏体不锈钢焊接工艺要点2.1 减小热输入焊接奥氏体不锈钢所需的热输入比碳钢低20％～30％，应采用小电流、低电压（短弧焊）和窄道快速焊，采用必要的急冷措施可以防止接头过热的不利影响。
厚板焊接采用尽可能小的焊缝截面的坡口形式，如夹角小于60°的V形坡口。
2.2 防止焊缝污染为防止焊缝裂纹、力学性能改变、降低耐蚀性，焊前必须对焊接区表面进行彻底清理，清除全部碳氢化合物及其他污染物，操作时，可用砂轮抛光机、角磨机、或钢丝刷进行清理。
2.3 焊条电弧焊操作要领平焊时，弧长一般控制在2～3㎜，直线焊不做横向摆动，多层焊时，层间温度不宜过高，可待冷到60℃以下再清理渣和飞溅物，然后再焊，其层数不宜过多，每层焊缝接头相互错开。
焊缝收弧一定要填满弧坑，必要的时候使用引弧板和收弧板。
2.4 非熔化钨极氩弧焊操作要领氩气流量一般在10～30L/min,焊接时风速应小于0.5m/s，否则要有挡风设施；采用恒流直流电源，正接（钨极接负极）法焊接。
奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接
奥氏体—铁素体双相不锈钢的焊接双相不锈钢是在固溶体中铁素体相和奥氏体相各约占一半，一般较少相的含量至少也需要达到30％的不锈钢.这类钢综合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点,具有良好的韧性、强度及优良的耐抓化物应力腐蚀性能。
奥氏体一铁素体双相不锈钢的类型1.低台金型双相不锈钢00Cr23Ni4N钢是瑞典级先开发的一种低合金型的双相不锈钢，不含钼、铬和镍的含量也较低.由于钢中Cr含量23％，有很好的耐孔蚀、缝隙腐蚀和均匀腐蚀的性能,可代替308L和316L等常用奥氏体不锈钢.2.中合金型双相不锈钢典型的中合命型不锈钢有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti。
这两种钢是为了节镍,分别代替0Cr18Ni9Ti和1Cr18Ni9Ti而设计的，但比后者具有更好的力学性能，尤其是强度更高。
00Cr18Ni5Mo3Si2、00Cr18Ni5Mo3Si2Nb双相不锈钢是目前合金元素含量最低、焊接性良好的耐应力腐蚀钢种,它在抓化物介质中的耐孔蚀性能同317L相当，耐中性氯化物应力腐蚀性能显著优于普通18—8型奥氏休不锈钢，具有较好的强度-韧性综合性能、冷加工工艺性能及焊接性能，适用作结构材料。
OOCr22Ni5Mo3N 属于第二代双相不锈钢,钢中加人适量的氮不仅改善了钢的耐孔蚀和耐SCC性能，而且由于奥氏体数量的提高有利于两相组织的稳定，在高温加热或焊接HAZ能确保一定数里的奥氏体存在，从而提高了焊接HAZ的耐蚀和力学性能。
这种钢焊接性良好,是目前应用最普遍的双相不锈钢材料。
3。
高合金双相不锈钢这类双相不锈钢铬的质量分数高达25%,在双相不锈钢系列中出现最早。
20世纪70年代以后发展了两相比例更加适宜的超低碳含氮双相不锈钢，除钳以外，有的牌号还加人了铜、钨等进一步提高耐腐蚀性的元素。
4.超级双相不锈钢这种类型的双相不锈钢是指PREN。
大于40，铬的质量分数为25％和钼含量高、氮含量高的钢.双相不锈钢的耐蚀性1.耐应力腐浊性能与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢具有强度高,对晶间腐蚀不敏感和较好的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀的能力，其中优良的耐应力腐蚀是开发这种钢的主要目的。
焊工职业资格培训-奥氏体不锈钢焊接
4)不锈钢焊后热处理。奥氏体不锈钢制压力容器焊 接时，
焊接残余应力的焊后热处理。
5)采用适当的焊后处理。为增加奥氏体不锈钢 的耐蚀性．
处理。处理的方法有抛光和钝化。一般不进行消除 焊后应进行表面
钝化处理的流程为：表面清理和修补——酸洗— —水洗和中和——钝化——水洗和吹干。
知识点8、奥氏体不锈钢焊条 电弧焊焊接电流选择
2)选用双相组织的焊条，使焊缝形成奥氏体和少 量铁素体的双相组织，以细化晶粒，打乱柱状晶方 向，减少偏析严重程度。
