焊接高级技师考评论文异种钢焊接

第一篇：焊接高级技师考评论文异种钢焊接

焊接技术论文

焊接高级技师考评论文

SA213-TP347H／12Cr1MoV异种钢焊接工艺

作者:广利发

2013年6月

SA213-TP347H／12Cr1MoV异种钢焊接工艺

[摘要] 本文介绍了某电厂检修中锅炉屏式再热器的更换，对SA213-TP347H／12Cr1MoV异种钢焊接所遇到的问题以及所采取的改进措施和方法。因为焊接是影响工程质量的关键，为提高工程质量，创造了良好的社会效益和经济效益，希望能为以后类似工程提供一些很好的借鉴。

[关键词]薄壁管异种钢单面焊双面成型焊接工艺

前言

工程简介

电厂锅炉检修中，对锅炉原有屏式再热器进行局部更换成SA213-TP347H材质的屏管与集箱连接小管（材质为12Gr1MoV）相连接，屏式再热器管屏一共有54排每排20根管，每排间距300mm，管子间距15mm，焊口位置在穿顶棚管250mm处，规格为57.5×4.5。在这管子密集焊接空间位置狭窄，每根管间焊口的填充和盖面都存在焊接‘盲区’、焊缝背面易过烧及氧化等不利因素增加了焊接施工的难度，对于这种焊接性能相对较差的异种钢的焊接，要保证质量需要有可行的焊接工艺和焊接方法。

一、钢材的焊接性分析

1.SA213-TP347H钢为奥氏体不锈钢、12Cr1MoV钢为珠光体耐热钢，其化学成分和机械性

能如下表一～表二。表一

表二

12Cr1MoV钢和SA213-TP347H钢都具有优良的高温化学稳定性和足够的高温强度，且SA213-TP347H钢有很强的抗高温腐蚀能力，由于金相组织和合金成分的不同的异种钢在焊接时会出现以下问题：

1，由于12Cr1MoV钢的碳含量高于SA213-TP347H钢和其它元素含量差异，焊接接头在高温条件下会在焊缝的熔合区中出现碳扩散现象。

2.由于两种钢材线膨胀系数不同，使焊缝和熔合区附近产生附加拉应力，很容易引起焊接裂纹。

3.而SA213-TP347H钢属于奥氏体不锈钢，焊接时存在450～850℃晶间腐蚀倾向。由以上问题会导致焊缝的早期失效，所以需要选择合理的焊接工艺措施、焊接工艺参数和相匹配的焊接材料来克服和抑制以上问题从而获得满意焊接接头。二.焊接方法和焊材

电厂建设中，薄壁小管焊接通常采用手工钨极氩弧焊的方法焊接，采用手工钨极氩弧焊打底，手工钨极氩弧焊填充盖面。

通过焊接性的分析，选择超低碳、含有稳定碳元素的合金元素Nb或Ti和线膨胀系数接近于珠光体耐热钢的镍基合金型材料是（珠光体耐热钢/奥氏体不锈钢）这类异种钢焊接最理想的焊接材料，目的能抑制焊缝的熔合区中碳的扩散，改变焊接接头的应力分布。从而改善了焊缝及熔合区的组织和性能，焊材由业主提供的ERNiCr-3，规格为φ2.4。焊材化学成分和机械性能.如表

（三）。

表三

三.难点分析和相应措施

由于屏式再热器管口的管壁较薄，壁厚为4.5mm，管子密集度大，焊口管与管之间仅为15mm，给施焊带来了很大的困难，在接头位置很容易产生过烧、未熔合、气孔等缺陷。在平时安装中类似该部件都是作为攻关难点来焊接的，这就要求我们必须找出缺陷产生的原因，并选用合适规范，以确保此次检修的焊接质量。

1.困难分析

通过大家分析后一致认为容易产生缺陷的主要原因是屏式再热器管口之间的距离较小（仅15mm），管排与管排之间太密集（仅可将头的前部探入），从而导致了焊接“盲区”，在该处的焊接头容易产生过烧和未熔合，如图

（一）所示

在正常氩弧焊时，钨极伸出瓷嘴3-5mm氩气保护状态为最好。但为了让电弧作用到管口间隙

最小的焊接“盲区”，只有将钨棒比正常情况下多伸出2mm左右，这样会使氩气对电弧熔化区域的保护减弱，从而易产生气孔。再者，由于管壁薄，过烧、气孔、未熔合等缺陷容易超标，也是薄壁管口焊接质量不高的一个重要原因。如果在两管之间“盲区”的接头处产生超标缺陷，给焊口返修带来很大的困难。

2.相应措施

为了制定最有效的措施，我们进行了一个现场环境相似的模拟焊接试验，采用相同材质、规格的管子以及相同的位置，做好准备工作，在两根管子的背面堵上保温材料或防火布，和管口里面150mm处用水溶性纸或面巾纸堵住，使两管之间不至有空气流动，管子里充氩气保护。以三层焊完焊口（即打底、填充和盖面），由于位置的限制必须采用头戴皮面罩，将钨极必须比正常伸出多2mm（约6-7mm）才能完成“盲区”位置接头的焊接，为得到良好的氩气保护，我们调整焊枪的角度及采用特定的焊接顺序，进行多次试焊，直到得出理想的结果。最后确定了可在实际焊接中运用相应措施。如图

（二）:

