不銹鋼焊接工藝技術(shù)要點
不銹鋼焊管是在焊管成型機上，由不銹鋼板經(jīng)若干道模具碾壓成型并經(jīng)焊接而成。由于不銹鋼的強度較高，且其結(jié)構(gòu)為面心立方晶格，易形成加工硬化，使焊管成型時：一方面模具要承受較大的摩擦力，使模具容易磨損；另一方面，不銹鋼板料易與模具表面形成粘結(jié)（咬合），使焊管及模具表面形成拉傷。因此，好的不銹鋼成型模具必須具備極高的耐磨和抗粘結(jié)（咬合）性能。我們對進口焊管模具的分析表明，該類模具的表面處理都是采用超硬金屬碳化物或氮化物覆層處理。
激光焊接、高頻焊接與傳統(tǒng)的熔化焊接相比具有焊接速度快、能量密度高、熱輸入小的特點，因此熱影響區(qū)窄、晶粒長大程度小、焊接變形小、冷加工成形性能好，容易實現(xiàn)自動化焊接、厚板單道一次焊透，其中最重要的特點是Ⅰ形坡口對接焊不需要填充材料。
焊接技術(shù)主要應(yīng)用在金屬母材上，常用的有電弧焊，氬弧焊，CO2保護焊，氧氣-乙炔焊，激光焊接，電渣壓力焊等多種，塑料等非金屬材料亦可進行焊接?！〗饘俸附臃椒ㄓ?0種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。
熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。
在熔焊過程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進入熔池，還會在隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的質(zhì)量和性能。
壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當(dāng)電流通過兩工件的連接端時，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時，在軸向壓力作用下連接成為一體。
各種壓焊方法的共同特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程，因而沒有象熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p，和有害元素侵入焊縫的問題，從而簡化了焊接過程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時由于加熱溫度比熔焊低、加熱時間短，因而熱影響區(qū)小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強度的優(yōu)質(zhì)接頭。
釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實現(xiàn)原子間的相互擴散，從而實現(xiàn)焊接的方法。
焊接時形成的連接兩個被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側(cè)在焊接時會受到焊接熱作用，而發(fā)生組織和性能變化，這一區(qū)域被稱為熱影響區(qū)。焊接時因工件材料焊接材料、焊接電流等不同，焊后在焊縫和熱影響區(qū)可能產(chǎn)生過熱、脆化、淬硬或軟化現(xiàn)象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要調(diào)整焊接條件，焊前對焊件接口處預(yù)熱、焊時保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質(zhì)量。
不銹鋼管焊接技術(shù)種類
采用的焊接工藝：采用小規(guī)范可防止晶間腐蝕、熱裂紋及變形的產(chǎn)生，焊接電流比低碳鋼低20%；為保證電弧穩(wěn)定燃燒，采用直流反接；短弧焊收弧要慢，填滿弧坑，與介質(zhì)接觸的面最后焊接；多層焊時要控制層間溫度，焊后可采取強制冷卻；不要在坡口以外的地方起弧，地線要接好；焊后變形只能用冷加工矯正。
1) 氬弧焊