3)选用碱性焊条和焊剂，以降低焊缝中的杂质含 量，改善偏析程度。
4)控制焊接电流和电弧电压大小，适当提高焊缝成 形系数；采用多层多道焊，避免中心线偏析，可防 止中心线裂纹。
5)采用小热输入，小电流快速不摆动焊，可减少 焊接应力。
重点内容：奥氏体不锈钢焊接时容易热裂纹，产 生热裂纹的原因之一是：单相奥氏体焊缝易形成 方向性的柱状晶组织知识点5、奥氏体不锈钢焊 接时防止热裂纹的措施
重点内容：奥氏体不锈钢焊接时容易热裂纹，防止 热裂纹的措施为：
1)严格限制焊缝中硫、磷等杂质元素的质量分数， 以减少低熔点共晶杂质。
重点内容：奥氏体不锈钢塑性和韧性很好，具有 良好的焊接性，焊接时一般不需要采取特殊的焊 接工艺措施。如果焊接材料选用不当或焊接工艺 不合理时，会降低焊接接头抗晶问腐蚀能力和产 生热裂纹等。
1)焊接接头的抗腐蚀性：奥氏体不锈钢焊接容 易造成降低焊接接头抗晶问腐蚀和应力腐蚀能力。
2)热裂纹。
3)焊接接头的脆化。常见的脆化包括475％脆化、 盯相脆化和熔合线脆化。
锈钢焊缝金属双相组织中铁素体的质量分数 控制在3％。8％(5％左右)。
知识点7、奥氏体不锈钢焊 接工艺特点
金属材焊接工艺不锈钢及焊接工艺.pptx
能力知识点1 不锈钢的类型
3．奥氏体不锈钢 室温组织为奥氏体，是在高铬不锈钢中加入适当的镍
（wNi为8％～25％）而形成的。 奥氏体不锈钢是以Cr18Ni9铁基合金为基础，在此基础上
随着用途的不同，发展了六大系列奥氏体不锈钢： 1）在0Cr18Ni9的基础上降低碳的质量分数，获得00 Cr19Ni10 等超低碳不锈钢，耐蚀性提高；在此基础上加入Mo、Cu、Ti， 获得00 Cr17Ni14Mo2、00 Cr18Ni14Mo2Cu2Ti等，抗还原性 酸的能力提高； 2）在0Cr18Ni9的基础上增加碳的质量分数，获得1Cr18Ni9等， 强度提高；
多元化高铬钢1Cr12MoWV 第5页/共104页
能力知识点1 不锈钢的类型
按组织分
奥氏体-铁素体双相不锈钢
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能力知识点1 不锈钢的类型
1．铁素体不锈钢 室温组织为铁素体，铬的质量分数ｗCr在11.5
％～32.0％的范围内。随ｗCr增加，其耐酸性能提高； 加入钼后，则可以提高耐酸腐蚀性和抗应力腐蚀的能 力。
铬镍不锈钢：ωCr=12%~30%， ωNi=6%~12% 基本类型为Cr18Ni9
成
分
分 类
铬锰氮不锈钢：节镍型奥氏体不锈钢， 基本类型为1Cr18Mn8Ni5N
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能力知识点1 不锈钢的类型
不锈钢：习惯含义，如高铬钢类1Cr13、 2Cr13
低碳超低碳铬镍钢1Cr18Ni9Ti、00Cr25Ni22Mo2
M不锈钢在退火状态下，硬度最低，可通过淬火硬化，正 常使用时回火状态的硬度又稍有下降。
F不锈钢的特点是常温塑性低。当在高温长时间加热时， 可能导致475℃脆化，σ脆性相产生或晶粒粗大等，使力学性 能进一步恶化。
奥氏体不锈钢的焊接工艺
ｅ
影 响 区达 到 敏 化 温 度 区域 （０ ～１０ ℃ ）时 ，晶 ６０ ０ ０ 分 ” 的大 原 则 ，即 焊接 材 料 的 化学 成 分 要 与母 材 相 似 ，以 满 足 焊 接 接 头 的 抗 裂性 、耐 蚀 性 等 使 用 性
能。
界上容易析 出碳化铬 ，形成贫铬晶界 ，从而导致焊 缝 的晶间腐蚀和热影响区的敏化区腐蚀 。奥氏体不
≤０．４ ≤０Ｉ０ Ｏ． ０ ｑ ５～２－ ５
（ ）焊 接 稳 定分 析 不锈 钢 底 门不 需要 焊 前预 ４
表２ 焊接参数
焊接
电流 ， 电 压 ， ，ｍ・ ｎ Ａ ｖ ｃ ｍｉ
２ ０— ２ ０ ５～ ２ ２ ５ — ８ ２ ７ ０～３５
热和焊后热处理 ，但是为了防止焊接热裂纹 、热影
（ ）焊前 准 备 ①不 锈钢 焊 接 对于 油 污 、杂 质 １ 等 非 常敏 感 ， 因此 焊 前 要 对焊 缝 周 围３ ｍｍ范 围彻 ０ 底 清 理 ，可 以 采 取 钢 丝 刷 抛 光 等 措 施 使 其 光 滑 洁 净 。 ②不 锈 钢 底 门的 材 料 以 １ ｍｍ和 １ ｍｍ厚 度 钢 ６ ２