四.焊接过程 1.焊前准备

㈠.焊机选用V300-1型林肯逆变焊机，焊机性能优良。

㈡.焊材选用氩弧焊丝ERNiCr3，除去表面的油垢等脏物。选用氩气作保护气体，氩气纯度≥99.95%。

㈢.坡口制备

①.对口间隙控制2.5-3.0mm，钝边0-0.5mm，60～70度V型坡口详见图

（三）；

②.坡口及其内外管壁两侧10-15mm范围内用角磨机将锈、油垢和氧化物等杂物清理

干净，直至露出金属光泽；

③.对口装配应避免损坏坡口，不得强行对口，严禁在焊缝坡口外弧，严禁在管子上焊接与支撑物。

五

.焊接工艺措施

1.要求钳工认真对口、钝边、间隙、错口等应符合规范的要求。

2.为保证质量，屏式再热器所有管口均选用全氩焊接工艺。根据广东火电工程总公司提供的工艺卡要求如下表

（一）：

注：a.氩气流量8～10L/min，背面氩气流量8～10L/min；

b.层间温度小于100℃。

3.在焊接方面，采取以下措施：焊口组对前首先将水溶性纸或面巾纸揉成适当的团状在管口两侧焊口壁内150mm处堵住，间隙处使用医用胶布封住，使管壁内形成一个气室。

4.将球针做成U型，氩气通过球针从焊口间隙的正面位置充入，在整个焊接过程中，一边焊接一边往管口里面充氩气保证根部有足够的氩气保护作用。对焊口充氩气一分钟左右后，从“盲区”位置进行打底（即12点钟过一点开始），在对盲区焊接时将起头尽量越过盲区的中心点，让下一次接头时方便些，在打底完前正面位置预留一个小孔（约六分之一焊缝）作为氩气入口和观察孔。如图

（四）：

5，用笔型小手电对根层焊缝再作仔细检查，检查是否有焊接缺陷，如果发现有焊接缺陷应该马上处理，为了避免焊接温度过高可以两至三个焊口同时进行打底，盖面是要继续对焊口充氩气约一分钟，再进行层间填充或盖面。第二、第三层焊到离预留的孔15mm处收弧（焊接顺序与打底相同），把冲气针拉出，再把第一层小孔焊上，然后尽快回到第二、第三层将其焊完，以免里面的氩气跑掉而失去保护作用。注意每一次收弧时应该填满弧坑使熔池逐渐缩小并将电弧逐渐移向焊缝边缘5mm处熄弧，电弧熄灭后应该保持对收弧处供气延迟保护10秒钟，注意打底焊接时，当焊接到点固焊位置时，为保证根层焊接质量，须将点固焊焊缝用磨角机磨去。

6．焊接完成后认真进行自检，发现有咬边或表面气孔等缺陷马上进行处理，如需补焊的则应及时进行补焊。

八.结束语

通过以上的焊接方法对沙角C电厂1#炉屏式再热器检验1080个焊口的RT探伤一次合格率达到了99.6 %，取得了良好的效果。只有科学的制度,工艺规范，并严格遵照执行，才能获得满意的焊接接头。我们认识到现场施工会遇到各种各样的问题，只要合理运用焊接工艺和方法，采用有效的措施，并加强对焊工优良作风的培养，增强质量意识，才能提高工程焊接质量。

九.致谢

焊接工程公司焊接工程师郑电文对本文的修改提供了宝贵意见，仅此致谢。十.参考文献和编制依据 1.《技师论文撰写与答辩》广东省职业技能鉴定指导中心 编 2.W3.8V3-110焊接工艺卡 3.锅炉屏式再热器检修作业指导书

4.《高级电焊工技术》机械工业职业技能鉴定指导中心 编

第二篇：异种钢的焊接总结

异种材料的分类与组合：

异种材料的焊接由于兼顾不同材料的优势，在机械、化工、航空、核电等领域应用非常较广，其中最常见是异种钢的焊接构件。主要有以下几种情况：

1、母材金相组织相同，但焊缝金属与母材基体合金系及组织性能不同； 例如：低碳钢与铬钼耐热钢之间的焊接

2、母材金相组织不同的异种钢的焊接。

3、复合材料焊接结构件。

异种材料的焊接：指将不同化学成分、不同组织性能的两种或两种以上的材料，在一定工艺条件下焊成满足设计要求和使用要求的构件。（1）异种材料焊接性分析 ①物理性能差异

T熔不同→焊缝熔化和结晶状态不一致，力学性能变坏；

例如：低熔点金属过早熔化而发生流淌或者与高熔点金属产生未熔合。λ不同→接头产生较大的焊接应力和变形，焊缝及HAZ易开裂。

α和C不同→热输入失衡．熔化不均和改变焊缝及其两侧的结晶条件。

例如：热导率高的金属热影响区宽，冷却速度快容易淬硬，而热导率低的金属则发生过热

电磁性不同→焊接电弧不稳，焊缝成形差

例如：有磁性金属和无磁性金属组合，当采用直流电弧或电子束方法焊接时会因磁场的作用，使电弧偏吹或电子束偏离其轴线(偏向磁铁体一侧)，其后果是磁铁体金属熔化量过大，产生过分稀释，或无磁性金属根部未熔合等缺陷。力学性能不同→接头力学性能不均匀，恶化接头质量。②结晶化学性能差异

结晶化学性差异（晶格类型、晶格常数、原子半径、原子外层电子结构等）决定两种材料在冶金学上的相容性－无限固溶、有限固溶、形成化合物、产生中间相以及不能形成合金。

当两种材料液固状态下均互溶时，可形成一种新相(固溶体)，这两种材料之间便具有冶金“相溶性”，原则上是可焊的。例如Cu-Ni（匀晶相图 ③材料的表面状态

材料的表面状态（表面氧化层、结晶表面层、吸附的氧离子、水分、油污、杂质等）直接影响材料的焊接。④ 过渡层的控制

异种金属焊接时，必产生一层成分、组织、及性能与母材不同的过渡层，其性能很大程度上决定了整个接头的性能。例如：熔合比越大，焊缝金属与母材的差异越大，过渡层越明显；液态熔池停留时间越长，则焊缝金属混合越均匀，过渡层不明显。

