论文不锈钢埋弧焊

1 绪论

随着社会活动和生产活动的飞速发展，各领域中的科学技术水平不断提高，从而推动各行各业的进步。工业是国民经济的基础，而重工业又是工业的重中之重，交通运输业则是发展各行各业的先导，石油化工业又是尖端科学技术的发展对金属材料提出越来越高的要求。0Cr18Ni9型奥氏体不锈钢，是目前为止焊接量最大的金属材料之一。目前，我国通常都采用氩弧焊和手工电弧焊工艺。虽然，氩弧焊焊接质量稳定，但成本高，效率低；尤其是钨极氩弧焊，焊接效率更低，只能焊接薄板。手工电弧焊与氩弧焊相比，尽管成本较低，但焊接质量稳定性差，易出现工艺缺陷，且焊接效率也不够理想，而采用埋弧焊工艺正是为了克服以上两种焊接方法自身的缺点而提出来的。

1.1不锈钢的发展历史

近两年随着我国钢铁工业的迅猛发展，我国不锈钢工业也取得令人瞩目的成绩，2006年开始我国一些不锈钢项目陆续投产，国内产量突飞猛进，在替代进口的同时，由于品种和质量的提高，出口份额也在明显增多。不锈钢供需状况发生较大的转变，冷轧不锈钢薄板自给率开始明显提升，并伴有大量的产品出口，进口量迅速下滑。2006年我国不锈钢粗钢产量达到561万吨，是产量增幅最大的一年，使中国成为全球最大的不锈钢生产国和消费国。国内不锈钢产能已占全球不锈钢产能的四分之一，从根本上改变了世界不锈钢产业的格局。随着近两年不锈钢产量的快速释放，中国将由世界上最大的不锈钢净进口国转变为不锈钢净出口国。

不锈钢自本世纪问世以来，到现在已有80年的历史。不锈钢的发展是冶金史上的一项重大成就，不锈钢的发展为近代工业发展和科技进步奠定了重要的物质技术基础。他在发展过程中逐渐形成了马氏体不锈钢（也包括沉淀硬化不锈钢），铁素体不锈钢，奥氏体不锈钢和奥氏体+铁

素体不锈钢等四类。目前，世界上不锈钢年产量已近1150万吨，约占全世界年产量的 1.5%。

中国不锈钢的科研和大量生产以及广泛应用已有40年以上的历史，不锈钢年产量最高已达40万吨，每年还大量进口不锈钢材。据统计，连同国外进口的数量在内，我国每年不锈钢的耗量约占我国钢产量的0.7%-0.8%。由于不锈钢号多，品种，规格齐全，性能适应性广泛，因而不锈钢的应用范围极广。主要用于化工，石油，湿法冶金，航天，航空，核工业，交通运输，轻工业，纺织，电子等工业部门中，同时也大量用于日常生活。不锈钢虽然主要是作为耐蚀材料，但也可作为耐热材料，低温材料，无磁材料，耐磨材料和功能材料等。

1.2 奥氏体不锈钢的重要作用

奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢类，其生产量和使用量约占不锈钢总产量的70%。钢号也最多，当今我国常用奥氏体不锈钢的牌号就有40多个，并已有33个牌号纳入国家标准。

按照维持合金奥氏体基体所采用的合金化方式，奥氏体不锈钢可分为铬镍不锈钢和铬锰不锈钢两大系列。前者以镍为主要奥氏体化元素，是奥氏体不锈钢的主体。后者的奥氏体化元素除锰以外，还有氮，并常常含有适量的镍，因此这一系列多被称为铬锰氮不锈钢或铬锰镍氮不锈钢。与铁素体，马氏体不锈钢及铁素体-奥氏体双向不锈钢相比，铬镍奥氏体不锈钢在多种腐蚀介质中具有优秀的耐蚀性，并且综合力学性能良好，同时工艺性能和可焊性等优良，因而在多种化学加工及轻工等领域或得了最广泛的应用。奥氏体不锈钢的非铁磁性和良好的低温韧性也进一步扩大了应用范围。但是铬镍奥氏体不锈钢强度，硬度偏低，不宜用于承受较重载荷及对硬度及耐磨性有要求的设备和部件。而铬镍氮奥氏体不锈钢由于氮的固熔强化可以达到相当高的强度，适宜用于承受较重负荷而耐蚀性要求不太高的设备构件。因奥氏体不锈钢在任何温度下都不发生相变,无淬硬倾向,对氢也不敏感,焊接接头在焊态下具有较好的塑性和韧性,所以与其他类型的不锈钢相比其焊接性良好。