响 区 晶粒 粗 大及 碳 化 物析 出 ，保 证 焊接 接 头 的 塑性 与 耐蚀 性 ，应 控 制较 低 的 层 间温 度 。
电弧 焊接 速度 丝直径 丝速度 气体流量 焊 送 ／ ｍｍ ／ ｍ・ ｉ０ ／ ・ ｎ ｃ ｒ ｎ Ｌｍｉ ａ
ｌ２ － ４ ０～ ６ ０ ５ ５ １ ４～ １ ８
（ ％）
Ｎｂ ＭＯ Ｃｕ Ｎ ０．５～０＿Ｏ １ ３ ≤０． ５ ≤ Ｏ ７ ７ ．５
奥 氏体不锈 钢焊接 材料 的选择要 遵循 “ 等成
表１母材与焊材化学成分 （ 质量分数）
奥氏体不锈钢薄板对接焊接工艺的制作流程
位置，调节完成后进行正式激光焊接，焊接时防止有外部气流影响焊接。
以上描述是对本技术的解释，不是对技术的限定，本技术所限定的范围参见权利要求，在不 违背本技术的基本结构的情况下，本技术可以作任何形式的修改。
b.打磨完需清理待焊接区域，用丙酮将焊接面彻底擦拭干净，焊缝区域5mm内的油污等也需
要清理干净；
(2)装夹：用夹具装夹压紧待焊接的0.3mm不锈钢薄板，具体拼接方式是两块不锈钢薄板平行 拼接，要求表面平整无错边，且焊缝处拼装间隙不得大于0.05mm；
(3)点固：在焊缝两端和焊缝中间各点固一个点，点固参数为点固功率300W、点固时间为 0.1s、离焦量为-3；
技术内容
本申请人针对以上缺点，进行了研究改进，提供一种奥氏体不锈钢薄板对接焊接工艺。
本技术所采用的技术方案如下：
一种奥氏体不锈钢薄板对接焊接工艺，包括以下步骤：
(1)焊接准备：
a.取不锈钢薄板，观察其待焊接面，要求平整无划伤，凹痕等缺陷；如果不满足要求需要用
砂纸打磨焊接面，且打磨时要注意焊接面的平行度，不可打磨成弧面；
要清理干净；
(2)装夹：用夹具装夹压紧待焊接的不锈钢薄板，具体拼接方式是两块不锈钢薄板平行拼 接，要求表面平整无错边，且焊缝处拼装间隙不得大于0.05mm；
(3)点固：在焊缝两端和焊缝中间各点固一个点，点固参数为点固功率300～500W、点固时 间为0.1～0.3s、离焦量为-3～+3；
(4)激光打底焊接：由于0.3-0.9mm的不锈钢比较薄，焊接时熔池中材料较少，略量为10L/min、保护气体方向是在焊接前进方向后面1mm的位
奥氏体不锈钢的焊接
奥氏体不锈钢的焊接
奥氏体钢由高温冷却下来时不发生任何组织变化，直到室温或更低的温度下仍保
持奥氏体组织。
显微组织：奥氏体一般属于耐蚀钢
成分：高铬不锈钢+适量的Ni 8～25%
典型钢种：18-8钢0Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti
25-20钢2Cr25Ni20Si2 4Cr25Ni20
25-35钢0Cr21Ni32 4Cr25Ni35 4Cr25Ni35Nb
奥氏体不锈钢焊接性分析
奥氏体钢的焊接性问题主要有：热裂纹、接头耐蚀性、脆化
1．奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性
(1) 晶间腐蚀18-8钢焊接接头有三个部位能出现晶间腐蚀现象，如图4-3所示。
18-8钢焊接接头晶间腐蚀现象
1) 焊缝区晶间腐蚀根据贫铬理论，为防止焊缝发生晶间腐蚀：一是通过焊接材
料，使焊缝金属或者成为超低碳情况，或者含有足够的稳定化元素Nb（因Ti不易过渡到焊缝中而不采用Ti），一般希望w Nb≥８w C或w Nb≈１％；二是调整焊缝成
分以获得一定数量的铁素体（δ ）相。
的作用：其一，可打乱单一γ 相柱状晶的方向性，不形成连续
焊缝中铁素体(δ）
贫Cr层；其二，铁素体(δ）
富Cr，有良好的供Cr条件，可减少γ相晶粒形成贫
在4－12％左右
Cr层，一般铁素体(δ）
铬当量Creq=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb+3Al+5V。
奥氏体不锈钢Super304H(A213-S30432)焊接工艺