异种材料焊接方法：

1、熔焊：对于互溶度有限，物理化学性相差大的异种材料，熔焊元素相互扩散导致接头的成分和组织不均匀或生成脆性化合物，因此，熔焊时应降低稀释率，采用小电流高速焊，或在坡口一侧或两侧堆焊中间合金过渡层。

2、压焊：大多数压焊方法是对母材加热至塑性状态或不加热，在一定压力下完成焊接的，一般不存在稀释问题。例如冷压焊、超声波焊、扩散焊等方法在接头处温度低，一般也不发生金属间化合物，这对异种金属焊接很有利。

3、钎焊：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙实现连接焊件的方法。

异种材料焊接对填充金属的要求：

1)能够承受母材的稀释而不产生裂纹、气孔、夹杂物以及有害的金属间化合物；

2)形成的焊缝金属其组织和性能保持稳定。在使用条件下不会产生元素的迁移，脆性相析出等不良现象；

3)具有与母村相适应的物理性能。如线膨胀系数介于两母材之间；热导率和电导率尽可能相近等；

4)所形成的焊缝金属，在使用各条件下其强度和塑性至少与两母材中的一种相同；其耐腐蚀性能也应等于或超过两母材的耐蚀性能。

在具体选择中遇到两种母材熔化温度相差很大时，宜选择常用于焊接低熔点母材的那种填充金属。如果用了高熔点填充金属就可能受到低熔点母材的过分稀释；

当两母材线膨胀系数相差较大，除了选用线膨胀系数介于两母材之间的填充金属外，也可以考虑选用具有高塑性的填充金属，缓解因温度变化时所产生的热应力。

焊接材料选取的一般原则：

1.保证焊接接头的使用性能，可根据接头两侧焊接性较差或强度较低的材料选择。如异种P钢的焊接，按强度较低一侧母材的要求选焊接材料，焊缝熔敷金属成分与强度较低一侧母材成分接近，焊缝热强性≥母材。

2.焊缝具有一定的致密性和良好的工艺性能 4.保证焊缝金属具有所要求的特性，如热强性、耐热性、耐蚀性和耐磨性等。如低合金钢和不锈钢的焊接，选用焊丝应具有较高的抗裂和抗蚀性。

5.加能形成中间过渡层的焊接材料：如陶瓷与金属的焊接，一般应加入中间过渡层，对两母材的性能差异起缓冲作用。

异种钢的焊接性分析

稀释或合金化的程度取决于熔合比，即基体金属在焊缝中所占的百分比。焊缝金属实际上是熔敷金属与熔化的基体金属混合在一起的合金。基体金属（母材）熔入焊缝后使其合金元素比例发生变化，焊缝中合金元素比例减小称为“稀释”，若比例增加则称为“合金化”珠光体钢与奥氏体钢焊接时，由于珠光体钢母材的稀释作用，使得焊缝的成分和组织发生了很大的变化。

碳迁移扩散层

危害：

①靠近珠光体钢一侧熔合区的焊缝金属中，形成一层与内部焊缝金属成分不同的 过渡层，降低熔合区塑性。

②在靠近熔合区的珠光体钢一侧出现脱碳层（铁素体）而软化，在焊缝侧出现增碳层而硬化。

③随着碳扩散的发展，接头在熔合区发生脆性断裂的倾向增大。④在高温下长期运行过程中，在脱碳层上还容易产生晶间腐蚀。为了防止碳在熔合区附近的扩散迁移，一般可采取下列防止措施：

1、采用过渡层；

2、采用中间过渡段；

3、采用Ni含量高的填充材料。（后面的工艺部分会具体讲解）工艺要点

1)首先必须保证复合钢工件装配的质量，一般对接接头间隙1.5~2mm，保证不错边。

2)装配时的定位焊在基层刚上进行，定位焊焊缝不可产生裂纹和气孔。3)先焊基层，第一道基层焊缝不应熔透到复层金属，以防焊缝金属发生脆化或产生裂纹。

4)基层焊完后，用碳弧气刨、铲削或磨削法清理焊根，经X射线探伤合格后，才能焊接过渡层。

5)最后将复层焊满。焊后热处理

在不锈复合钢的焊接接头中，不进行复层的固溶处理，一般也不进行消应力热处理。但是，在极厚的复合钢的焊接中，往往要求中间退火和消应力热处理。

陶瓷与金属的焊接

陶瓷的定义：陶瓷是指以各种金属的氧化物、氮化物、碳化物、硅化物为原料，经适当配料、成形和高温烧结等人工合成的无机非金属材料。

性能：

1、陶瓷有离子键或共价键构成的多晶体，具有方向性，滑移小，脆性大

2、离子晶体结构，硬度高，室温E高。

3、气孔多、不致密，抗拉强度小，抗压强度较大，抗拉与抗压之比小 3.2 陶瓷与金属的焊接性分析

1、λ金属﹥﹥ λ陶瓷，焊接时产生较大的残余应力，开裂

2、陶瓷与金属的原子本质不同，冶金不相溶，焊接界面润湿性差

1、裂纹

原因：1.λ差异，膨胀收缩差异大，接头产生应力而开裂

2.陶瓷的熔点高，焊接温度高，焊接高温与室温之差会增加残余应力

措施：添加塑性材料或与陶瓷膨胀系数相近的金属作焊接中间层，缓解应力。常用的中间层材料：Ni(塑性金属)，W（低线膨胀系数），Cu，Ti等 焊接方法：

扩散焊：在一定的温度、压力、保压时间、保护介质等条件下，使工件连接表面只产生微观塑性变形，界面处的金属原子相互扩散而形成接头的连接方法。（中间层的成分和厚度对接头都有影响）

钎焊：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙实现连接焊件的方法。钎料特点：塑性好、屈服强度低、低熔点活性钎料