不銹鋼采用氬弧焊時，由于保護作用好，合金元素不易燒損，過渡系數(shù)較高，故焊縫成形好，沒有渣殼，表面光潔，因此焊成的接頭具有較高的耐熱性和良好的力學(xué)性能。目前在氬弧焊中應(yīng)用較廣的是手工鎢極氬弧焊，用于焊接0.5~3mm的不銹鋼薄板，焊絲的成分一般與焊件相同，保護氣體一般采用工業(yè)純氬氣，焊接時速度應(yīng)適當(dāng)?shù)乜煨?，盡量避免橫向擺動。對于厚度大于3mm的不銹鋼，可采用熔化極氬弧焊。熔化極氬弧焊的優(yōu)點是生產(chǎn)率高，焊縫的熱影響區(qū)小，焊件的變形小和耐腐蝕性好，并易于自動化操作。
2) 氣焊
由于氣焊方便靈活，可焊各種空間位置的焊縫，對一些薄板結(jié)構(gòu)和薄壁管等不銹鋼部件，在沒有耐腐蝕要求下有時可采用氣焊。為防止過熱，焊嘴一般比焊接同樣厚度的低碳鋼時要小，氣焊火焰要使用中性焰，焊絲根據(jù)焊件成分和性能選擇，氣焊粉用氣劑101，焊接時最好用左焊法，焊接時焊炬焊嘴與焊件傾角成 40~50°，焰芯距熔池應(yīng)不小于2mm，焊絲端頭與熔池接觸，并與火焰一起沿焊縫移動，焊炬不作橫向擺動，焊速要快，并盡量避免中斷。
3) 埋弧焊
埋弧焊適用于中等厚度以上的不銹鋼板（6~50mm）的焊接，采用埋弧焊生產(chǎn)率高，焊縫質(zhì)量好，但易引起合金元素及雜質(zhì)的偏析。
4) 手工焊
手工焊是一種非常普遍的、易于使用的焊接方法.電弧的長度靠人的手進行調(diào)節(jié)，它決定于電焊條和工件之間縫隙的大小.同時，當(dāng)作為電弧載體時，電焊條也是焊縫填充材料。
這種焊接方法很簡單，可以用來焊接幾乎所有材料.對于室外使用，它有很好的適應(yīng)性，即使在水下使用也沒問題.大多數(shù)電焊機可以TIG焊接.在電極焊中，電弧長度決定于人的手：當(dāng)你改變電極與工件的縫隙時，你也改變了電弧的長度.在大多數(shù)情況下，焊接采用直流電，電極既作為電弧載體，同時也作為焊縫填充材料.電極由合金或非合金金屬芯絲和焊條藥皮組成.這層藥皮保護焊縫不受空氣的侵害，同時穩(wěn)定電弧.它還引起渣層的形成，保護焊縫使它成型.電焊條即可是鈦型焊條，也可是緘性的，這決定于藥皮的厚度和成分.鈦型焊條易于焊接，焊縫扁平美觀.此外，焊渣易于去除.如果焊條貯存時間長，必須重新烘烤.因為來自空氣的潮氣會很快在焊條中積聚。
5) MIG/MAG焊接
這是一種自動氣體保護電弧焊接方法.在這種方法中，電弧在保護氣體屏蔽下在電流載體金屬絲和工件之間燒接.機器送入的金屬絲作為焊條，在自身電弧下融化.由于MIG/MAG焊接法的通用性和特殊性的優(yōu)點，至今她仍然是世界上最為廣泛的焊接方法.它使用于鋼、非合金鋼、低合金鋼和高合金為基的材料.這使得它成為理想的生產(chǎn)和修復(fù)的焊接方法.當(dāng)焊接鋼時，MAG可以滿足只有0.6mm厚的薄規(guī)格鋼板的要求.這里使用的保護氣體是活性氣體，如二氧化碳或混合氣體.唯一的限制是當(dāng)進行室外焊接時，必須保護工件不受潮，以保持氣體的效果。
6) TIG焊接
電弧在難熔的鎢電焊絲和工件之間產(chǎn)生.這里使用的保護氣體是純氬氣，送入的焊絲不帶電.焊絲既可以手送，也可以機械送.也有一些特定用途不需要送入焊絲.被焊接的材料決定了是采用直流電還是交流電.采用直流電時，鎢電焊絲設(shè)定為負(fù)極.因為它有很深的焊透能力，對于不同種類的鋼是很合適的，但對焊縫熔池沒有任何“清潔作用”。
不銹鋼焊接工藝檢驗方法
焊接檢驗內(nèi)容包括從圖紙設(shè)計到產(chǎn)品制出整個生產(chǎn)過程中所使用的材料、工具、設(shè)備、工藝過程和成品質(zhì)量的檢驗，分為三個階段：焊前檢驗、焊接過程中的檢驗、焊后成品的檢驗。檢驗方法根據(jù)對產(chǎn)品是否造成損傷可分為破壞性檢驗和無損探傷兩類。
1）焊前檢驗
焊前檢驗包括原材料（如母材、焊條、焊劑等）的檢驗、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計的檢查等。
2）焊接過程中的檢驗