奥氏体不锈钢 Super304H(A213-S30432 )焊接工艺关键词：Super304H (A213-S30432) ；焊接；裂纹1 Super304H的化学成分及力学性能1.1 Super304H的化学成分Super 304H 钢是一种改良自高碳18Cr-8Ni（TP304H）类不锈钢而开发出的新型奥氏体耐热钢。
与传统的TP304H 类钢种相比，其主要的合金化措施是在材料中加入了大约3%的铜、0.4 %的铌以及少量的氮元素，同时提高了碳的含量范围；其它的微合金化还包括微量的铝和硼元素的加入。
在高温服役条件下，Super 304H钢的显微组织中会析出非常细小并弥散分布于奥氏体基底中的碳化物、碳-氮化物，如M23C6、Nb(C,N)和NbCrN 等。
1.2 Super304H的力学性能这些弥散分布的析出相的共同作用，使材料的力学性能，特别是高温蠕变性能得到了显著的提高。
大量的性能试验表明该钢的组织和力学性能稳定，而且价格便宜，是超超临界锅炉过热器、再热器的首选材料。
表1 列出了Super 304H钢母材金属的成分范围，表2为该钢种的常温拉伸性能和最高硬度，表3 是在475℃~725℃温度范围内材料的最大许用应力。
表1 Super304H的化学成分(Wt%)表2 Super304H钢管的室温力学性能2 Super304H钢的焊接性能分析2.1 晶间腐蚀倾向晶间腐蚀是奥氏体耐热钢一种极其危险的破坏形式。
在碳质量分数高于0.02%的奥氏体不锈钢中，碳与铬能生成碳化物（Cr23C6）。
这些碳化物高温淬火时呈固溶态溶于奥氏体中，铬呈均匀分布，使合金各部分铬质量分数均在钝化所需值，即12%Cr以上。
如果加热到敏化温度范围(500～850 ℃)内，晶界上就会形成敏化组织即晶界上析出的连续的、网状的碳化物（Cr23C6），铬便从晶粒边界的固溶体中分离出来。
该情况下碳化铬和晶粒呈阴极，贫铬区呈阳极，迅速被侵蚀。
奥氏体不锈钢焊接工艺
焊接方法不锈钢管道大小不一，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。
管径大于159m m的采用氩弧焊打底，手工电弧焊盖面。
管径小于159m m的全用氩弧焊。
焊机采用手工电弧焊/氩弧焊两用的W S7一400逆变式弧焊机。
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，使接头中出现少量铁素体，选择H00C r19N i12M o2氩弧焊用焊丝，手弧焊用焊条C H S O22作为填充材料，其成分见表1和表2。
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℃。
具体参数见表3。
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0-0.5m m，坡口角度比碳钢大，约为65°-700°，其形式见图1。
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≦Φ89m m的管采用两点定位，d=Φ89-Φ219m m 采用三点定位，d≧219m m的采用四点定位；定位焊缝长度6-8m m。
5焊接技术要求①手工电弧焊时焊机采用直流反接，氩弧焊时采用直流正接；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℃烘干1h，随取随用；③焊前将工件坡口两侧25m m范围内的油污等清理干净，并用丙酮清洗坡口两侧25m m范围；④氩弧焊时，喷嘴直径Φ2m m,钨极为铈钨极，规格Φ2.0m m；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/m i n，正面氩气流量为12一13L/m i n。
①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。
第四章 不锈钢的焊接PPT课件
至起始电位，通过测定活化电流Ia和再活化电 流Ir，用再活化率（Ra=Ir/Ia）表征晶间腐蚀
敏感性的大小。
4.2.3 奥氏体不锈钢的 焊接工艺特点