2、界面润湿差

原因：陶瓷含有离子键或共价键，表现出非常稳定的电子配位，很难被金属键的金属润湿，所以熔焊方法很难使金属与陶瓷产生熔合。多采用钎焊，使钎料对陶瓷表面产生润湿，再与金属焊接。

措施：改善被焊陶瓷表面的润湿性。

①陶瓷表面的金属化处理（也称为陶瓷金属化法）：Mo-Mn法、蒸发法、喷溅法、离子注入法等

②活性金属化法：在钎料中加入活性元素，使钎料与陶瓷之间发生化学反应，使陶瓷表面分解形成新相，产生化学吸附，形成结合牢固的陶瓷与金属结合界面，这种方法称为活性金属化法。活性金属常用过渡族金属，如Ti、Zr、Hf、Nb、Ta等（化学活性强，与氧化物、硅酸盐亲和力大，易在陶瓷表面形成金属-陶瓷复合的反应层）。

3、界面反应

陶瓷与金属接头在界面间存在着原子结构能级的差异，陶瓷与金属之间是通过过渡层(扩散层或反应层)而焊接结合的。

陶瓷与金属扩散焊时，陶瓷与金属界面发生反应形成化合物，所形成的化合物种类与焊接条件（如温度、表面状态、中间合金及厚度等）有关。

例如：温度高、扩散充分、接头强度高，但是高温易产生脆性相而降低接头性能。另外，金属熔点越高，接头强度越高。

保温时间短：扩散不够，强度不好；保温时间长，热输入过大，晶粒粗化，强度降低。

3.3 陶瓷与金属的焊接工艺特点 接头要求：

①所形成的陶瓷与金属的焊接接头，必须具有较高的强度； ②焊接接头必须具有真空的气密性； ③接头残余应力应最小，接头在使用过程中应具有耐热、耐蚀和热稳定性能； ④焊接工艺应尽可能简化，工艺过程稳定，生产成本低。方法： ①钎焊：陶瓷金属化法（先在陶瓷表面进行合金化后再用普通钎料进行钎焊）活性金属化法（采用添加活性元素的钎料直接对陶瓷与金属进行钎焊)②扩散焊：元素之间相互扩散引起的化学反应可以形成足够的界面结合。优点：接头强度高，工件变形小；缺点：保温t长、成本高、试件尺寸和形状受到真空室限制。

③电子束焊：利用高能密度的电子束，轰击焊件使局部加热、熔化而将工件焊接起来。(预热—抽真空—加热—电子束扫射金属—焊接—焊后退火消应力)

第三篇：焊接论文

焊接缺陷论文焊接工程师论文

压设备焊接中的常见缺陷及焊接接头返修的质量控制

摘要：本文介绍了承压设备产品质量控制的特点； 详细分析承压设备 焊接中常见缺陷形成的原因；提出了对焊接接头返修的质量控制方 法。

关键词：承压设备；质量控制；焊接缺陷；返修

承压设备是生产和生活中广泛使用的承压设备；具有爆炸危险；

一旦发生爆炸事故； 将造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失。因此； 国家历来十分重视承压设备的安全监察工作； 出台并发布了一系列的 条例、法规、标准等； 用以规范承压设备的产品制造和运行管理工作。

1、承压设备的焊接质量受到诸多因素的影响 1)母材材质的不均匀性； 2)焊接材料的性能存在着波动性；

3)焊接工艺评定的不完善性。主要体现在；(1)实验室条件与现场施工条件的不一致；(2)试板状态与实际结构状态的不一致；(3)少量试板焊接与大量施工焊接的不一致； 4)组装定位存在的偏差；

5)焊接过程的不稳定性。主要受到焊工的操作水平和责任心的影 响；

6)焊接接头区域存在着应力集中和淬硬的可能性； 7)产品质量管理与产品质量检验的不完善性。

2、承压设备焊接中的常见缺陷

承压设备的焊接方法主要有手弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊和电渣 焊。从以上分析可知； 焊接质量主要与原材料质量及焊接工艺规范有 关。另外；焊接工件的焊前清理情况、作业环境、焊工的操作技能及 责任心等都会影响焊接质量。常见的焊接缺陷有； 焊缝尺寸不符合要 求、弧坑下陷、咬边、焊瘤、严重飞溅、气孔、裂纹等。因此；质检 人员和焊接工程师应根据对产品质量的外观检查、无损探伤检查及原 焊接工艺施焊记录等作详细分析； 找出原因；以便在焊缝返修及以后 的焊接工作中避免类似缺陷产生。2.1 焊缝尺寸不符合要求

指焊缝长宽不够；焊波宽窄不齐；高低不平；焊脚两边不均。产 生原因；

1)焊件坡口角度不当或装配间隙不匀； 2)焊接电流过大或过小；

3)焊接速度不当或焊条仰角不合适； 4)电弧长度控制不准；电弧长则焊缝宽；

5)对埋弧自动焊来说；主要是焊接规范选择不当。2.2 弧坑下陷

指焊缝收尾处产生的下陷现象。产生原因； 1)熄弧时焊条未在熔池处作短时间停留； 2)薄板焊接时使用的电流过大； 3)埋弧自动焊时；没分两步停止焊接；即未先停丝后断电源。2.3 咬边

焊缝边缘母材上被电弧烧熔的凹槽(即焊缝边缘母材被电弧熔化 后；没有得到熔化的焊丝金属的补充)。产生原因； 1)主要是焊接电流太大和运条角度不当造成的； 2)角焊时；焊条角度不当或电弧长度不当。2.4 焊瘤