包括焊接工藝規(guī)范的檢驗、焊縫尺寸的檢查、夾具情況和結(jié)構(gòu)裝配質(zhì)量的檢查等。
3）焊后成品的檢驗
焊后成品檢驗的方法很多，常用的有以下幾種：
外觀檢驗
焊接接頭的外觀檢驗是一種手續(xù)簡便而又應(yīng)用廣泛的檢驗方法，是成品檢驗的一個重要內(nèi)容，主要是發(fā)現(xiàn)焊縫表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通過肉眼觀察，借助標(biāo)準(zhǔn)樣板、量規(guī)和放大鏡等工具進行檢驗。若焊縫表面出現(xiàn)缺陷，焊縫內(nèi)部便有存在缺陷的可能。
致密性檢驗
貯存液體或氣體的焊接容器，其焊縫的不致密缺陷，如貫穿性的裂紋、氣孔、夾渣、未焊透和疏松組織等，可用致密性試驗來發(fā)現(xiàn)。致密性檢驗方法有：煤油試驗、載水試驗、水沖試驗等。
受壓容器的強度檢驗
受壓容器，除進行密封性試驗外，還要進行強度試驗。常見有水壓試驗和氣壓試驗兩種。它們都能檢驗在壓力下工作的容器和管道的焊縫致密性。氣壓試驗比水壓試驗更為靈敏和迅速，同時試驗后的產(chǎn)品不用排水處理，對于排水困難的產(chǎn)品尤為適用。但試驗的危險性比水壓試驗大。進行試驗時，必須遵守相應(yīng)的安全技術(shù)措施，以防試驗過程中發(fā)生事故。
物理方法的檢驗
物理的檢驗方法是利用一些物理現(xiàn)象進行測定或檢驗的方法。材料或工件內(nèi)部缺陷情況的檢查，一般都是采用無損探傷的方法。目前的無損探傷有超聲波探傷、射線探傷、滲透探傷、磁力探傷等。
?、?射線探傷
射線探傷是利用射線可穿透物質(zhì)和在物質(zhì)中有衰減的特性來發(fā)現(xiàn)缺陷的一種探傷方法。按探傷所使用的射線不同，可分為X射線探傷、γ射線探傷、高能射線探傷三種。由于其顯示缺陷的方法不同，每種射線探傷都又分電離法、熒光屏觀察法、照相法和工業(yè)電視法。射線檢驗主要用于檢驗焊縫內(nèi)部的裂紋、未焊透、氣孔、夾渣等缺陷。
?、?超聲波探傷
超聲波在金屬及其它均勻介質(zhì)傳播中，由于在不同介質(zhì)的界面上會產(chǎn)生反射，因此可用于內(nèi)部缺陷的檢驗。超聲波可以檢驗任何焊件材料、任何部位的缺陷，并且能較靈敏地發(fā)現(xiàn)缺陷位置，但對缺陷的性質(zhì)、形狀和大小較難確定。所以超聲波探傷常與射線檢驗配合使用。
?、鄞帕z驗
磁力檢驗是利用磁場磁化鐵磁金屬零件所產(chǎn)生的漏磁來發(fā)現(xiàn)缺陷的。按測量漏磁方法的不同，可分為磁粉法、磁感應(yīng)法和磁性記錄法，其中以磁粉法應(yīng)用最廣。
磁力探傷只能發(fā)現(xiàn)磁性金屬表面和近表面的缺陷，而且對缺陷僅能做定量分析，對于缺陷的性質(zhì)和深度也只能根據(jù)經(jīng)驗來估計。
④滲透檢驗
滲透檢驗是利用某些液體的滲透性等物理特性來發(fā)現(xiàn)和顯示缺陷的，包括著色檢驗和熒光探傷兩種，可用來檢查鐵磁性和非鐵磁性材料表面的缺陷。
不銹鋼焊接要點及注意事項
1.采用垂直外特性的電源，直流時采用正極性（焊絲接負(fù)極）
2.一般適合于6mm以下薄板的焊接，具有焊縫成型美觀，焊接變形量小的特點
3.保護氣體為氬氣，純度為99.99%。當(dāng)焊接電流為50~150A時，氬氣流量為8~10L/min，當(dāng)電流為150~250A時，氬氣流量為12~15L/min。
4.鎢極從氣體噴嘴突出的長度，以4~5mm為佳，，在角焊等遮蔽性差的地方是2~3mm，在開槽深的地方是5~6mm，噴嘴至工作的距離一般不超過15mm。
5.為防止焊接氣孔之出現(xiàn)，焊接部位如有鐵銹、油污等務(wù)必清理干凈。
6.焊接電弧長度，焊接普通鋼時，以2~4mm為佳，而焊接不銹鋼時，以1~3mm為佳，過長則保護效果不好。
7.對接打底時，為防止底層焊道的背面被氧化，背面也需要實施氣體保護。
8.為使氬氣很好地保護焊接熔池，和便于施焊操作，鎢極中心線與焊接處工件一般應(yīng)保持80~85°角,填充焊絲與工件表面夾角應(yīng)盡可能地小，一般為10°左右。