奥氏体不锈钢具有优良的焊接性，几乎 所有的熔焊方法和部分压焊方法都可以 使用。常用的有焊条电弧焊、其他保护 焊、埋弧焊和等离子弧焊等。
低温预热及焊后热处理
预热==》焊接接头处于富有韧性的状态，可 有效防止裂纹，但容易使近缝区的晶粒粗化。 一般100-200度
焊后热处理==》750-850度退火，消除贫铬区， 恢复耐蚀性；退火后快冷，防止475度脆化。
另外铁素体钢晶粒粗化后不能通过热处理消除， 所以尽可能采用小的热输入。
4.3.3 马氏体不锈钢的焊接性分析
马氏体不锈钢的类型 （1）Cr13 高温加热后空冷 （2）热强马氏体钢 2Cr12MoV 高温加热
后空冷获得淬硬 （3）超低碳复相马氏体钢 含碳量小于
0.05% Ni4-7% 0.03C-12.5Cr-4Ni-0.3Ti 淬火加超微细复相组织回火：低碳马氏体
+γ′(逆转变奥氏体)
马氏体钢的焊接性分析
电化学动电位再活化法（Electrochemical Polarizatቤተ መጻሕፍቲ ባይዱon Reactivation，简称EPR）是测量 并分析试样在特定电解液中的再活化极化曲线 来评定材料的晶间腐蚀敏感性的。
EPR技术分为单环和双环两种 双环（列入标准JISG 0580-1986和ISO 12732-
第四章 不锈钢及耐热钢的焊接
晶间腐蚀测定的方法
晶间腐蚀的评价方法有很多种，标准ASTM A 262中给 出了五种测试奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性的实验方 法，分别为：（A）草酸浸蚀法；（B）硫酸铁-硫酸浸 蚀法；（C）硝酸浸蚀法；（E）铜-硫酸铜-硫酸法； （F）铜-硫酸铜-50%硫酸法
奥氏体不锈钢的焊接特点及焊接工艺
奥氏体不锈钢的焊接特点及焊接工艺济宁职业技术学院 王 璐 齐爱霞山东迪尔安装有限公司 王 琳 摘 要 通过对奥氏体不锈钢的焊接性分析,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 焊接特点 焊接工艺 一、概述不锈钢是指含Cr量高于12%的钢,Cr在钢中的作用是能在钢的表面形成一层坚固致密的Cr2O3薄膜,使钢本身与大气或腐蚀介质隔离而免遭腐蚀。
在此基础上,再加入一定数量的Ni、T i、Nb、W等元素,则能形成具有特殊耐腐蚀性、抗高温氧化或具有一定高温强度等性能的各类不锈钢钢种。
不锈钢按其显微组织不同可分为五类:铁素体型、马氏体型、奥氏体型、奥氏体+铁素体型和沉淀硬化型不锈钢。
奥氏体不锈钢通常在常温下的组织为纯奥氏体,也有一些为奥氏体+少量铁素体,这种少量铁素体有助于防止热裂纹。
奥氏体不锈钢因焊接性良好,在化工、石油容器等行业应用较为广泛。
二、奥氏体不锈钢的焊接特点奥氏体不锈钢具有良好的可焊性,但焊接材料或焊接工艺不正确时,会出现以下缺陷:1.晶间腐蚀(1)晶间腐蚀产生原因晶间腐蚀发生于晶粒边界,所以叫晶间腐蚀。
它是奥氏体不锈钢最危险的一种破坏形式,它的特点是腐蚀沿晶界深入金属内部,并引起金属机械性能和耐腐蚀性能的下降。
奥氏体不锈钢在450～850℃温度区间范围内停留一定时间后,则在晶界处会析出Cr23C6,其中的铬主要来自晶粒表层,内部的铬如来不及补充,会使晶界晶粒表层的含铬量下降而形成贫铬区,在强腐蚀介质的作用下,晶界贫铬区受到腐蚀就会形成晶间腐蚀。
受到晶间腐蚀的不锈钢在表面上没有明显的变化,但在受力时会沿晶界断裂,几乎完全丧失强度。
(2)防止晶间腐蚀的措施①选用超低碳C≤0.03%、添加钛或铌等稳定元素的不锈钢焊条。
②采用小规范,目的是为了减少危险温度范围停留时间,采用小电流、快焊速、短弧焊及不作横向摆动。
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(3) 钎焊:
是把熔点低于被焊金属的钎料金属加热熔化，使其渗透到被
焊金属接缝的间隙中而达到结合的方法。焊接时，被焊金属处于
固态，只适当的加热（或不加热），依靠液体金属与固体金属间
的原子扩散作用，形成牢固的焊接接头。钎焊是一种古老的焊接
方法，但由于在焊接时被焊金属不变形，以及一些特殊的性能，
所以在现代焊接技术中仍占有一定的地位。常见的有火焰钎焊、