指焊缝边缘上未和基本金属熔合的堆积金属。常产生在焊缝的始 端和末尾； 在立焊和仰焊焊缝中也经常出现；并常伴生着夹渣和未焊 透。产生原因；

1)主要原因事故操作不熟练、运条不当； 2)立焊时电流过大或电弧过长。2.5 严重飞溅

在电弧作用下；熔池金属飞离到熔池(或焊缝)外侧的金属颗粒。在手弧焊时有少量飞溅是正常的； 但严重飞溅不仅影响操作；浪费焊 条；而且影响工件美观。产生原因；

1)焊条保存不当；烘干的温度、时间不当；导致焊条因受潮而产 生药皮开裂、钢芯锈蚀等； 2)碱性焊条错误地采用直流正接法。2.6 气孔

是气体在焊缝金属中形成的空穴。形成气孔的气体主要是氢气和 一氧化碳；称为氢气孔和一氧化碳气孔。产生原因；主要是焊接工艺 方面不完善。

1)工件、焊丝的油、水、锈、油漆、氧化皮等未清除干净； 2)焊条、焊剂的烘干温度与时间不正确；

3)焊接速度过快；焊接电流过大；电弧电压过高； 4)电弧过长；使熔池失去保护作用；空气侵入熔池； 5)焊条药皮偏芯或磁偏吹；造成电弧不稳；保护不够； 6)环境温度或母材温度过低；焊缝冷却过快。2.7 裂纹

裂纹是指在焊接过程中；或焊接以后； 在焊接接头区域内出现的 金属局部破裂现象。裂纹按其产生的温度不同分为热裂纹和冷裂纹(又称延迟裂纹)口产生原因；

1)焊条、焊剂烘干温度、时间不正确；

2)焊前预热、焊后缓冷等措施不当；形成淬硬组织； 3)焊接规范不合理；

(1)焊接接头设计不当；拘束度过大；(2)焊条选用不当；(3)焊接顺序不当。4)焊后热处理不及时。

3、对焊接接头返修的质量控制

3.1建立完善的焊接接头返修质量管理体系

建立完善体系的焊接接头返修质量管理体系是控制焊缝返修质 量的前提和保证。首先：应建立焊接接头返修是其中重要的控制环节之一。该体系 对焊接接头返修的工作程序、返修方案的制订等都应有明确的规定和 要求。

其次：应根据有关的规程、标准及制造单位的具体情况；制订出 焊接接头返修的具体工艺实施细则、管理制度等与之配套执行。如果对同一部位(指焊补的填充金属重叠的部位)的返修次数过 多； 将导致焊接接头及其周围的母材金属出现淬硬性及过大的焊接残 余应力；这对于承压设备产品来说是极其危险的。所以；对同一部位 的返修次数不宜超过 2次。

为提高焊接接头的返修质量； 并尽量减少返修次数； 对焊接接头 的第一、第二次返修应经焊接责任工程师审核批准后才能实施。对经 过二次返修仍不合格；需要进行第三次返修时； 必须经过制造单位技 术总负责人批准； 并采取相应的更为严格的工艺措施；来保证焊接接 头的返修质量。3.2 分析缺陷产生的原园

焊接接头中产生的缺陷类型很多；形成的原因也是多方面的； 应 具体问题具体分析； 详细分析缺陷产生的原因； 以便正确编制返修工 艺；并采取针对性措施；避免返修后再次产生类似缺陷或新的缺陷。3.3制订焊接接头的返修方案

制订返修方案是进行焊接接头返修工作的一个重要步骤；应详 细、具体、准确并切实可行。返修方案的内容主要包括；缺陷产生的 原因及避免再次产生缺陷的技术措施；缺陷的清除及坡口制备； 焊接 方法及焊材的选用；具体的返修工艺措施；返修后的检验项目等。1)缺陷产生的原因及避免再次产生缺陷的技术措施(具体内容前 面已有分析论述)。2)缺陷的清除及坡口制备

清除缺陷制备坡口的常用方法是用碳弧气刨；或用手工砂轮进 行。坡口的形状、尺寸大小主要取决于缺陷尺寸、性质及分布特点。一般来说； 所挖坡口的角度越小越好； 只要将缺陷清除便于操作即可。一般缺陷靠近哪侧就在哪侧清除；如缺陷较深；清除到板厚的 60； 时还未清除干净； 则应先在清除处补焊； 然后再在另一侧打磨清除至 补焊金属后再补焊。如缺陷有多处； 且相互位置较近、深浅相差不大； 为了不使两坡口中间金属多次受到返修时焊接热应力与应变过程的 影响；则宜将这些缺陷连接起来打磨成一个深浅均匀一致的大坡口； 反之；若缺陷之间距离较远、3)焊接方法及焊材的选用

焊接接头的返修一般采用手弧焊进行； 这是因为手弧焊具有操作

方便； 位置适应性强等特点。但若坡口宽窄深浅基本一致； 尺寸较长； 并处于平焊位置时； 也可以采用埋弧自动焊进行返修。当采用手弧焊 来返修时； 对原手弧焊的焊接接头； 一般还选用原焊缝焊接所用焊条； 对自动焊一般采用与母材金属相适应的焊条。但是；若返修部位刚性 大、坡口深、焊接条件恶劣时；尽管原焊缝采用的是酸性焊条；则此 时仍然应选用同一级别的碱性焊条；当采用埋弧自动焊返修时； 一般 选用与原焊接工艺相同的焊丝与焊剂。4)返修工艺措施