1.3 埋弧焊的特点

埋弧焊是利用电弧作为热源的焊接方法，埋弧焊时焊枪电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，电弧不外露，所以又称焊剂层下自动电弧焊。它所用的金属电极是不间断送进的光焊丝，是当今生产效率较高的机械化焊接方法之一。与其他焊接方法相比，埋弧焊有以下七个优点：

1.所用的焊接电流大，相应输入功率较大。加上焊剂和熔渣的保护，电弧的熔透能力和焊丝的熔敷速度都大大提高。单丝埋弧焊在工件不开坡口的情况下，一次可熔透20mm，若采用双丝和多丝焊，速度还可提高1倍以上。同时由于埋弧焊热效率高，熔深大，单丝埋弧焊不开坡口一次熔深可达20mm。

2.焊接速度高，以厚度8～10mm的钢板对接焊为例，单丝埋弧焊速度可达50～80cm／min，手工电弧焊则不超过10～13cm/min。

3.焊剂的存在不仅能隔开熔化金属与空气的接触，而且使熔池金属较慢凝固。液体金属与熔化的焊剂间有较多时间进行冶金反应，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。焊剂还可以向焊缝金属补充一些合金元素，提高焊缝金属的力学性能。

4.在有风的环境中焊接时，埋弧焊的保护效果比其他电弧焊方法好。

5.自动焊接时，焊接参数可通过自动调节保持稳定。与手工电弧焊相比，焊接质量对焊工技艺水平的依赖程度可大大降低。

6.埋弧焊弧光不外露，没有弧光辐射，机械化的焊接方法减轻了手工操作强度。

7.可供选用的焊丝和焊剂的品种较多。

当然除了以上的优点外，埋弧焊也有三个主要的缺点需要引起我们的注意：

1.由于采用颗粒状焊剂，这种焊接方法一般只适用于平焊位置。其他位置焊接需采用特殊措施以保证焊剂能覆盖焊接区。

2.不能直接观察电弧与坡口的相对位置，如果没有采用焊缝自动跟踪装置，则容易焊偏。

3.埋弧焊电弧的电场强度较大，电流小于100A时电弧不稳，因而不适于焊接厚度小于1mm的薄板。

目前主要用于焊接各种钢板结构。可焊接的钢种包括碳素结构钢，不锈钢，耐热钢及其复合钢材等。埋弧焊在造船，锅炉，化工容器，桥梁，起重机械及冶金机械制造业中应用最为广泛。此外，用埋弧焊堆焊耐磨耐蚀合金或用于焊接镍基合金，铜合金也是较理想的。

2 0Cr18Ni9不锈钢焊接性分析

0Cr18Ni9不锈钢的主要性能指标是应具有良好的抗晶间腐蚀特性，优良的耐腐蚀性及冷加工冲压性能，对氧化性酸（如硝酸）有很强的抗腐蚀性，对碱溶液及大部分有机酸和无机酸也有一定的抗腐蚀性能。所以，0Cr18Ni9是用量最大，范围最广的不锈钢牌号，其产量约占不锈钢产量的30%以上，用于制造深冲成型零件，输酸管道，储罐和储酸容器等，也可用作铬镍不锈钢和铬不锈钢焊条总材，非磁性不见和低温环境下的部件及输酸管道、容器等。

2.1 0Cr18Ni9不锈钢

2.1.1 母材成分

表2-1 0Cr18Ni9不锈钢的化学成分

C Si Mn S P Cr Ni

≤0.07 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.030 ≤0.035 17.00-19.00 8.00-11.00

2.1.2 母材性能

一、力学性能如表2-2，2-3所示

表2-2 0Cr18Ni9不锈钢物理常数

熔点密度弹性模数比热容热导率比电阻

1398-145

4℃7.85g/cm3(20℃)199GPa 0.5*1000J/

（kg?K）

0.15*100

W/（cm?K）

0.73

UN.m