电弧中阳极区和阴极区的温度因电极的材料（主要是电极熔点）不 同而有所不同。用钢焊条焊接钢材料时，阳极区热力学温度约2600K， 阴极区热力学温度约2400K，弧柱区热力学温度高达5000～8000K。
正接时，电弧热量主要集中在焊件（阳极）上，有利于加快焊件
熔化，保证足够的熔深，适用于焊接较厚的工件。反接时，焊条接阳
的各点，所经历的热循环并不相同，距焊
缝越近的各点，加热达到的最高温度越高，
越远的各点加热的最高温度越低。
焊接热循环的主要参数是加热速度、
加热所达到的最高温度、在组织转变温
度以上停留的时间和冷却速度。
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6. 焊接接头的金属组织与性能
(1) 焊接工件上温度的变化与分布
焊接时，电弧沿着工件逐渐移动并对工件进行局部加热。因此在焊接过程
(2) 压焊
是对焊接接头施加足够的压力，使接触处的金属相结合的焊 接方法。这类焊接有两种形式，一是将被焊金属局部加热至塑性 状态或半熔化状态，再施加一定的压力，使金属原子间相互结合， 形成牢固的接头。如锻焊、接触焊、摩擦焊就属于这种类型的压 焊方法。
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另一种是不进行加热，仅在被焊金属的接触面施加足够大的 压力，借助于压力所引起的塑性变形，使原子间相互接近而获得 牢固的挤压接头，这种压焊的方法有冷压焊、爆炸焊等，这种方 法只适用于塑性变形相当好的金属材料。
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奥氏体不锈钢在加热到400~800℃时，对晶 间腐蚀最为敏感，此温度区间称敏化温度 区。 当温度低于400℃是，碳原子的活动能 力很弱，Cr23C6析出困难而不会形成贫铬层； 当温度高于800℃是，晶粒内部的铬获 得了足够的动能，扩散到晶界，从而使已 形成的贫铬区消失。
当温度在400-800℃之间，既有利于 Cr23C6的析出，晶内的铬原子又不能扩散 到晶界，最容易形成贫铬层，对晶间腐蚀 也最敏感。 如果在400～800℃温度区间加热足够 长的时间，晶内的铬原子也可以扩散到晶 界使贫铬层消失。
（3）奥氏体不锈钢 室温组织为奥氏体 它是在高铬不锈钢中加入适当的镍（镍的 质量分数WNi为8％～25％）而形成的。其主 要合金元素是铬、镍。 奥氏体不锈钢属于耐蚀钢，它有更优良的 耐腐蚀性，强度较低，而塑性、韧性极好， 焊接性能良好。是目前工业上应用最广泛 的不锈钢。 主要用作化工容器、设备和零件等。
③ 合理安排焊接顺序 刀口腐蚀不仅产生于焊后在敏化温度 再热时，而在多层焊与双面焊时后一焊缝 的热作用，有可能对先焊焊缝的过热区起 到敏化温度加热作用，在于腐蚀介质接触 时也会产生刀口腐蚀。 ④ 焊后进行稳定化处理 使过热区的碳与稳定剂结合为稳定的 碳化物，从而不会再以Cr23C6的形式析出。
1Cr18Ni2Mo2Ti不锈钢焊接接头的刀状腐蚀
（2）超高纯度铁素体不锈钢 通过真空或保护气体精炼技术炼出超低碳 和超低氮含量（C和N总质量分数≤0.025 ％～0.035％）的超高纯度铁素体不锈钢， 其典型牌号有00Cr18Mo2和00Cr27Mo等。这 类钢不论在韧性、耐蚀性还是焊接性等方 面均优于普通纯度的铁素体不锈钢，并得 到了广泛的应用。
（二）不锈钢的性能 1.不锈钢的物理性能 与焊接有关的物理性能主要有： （1）不锈钢的热导率低于碳钢，尤其是奥氏 体不锈钢的热导率，约为碳钢的1/3。 （2）不锈钢的电阻率高，尤其是奥氏体不锈 钢的电阻率，约为碳钢的5倍。 （3）奥氏体不锈钢的线膨胀系数比碳钢约大 50％，马氏体不锈钢和铁素体不锈钢的线 膨胀系数大体上与碳钢相等。
（2）消除残余应力 （3）对材料进行防腐措施 （4）改进部件结构及接头设计
二、奥氏体不锈钢的焊接性
奥氏体不锈钢焊接时存在的主要问题是：
（1）焊缝及热影响区热裂纹敏感性大； （2）接头产生碳化铬沉淀析出，耐蚀性下降； （3）接头中铁素体含量高时，可能出现 475℃脆化或σ 相脆化。