焊接接头返修时应控制焊接能量的输入； 并采用合理的焊接顺序 等工艺措施来保证返修质量。

(1)采用小规格直径、小电流等小的焊接规范焊接；以降低返修 部位塑性储备的消耗；

(2)采用窄焊道、短段、多层焊道、分段跳焊法等；减少焊接应 力与变形。但是；每层接头处要尽量错开；

(3)每焊完一段；须将焊渣清除干净；填满弧坑；并把电弧后引

再熄灭； 起附加热处理作用。然后立即用带圆角的箭头小锤锤击焊缝；

第四篇：焊接论文

【关键词】 奥氏体不锈钢；焊接性；防止措施

大部分的机械设备和工程结构都要受到大气和雨水的腐蚀，特别是在工业区还会受到各种工业废气的浸蚀；船舶、海洋结构和码头设施会受到海水和海洋气体的腐蚀。据统计，全世界所有的金属制品中，每年由于腐蚀而报废的重量，约为金属年产量的1/3。奥氏体不锈钢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。目前奥氏体不锈钢在石油、化工、海洋开发、国防工业和一些尖端科学技术及日常生活中都有广泛应用，是应用最广的不锈钢。研究奥氏体不锈钢的焊接性，对发展耐蚀钢的焊接结构具有非常重大的经济意义。

奥氏体不锈钢具有面心立方晶体结构，通常具有良好的塑性和韧性，因此这类钢具有良好的弯折、卷曲和冲压成形性；冷加工时不会产生任何的淬火硬化，焊接过程中极少出现冷裂纹。奥氏体不锈钢焊接时存在的主要问题接头产生碳化铬沉淀析出，耐蚀性下降；焊缝及热影响区热裂纹敏感性大；接头中铁素体含量高时，可能出现475℃脆化或者σ相脆化。

1、焊接接头的抗腐蚀性

（1）晶间腐蚀

焊接时，奥氏体不锈钢母材类型和所用的焊接材料与工艺不同，可能产生焊缝的晶间腐蚀、熔合区和过热区的“刀蚀”和热影响区中的敏化温度区的晶间腐蚀。

①焊缝的晶间腐蚀

多层多道焊接时，前面已焊焊缝处于敏化温度区时，会产生晶间贫铬；使用时接触腐蚀介质，就会发生晶间腐蚀。防止焊缝焊缝晶间腐蚀，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。还可以选用焊缝有少量铁素体组织的焊接材料和熔合比。

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。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，或选用超低碳的奥氏体不锈钢母材；在焊接工艺上选用小线能量焊接、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的产生。③熔合线和过热区的“刀蚀”

含钛或铌的奥氏体不锈钢焊接热影响区紧邻熔合线的过热区。温度超过1200℃，TiC或NbC全部溶解于奥氏体中，冷却时部分固溶的碳原子扩散并偏聚在奥氏体晶界上。在随后的多层焊处于600～1000℃的敏化区，晶界上碳原子浓度增大，与铬结合成Cr23C6，造成晶间贫铬。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的破坏，简称“刀蚀”。防止“刀蚀”的措施：选用超低碳奥氏体不锈钢母材（超低碳奥氏体不锈钢焊接接头不会产生刀蚀），在焊接顺序上安排接触腐蚀介质表面上的焊缝最后焊接。

（2）应力腐蚀

根据不锈钢设备与制件的应力腐蚀断裂事例和试验研究，可以认为：在一定静拉伸应力和在一定温度条件下的特定电化学介质共同作用下，现有的不锈钢均有产生应力腐蚀的可能。应力腐蚀最大特点之一是腐蚀介质与材料的组合上有选择性。容易引起奥氏体不锈钢应力腐蚀主要是盐酸和氯化物含有氯离子的介质，还有硫酸、硝酸、氢氧化物等介质。应力主要是焊接残余应力。因此，防止应力腐蚀主要是消除焊接残余应力的焊后热处理；以及焊接工艺采取措施减小残余应力。例如，结构设计时要尽量采用对接接头，避免十字交叉焊缝，Y形坡口改为X形坡口；适当减小坡口角度；采用短焊道焊；采用小线能量；适当的焊后锤击、表面抛光、表面喷丸等。

2、热裂纹

奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生热裂纹。奥氏体不锈钢焊接时产生热裂纹的原因：一是单相奥氏体焊缝易形成方向性强的柱状晶组织，硫、磷、镍、碳等元素形成的低熔点共晶杂志偏析比较严重；二是不锈钢导热系数小、线膨胀系数大，导致焊接应力比较大（一般是焊缝和热影响区受拉应力）。

防止奥氏体不锈钢产生热裂纹的主要措施：

（1）冶金措施

①严格限制焊缝中有害杂质元素的含量。钢中镍含量越高，越应该严格控制硫、磷等杂质元素的质量分数，以减少低熔点共晶杂质。

②调整焊缝化学成分。选用双相组织的焊条，使焊缝形成奥氏体的少量铁素体的双相组织，以细化晶粒，打乱柱状晶方向，减小偏析严重程度。铁素体的质量分数控制在3%～8%（5%左右）。过多的铁素体会使焊缝变脆。对于镍的质量分数大于15%的奥氏体不锈钢不能采用奥氏体和铁素体双相组织来防止热裂纹。因为铁素体在高温（>650℃）下长期使用，会析出σ相，使焊缝脆化。可采用奥氏体和碳化物的双相组织焊缝，亦有较高的抗热裂能力。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。

（2）工艺措施

①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。

②采用小线能量，小电流快速不摆动焊，可减小焊接应力。

③填满弧坑，可防止弧坑裂纹。

3、焊接接头的脆化

奥氏体不锈钢的焊缝在高温加热一段时间后，常会出现冲击韧度下降的现象，称为脆化。

（1）475℃脆化

含有较多铁素体相（超过15%～20%）的双相焊缝组织，经过350～500℃加热后，塑性和韧性会显著下降，由于475℃时脆化速度最快，故称475℃脆化。铁素体相越多，这种脆化越严重。因此，在保证焊缝金属抗裂性能和抗腐蚀性能的前提下，应将铁素体相控制在较低的水平，约5%左右。已产生475℃脆化的焊缝，可经900℃淬火消除。

（2）σ相脆化

奥氏体不锈钢焊接接头在375～875℃温度范围内长期使用，会产生一种FeCr金属间化合物，称为σ相。σ相硬而脆，由于σ相析出的结果，使焊缝冲击韧度急剧下降，这种现象称为σ相脆化。σ相一般仅在双相组织焊缝内出现；当使用温度超过800～850℃时，在单相奥氏体焊缝中也会析出σ相。通常认为，σ相主要是由铁素体演变而来，当铁素体含量超过5%时，σ相就很快形成。因此，高温下使用的奥氏体不锈钢，为了防止出现σ相，必须限制铁素体含量，控制在5%以内，并严格控制铬、钼、钛、铌等元素的含量。为了消除已经生成的σ相，恢复焊接接头的韧性，可把焊接接头加热到1000～1050℃，然后快速冷却。

（3）熔合线断裂

奥氏体不锈钢在高温下长期使用，在沿熔合线外几个晶粒的地方，会发生脆断现象，称为熔合线脆断。在钢中加入钼能提高钢材抗高温脆断的能力。

总之，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者焊接工艺不合理时，会产生降低焊接接头抗晶间腐蚀能力和热裂纹等问题。防止奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀、热裂纹、接头脆化等主要措施，可以从冶金方面或者工艺方面综合考虑。

参考文献

[1] 李荣雪主编.金属材料焊接工艺[M].北京：机械工业出版社，2008.1.[2] 刘性红，武雪梅.18-8不锈钢换热器裂纹失效研究与分析[J].山东冶金，2009，31（3）：46-48.[3] 宋昌鹏，邓香中等.镍基合金与奥氏体不锈钢间的焊接[J].装备制造技术，2011，（10）：145-147.[4] 赵大年.奥氏体不锈钢焊后消除应力的工艺探讨[J].炼油与化工，2010，（3）：53-54.作者简介：张红霞（1978-），女，河南偃师人，助教。

第五篇：焊接论文 (6)

不锈钢焊接材料存在的问题及改进措施

时间：2007-10

罗植平

(甘肃省水利水电学校)

摘 要：新型不锈钢焊条采用了低碳钢芯,通过药皮过渡合金.通过对焊条药皮成分的优化设计,分析了不锈钢焊条药皮中影响焊缝气孔生成率的因素及各因素对气孔率的影响规律,解决了出现焊缝气孔的问题,并彻底克服了不锈钢焊条药皮发红开裂的缺点.同时由于低碳钢焊芯的采用增加了焊条长度,减少了更换焊条次数,并可采用较大的焊接线能量,在很大程度上提高了焊接效率.焊缝熔敷金属具有优良的抗晶间腐蚀能力和综合力学性能.关键词:不锈钢焊条;发红;气孔;晶间腐蚀

目前我国生产的不锈钢焊条普遍存在工艺性比较差的缺点,其关键问题是焊条药皮易发红开裂,造成焊条的巨大浪费.不锈钢焊条药皮之所以易发红开裂是因为不锈钢的电阻率比低碳钢大得多,同时不锈钢的线膨胀系数又大,焊接时焊条通过很大的电流,焊芯产生大量的电阻热而膨胀,当焊芯的膨胀变形量超过药皮的变形能力时,药皮就要开裂.要提高不锈钢焊条抗发红性能途径有:一是改变焊芯本身的热物理性,如在不锈钢焊芯表面涂一层低电阻金属材料,降低焊芯的电阻率,使焊芯的温升降低,从而防止焊条药皮的发红,这种方法的缺点是使焊条的生产工艺变得复杂,增加了焊条成本;二是改变焊条药皮配方,以提高 1 焊条电弧电压和熔化速度,改变焊条熔滴短路过渡为渣壁过渡,但这种方法的效果有时不很明显.若不锈钢焊条采用低碳钢焊芯,通过药皮中合金粉的过渡实现熔敷金属的合金化,则由于低碳钢焊芯的电阻率显著低于不锈钢焊芯,这将极大地减少焊芯热量的产生,消除药皮发红的原因,并从根本上解决不锈钢焊条药皮发红开裂问题.同时当采用低碳钢焊芯时,可使不锈钢焊条的长度增加到普通焊条的长度,那么焊接的效率将会提高,焊条的利用率也将增加。1 焊条工艺性研究

为彻底解决不锈钢焊条的药皮发红开裂问题,本文采用Ｈ08Ａ焊芯代替不锈钢焊芯,在焊条药皮中加入合金元素铬镍锰等,通过药皮向焊缝中过渡合金.为了提高焊条对交直流电源的适应性,所以采用酸性药皮,确定药皮的渣系为ＴｉＯ2 ＣａＯ ＳｉＯ2,根据一些资料和经验确定药皮配方,发现此焊条工艺性上出现的主要问题是焊缝易产生气孔,气孔出现在焊缝的表面上,从焊缝表面上看呈喇叭口形,并且气孔的四周有光滑的内壁,所以从气孔的特征可以判断出其为氢气孔.此焊条之所以产生氢气孔是因为合金完全靠药皮过渡,药皮中高达50%为合金成分,使药皮的还原性很强,氧化性不足,从而导致氢气孔的产生,这是急待解决的问题,要对药皮配方优化设计.根据焊接冶金学理论,从焊材上来说,要抑制氢气孔产生就要调整药皮中氧化物、脱氧剂及氟化物的数量和种类,所以先固定其它组分不变来调整药皮中大理石、长石、氟化钙、冰晶石及氧化铁红的含量以达到去除氢气孔的目的,利用 2 正交表安排实验,对焊条药皮配方进行一次正交回归分析,通过焊缝气孔率和药皮组元含量间的回归方程,求出了药皮最优配方,解决了氢气孔的问题。研究中发现大理石,萤石,氧化铁红对氢气孔的影响十分显著,而长石含量的变化对气孔的影响不大。