（一）焊接接头的抗腐蚀性 奥氏体不锈钢焊接容易造成降低焊接接 头抗晶间腐蚀和应力腐蚀能力。 1.晶间腐蚀 （1）焊缝的晶间腐蚀 多层多道焊时，前面已焊焊缝处于敏化 温度区时，会产生贫铬。使用时接触腐蚀 介质，就会发生晶间腐蚀。防止焊缝晶间 腐蚀，可选用含钛或铌稳定剂的奥氏体不 锈钢焊接材料，也可选用超低碳焊接材料
在焊接过程中防止热裂纹的形成。
当铁素体的体积分数在30％～60％时， 不锈钢具有特殊的抗点蚀、抗应力腐蚀的 性能，如00Cr18Ni5Mo3Si2、0Cr26Ni5Mo2 等牌号，这类钢的屈服点约为一般奥氏体 不锈钢的两倍。 主要广泛应用于化肥厂和化工厂等设备装 置，其机械加工、冷冲压和焊接性能良好， 且具有较好的耐蚀性能。
（4）奥氏体不锈钢的密度大于碳钢，马氏体 不锈钢和铁素体不锈钢的密度稍小于碳钢。 （5）奥氏体不锈钢没有磁性，马氏体不锈钢 和铁素体不锈钢有磁性。 2.不锈钢的耐腐蚀性能 金属受腐蚀介质的化学及电化学作用而损 坏的现象称为腐蚀。 不锈钢的腐蚀形式有均匀腐蚀（整体腐 蚀）、晶间腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀和应 力腐蚀等。
一、奥氏体不锈钢的分类及性能 （一）不锈钢的分类 1、按其合金元素的特点分，可划分为铬 不锈钢和铬镍不锈钢。 2、按其正火状态下钢的组织状态分，可 划分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥 氏体不锈钢和奥氏体-铁素体型不锈钢。 （1）马氏体不锈钢 室温组织为马氏体
铬的质量分数较高(13%~17%),碳的质量 分数也较高(0.1%~1.1%)。马氏体不锈钢 具有一定的淬硬性、耐酸腐蚀性和较好的 热稳定性及热强性。 主要用于力学性能要求较高、且在弱腐 蚀介质中工作的零件和工具，也可作为温 度在700℃以下长期工作的耐热钢使用， 如汽轮机的叶片、内燃机排气阀和医疗器 械等。 这类钢的焊接性较差，其典型牌号的钢 板有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等。
材料，还可以选用焊缝有少量铁素体组织的 焊接材料和熔合比。
0Cr18Ni9不锈钢晶间腐蚀
图4-5-2奥氏体不锈钢接头的晶间腐蚀 a-焊缝晶间腐蚀；b-敏化区腐蚀；c-刀状腐蚀
（2）热影响区的敏化温度区的晶间腐蚀 由于焊接热循环的加热速度和冷却速度 都非常快，因此焊接热影响区的敏化温度 区略高于热处理敏化温度区，在 600~1000℃范围内。 防止热影响区晶间腐蚀的措施：选用含 钛或铌的奥氏体不锈钢母材；在焊接工艺 上选用小热输入焊接、快速冷却的焊接工 艺等；以减少在敏化温度区范围的停留时 间，减少晶界Cr23C6产生。
（4）采用小热输入，小电流快速不摆动焊， 可减小焊接应力。 （5）填满弧坑，可防止弧坑裂纹。 （6）选用双相组织焊条，使焊缝形成奥氏体 及少量铁素体的双相组织，以细化晶粒， 打力腐蚀 应力腐蚀的最大特点之一是腐蚀介质与 材料的组合上有选择性。 防止应力腐蚀的措施 （1）正确的选用材料 （2）合理地设计焊接接头，避免腐蚀介质在 焊接接头部位聚集，降低或消除焊接接头 应力集中。 （3）消除或降低焊接接头的残余应力。
消除焊接残余应力的焊后热处理，以及焊接工艺上采取措施减小残余应力。
§4-5
奥氏体不锈钢的焊接
奥氏体钢 的焊接
奥氏体钢的 分类及特点
奥氏体钢的 焊接性
奥氏体钢的 焊接工艺
不锈钢是指能耐空气、水、酸、碱、盐及
其溶液和其他腐蚀介质腐蚀的、具有高度 化学稳定性的合金钢的总称。 不锈钢实际上是不锈钢和不锈耐酸蚀钢的 总称。 在空气或弱介质中能抵抗侵蚀的钢称为 不锈钢； 在某些强腐蚀介质中能抵抗侵蚀的钢称 为不锈耐酸蚀钢。 不锈钢不一定能耐（酸）腐蚀，而耐蚀钢 一定具有良好的耐蚀性。