1．1 氧化铁红对氢气孔的影响

氧化铁红对氢气孔的影响特别显著,严重恶化了焊条的工艺性,氧化铁红受热时释放出氧气增加气相的氧化性,分解产物ＦｅＯ也能增加熔渣的氧化性,本应减小氢气孔的产生,但实验结果恰恰相反,可能是因为当手工电弧焊时,氢通过两种途径向金属中溶解:一是气体与液态金属的界面以原子或质子形式溶入金属;二是通过熔渣层进入金属.氢通过熔渣向金属过渡时,氢或水首先溶于熔渣,以ＯＨ-离子形式存在,然后由渣向金属过渡.主要通过以下两个反应:Ｈ2Ｏ+(Ｏ2-)←→2(ＯＨ-)(Ｆｅ2+)+2(ＯＨ-)←→[Ｆｅ]+2[Ｏ]+2[Ｈ]Ｆｅ2Ｏ3的加入,使渣中的Ｏ2-及Ｆｅ2+增多,使反应易向右进行,促使氢的溶入,而使气孔倾向增大(见图1)。

图1 药皮中氧化铁红对氢气孔的影响

1．2 大理石对氢气孔的影响由于药皮被加热后大理石分解ＣａＣＯ3→ＣａＯ+ＣＯ2↑产生的二氧化碳气体能加强对熔池的保护,防止水蒸气的侵入,同时ＣＯ2是氧化性气体,可以减少熔池氢的平衡浓度, 从而减少了氢从第一条途径侵入熔池,降低了氢气孔的敏感性(见图2)。

图2 药皮中大理石对氢气孔的影响

1．3 萤石对焊缝氢气孔的影响萤石对焊缝氢气孔有显著的影响.因为当渣中ＣａＦ2和ＳｉＯ2共存时可以进行下列反应2ＣａＦ2+3ＳｉＯ22ＣａＳｉＯ3+ＳｉＦ4生成的ＳｉＦ4沸点低,以气态存在,并与气相中原子氢和水蒸气发生反应ＳｉＦ4+3ＨＳｉＦ气+3ＨＦＳｉＦ4+2Ｈ2Ｏ气ＳｉＯ2+4ＨＦ因而能降低焊缝中含氢量,而降低氢气孔倾向,从以上反应可以看出,ＳｉＯ2对萤石去氢效果有很大的影响(见图3)。

图3 萤石对氢气孔的影响

1．4 长石对焊缝氢气孔的影响长石的主要成分是ＳｉＯ2(63%～73%),ＡＬ2Ｏ3(17%～24%),Ｋ2Ｏ+Ｎａ2Ｏ>12%,长石含量的变化对焊缝氢气孔率影响很小,原因之一是长石的变化范围小,影响比较小,其二是虽然长石含量的提高有利于提高药皮的氧化性,益于消除氢气孔,但它的含量增加也增大了硅向熔池的过渡,而硅是表面活性元素,阻碍氢由熔池溢出,因此效果不是很明显(见图4)。

图4 药皮中长石对氢气孔的影响 焊缝合金系统的设计

此焊条主要用于广泛应用有的铬镍奥氏体钢的焊接,因此确定熔敷金属的合金系统为Ｆｅ Ｃｒ Ｎｉ Ｍｎ.本文所设计的焊缝熔敷金属化学成分范围为:Ｃ:0.04%～0.08%,Ｃｒ:18%～23%,Ｎｉ:9%～11%,Ｍｎ:0.5%～1.5%,Ｓｉ:0.5%～1%,Ｐ≤0.040%,Ｓ≤0.030%.焊条药皮配方经过优化设计,焊条的工艺性能已比较令人满意,但为了满足焊缝熔敷金属成分设计要求,以改善焊缝的组织和性能,必须在原最优配方基础上对焊条药皮中的合金元素的含量进行调整.对于不锈钢焊条来说,主要是调整Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ的含量以使焊缝能够与母材化学成分匹配并满足力学性能及耐蚀性要求,为达到设计成分要求,要对药皮中合金元素的含量调整。3 焊缝金属性能

焊缝母材为1Ｃｒ18Ｎｉ9的单相奥氏体组织,在奥氏体基体上分布着少量条状δ铁素体组织.本焊缝熔敷金属的镍当量Ｎｉｅｑ=Ｎｉ+30Ｃ+0 5Ｍｎ=13 1,铬当量Ｃｒｅｑ=Ｃｒ+1 5Ｓｉ=22,Ｃｒｅｑ/Ｎｉｅｑ=1 68,所以焊缝金属以初生相δ铁素体凝固,焊接熔池金属凝固时,主要以熔池底部未熔化的被焊母材基体金属的晶粒表面为非自发形核的现成表面,该表面使熔池液态金属以柱状晶的形态向焊缝 中心成长,奥氏体在凝固期间的铁素体柱状晶之间的富奥氏体化形成元素的液相中形核,向熔池液态金属和铁素体中长大.一次铁素体δ相的形成对焊缝性能有有益的作用,其一是有利于提高焊缝的抗晶间腐蚀能力;其二是δ相可防止奥氏体焊缝凝固裂纹.但是一次铁素体δ含量不可过多,否则高温下发生δ→σ转变而脆化,焊缝中铁素体的最佳含量为5%.这样，焊缝熔敷金属的力学性能、耐蚀性能均良好。结 论

不锈钢焊条通过采用低碳钢焊芯,通过合金系统的优化设计,克服了气孔问题,找到了药皮组分对氢气孔的影响规律,解决了普通不锈钢焊条药皮易发红开裂的缺点,工艺性能优良.本焊缝熔敷金属一次铁素体δ铁素体+奥氏体双相组织,具有优秀的耐晶间腐蚀能力,同时具备良好的综合力学性能,具有良好的推广价值。