典型牌号的钢板0Cr18Ni9,00Cr19Ni10， 1Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti，0Cr18Ni10Ti， 18Ni11Nb, 1Cr18Ni12,0Cr18Ni12Mo2Ti， 0Cr25Ni20,0Cr23Ni13等。 （4）奥氏体-铁素体不锈钢 室温组织为奥氏体+铁素体 与含碳量相同的奥氏体不锈钢相比，具有较 小的晶间腐蚀倾向和较高的力学性能，且 韧性比铁素体不锈钢好。同时，由于少量 铁素体的存在，还有利于奥氏体不锈钢
（1）均匀腐蚀 接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀 的现象，称为均匀腐蚀，也称整体腐蚀。 它是一种表面腐蚀。不锈钢具有良好的耐 腐蚀性能，它的均匀腐蚀量并不大。 （2）晶间腐蚀 在腐蚀介质作用下，起源于金属表面的 晶界，沿晶粒边界深入金属内部，产生在 晶粒之间的一种腐蚀，称晶间腐蚀。
① 产生晶间腐蚀的机理 晶粒边界的铬的质量分数降至12%以下， 即在晶间形成铬的质量分数小于12%的贫铬 区，因此晶间在腐蚀介质作用下发生腐蚀。 产生晶间贫铬的原因是:奥氏体钢在固溶状 态下碳以过饱和形式溶解于γ 固溶体中， 加热时过饱和的碳以Cr23C6的形式沿晶界析 出。Cr23C6的析出消耗了大量的铬，因而使 晶界附近ω Cr降到低于钝化所需的最低量 12%，形成了贫铬层。贫铬层的电极电位比 晶粒内低得多。当金属与腐蚀介质
接触时，就形成了微电池电极电位低的晶 界成为阳极，被腐蚀溶解形成晶间腐蚀。
图4-5-1 晶间腐蚀贫铬理论示意图
② 防止晶间腐蚀的主要措施： （1）采用超低碳不锈钢 （2）采用双相组织 （3）添加稳定剂 （4）进行固溶处理 （5）进行均匀化处理 ③ 防止晶间腐蚀的工艺措施： （1）选择合适的焊接方法 即热输入最小，让 焊接接头尽可能地缩短在敏化温度区间停 留时间；
（4）缝隙腐蚀 缝隙腐蚀是金属构件缝隙处发生的斑点状 或溃疡形宏观蚀坑，常发生在垫圈、铆接、 螺钉连接缝、搭接的焊接接头等部位。主 要是由介质的电化学不均匀性引起的。 适当加入铬、钼含量可以改善抗缝隙腐蚀 的能力。实际上只有采用钛、高钼镍基合 金和铜合金等才能有效地防止缝隙腐蚀的 发生。
（5）应力腐蚀 它是指在静拉伸应力和电化学腐蚀介质 共同作用下，因阳极溶解过程引起的腐蚀 断裂。产生应力腐蚀开裂的影响因素： （1）应力性质、大小及结构特点。 （2）钢的成分和组织状态。 （3）腐蚀介质的种类、温度、浓度等。 防止应力腐蚀的措施： （1）正确的选用材料
（2）铁素体不锈钢 室温组织为铁素体 铬的质量分数较高(13%~30%)，碳的质量 分数较低(低于15%)。此类钢的耐酸能力强； 加入钼后，则可以提高耐酸腐蚀性和抗应 力腐蚀的能力。此外，还有很好的抗氧化 能力，强度低，塑性好， 主要用于制作化工设备中的容器、管道 等，广泛用于硝酸、氮肥工业中。 典型牌号的钢板有00Cr17Mo、00Cr30Mo2 、00Cr12、1Cr17、1Cr17Mo等。
大，热裂纹的产生主要有两种形式，分别为 结晶裂纹和液化裂纹。 防止热裂纹的措施： （1）严格限制焊缝中硫、磷等杂质元素的质 量分数，以减少低熔点共晶杂质。 （2）选用碱性焊条和焊剂，以降低焊缝中的 杂质含量，改善偏析程度。 （3）控制焊接电流和电弧电压大小，适当提 高焊缝形状系数；采用多层多道焊，避免 中心线偏析，可防止中心线裂纹。
18-8型奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感区 温度与时间对应关系曲线
（3）熔合线和过热区的“刀蚀” 使用时，在一定的腐蚀介质作用下，将 从表面开始产生晶间腐蚀，直至形成刀状 腐蚀的破坏，简称“刀蚀”。 防止“刀蚀”的措施： ① 选用超低碳奥氏体不锈钢母材，对于稳定 化不锈钢，要求Wc≤0.06%。 ② 减少近缝区过热，尽量选用小的线能量， 以减小过热区在高温停留的时间。
根据其C和N的总含量分，铁素体不锈钢分 为普通纯度铁素体不锈钢和超高纯度铁素 体不锈钢两种。 （1）普通纯度铁素体不锈钢 其碳的质量分数wc为0.1％左右，并含有 少量的氮，其典型的牌号为1Cr17Mo等。与 奥氏体不锈钢相比，缺点是材质较脆，焊 接性较差。其主要原因是其中碳和氮的总 质量分数较高、在高温加热条件下造成钢 的脆性转变温度升高。