9.防風(fēng)與換氣。有風(fēng)的地方，務(wù)請采取擋網(wǎng)的措施，而在室內(nèi)則應(yīng)采取適當(dāng)?shù)膿Q氣措施。
不銹鋼鋼焊接操作作要求
結(jié)合多個大型項目的施工實踐。編制過包括管道、儲罐、塔式容器、鋼結(jié)構(gòu)等施工組織設(shè)計或施工方案。通過這些施工組織設(shè)計在工程中的實施，使自己積累了一些經(jīng)驗，并對不銹鋼這種材質(zhì)的焊接有了進一步認(rèn)識?，F(xiàn)結(jié)合管道施工。針對不銹鋼在焊接中的技術(shù)管理和質(zhì)量控制，談幾點體會。
1.確定焊接工藝
不銹鋼的牌號非常多。按合金成分可分為鉻系不銹鋼和鉻鎳不銹鋼。按不銹鋼的金屬組織可分為奧氏型、鐵素體型、馬氏體型等。而在施工中最常用的是奧氏體型，如：0Crl9Ni9、1Crl8Ni9Ti等。奧氏體型不銹鋼的焊接性比較好，相對比較容易焊接，焊接接頭即使在焊態(tài)也具有較高的韌性。但與普通碳素鋼相比，其導(dǎo)熱率約為碳鋼的1/3，膨脹系數(shù)卻比碳鋼大1．5倍。由于奧氏體不銹鋼具有較低的導(dǎo)熱率和較高的膨脹系數(shù)，這樣在焊接過程中會產(chǎn)生較大的變形和應(yīng)變。所以焊接質(zhì)量主要取決于焊接工藝是否與母材相適應(yīng)。為此在確定焊接工藝時，必須從以下方面進行考慮。
焊接方法的選擇不銹鋼常用的焊接方法有手工電弧焊、氣體保護焊及自動埋弧焊。主要是根據(jù)設(shè)計的介質(zhì)參數(shù)、施工條件和操作環(huán)境、以及施工成本等確定。在工藝管道施工中，因管徑大小不等，且管道上閥門、管件較多，使得焊口位置變化較復(fù)雜。所以一般均采用手工電弧焊。對于輸送易燃、易爆或介質(zhì)有一定潔凈度要求的管道，通常采用氬弧焊打底。手工電弧焊蓋面的方式焊接，以提高焊縫的內(nèi)在質(zhì)量。焊接材料的選擇不銹鋼焊條分為鉻不銹鋼焊條(牌號為“G”字頭)和鉻鎳不銹鋼焊條(牌號為“A”字頭)。鉻不銹鋼焊條主要用于馬氏體型不銹鋼焊接。焊條的選擇主要從母材的化學(xué)成分、管道介質(zhì)溫度和壓力、焊機電流(交流或直流)、焊接方法以及焊接時的環(huán)境溫度等多方面考慮。一般來說，通過選擇確認(rèn)，會有多個牌號的焊條能夠滿足焊接要求。這時可根據(jù)焊條的性價比擇優(yōu)選用。
焊縫坡口形式的選擇設(shè)計單位通常根據(jù)焊縫的受力情況。在施工圖中注明坡口形式采用相應(yīng)的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。而常用的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)中沒有根據(jù)母材和焊材的不同對坡口尺寸進行細分。只是依據(jù)母材厚度和焊接方法來確定的。但實際上不同的母材和焊材在焊接時對坡口尺寸的要求是不同的。這是因為，材質(zhì)的化學(xué)成分和物理特性不同，其施焊時的穿透力(熔深)也不盡相同。所以在施工時一定要根據(jù)具體的材質(zhì)，調(diào)整坡口的對口間隙、鈍邊、坡口角度。如果坡口尺寸過大，不僅會提高施工成本，還會使焊縫應(yīng)力過大，易變形和產(chǎn)生裂紋；而坡口尺寸過小，則容易出現(xiàn)未焊透、夾渣等質(zhì)量缺陷。在采用手工電弧焊進行作業(yè)時，因不銹鋼比碳鋼焊條的穿透力小。所以坡口角度及對口間隙應(yīng)適當(dāng)增大?？砂匆?guī)范給定的正偏差值進行控制，或通過試焊來確定。
焊接電流的選擇奧氏體不銹鋼的比電阻比碳鋼的大了近5倍。因此焊條在施焊時很容易過熱、燒紅。而使用大電流將引起焊條過熱和藥皮中有效成分的燒損，使焊縫保護不良容易引發(fā)缺陷，同時也得不到預(yù)期的焊縫金屬成分，所以焊接電流不宜過大。一般選用較小的焊接電流為宜。
2.要充分做好焊前準(zhǔn)備
焊接作業(yè)前。要進行有針對性的準(zhǔn)備。這種準(zhǔn)備是保證焊接質(zhì)量的重要組成部分。其內(nèi)容主要從以下三方面考慮：
焊接操作者技能的確認(rèn)從事焊接作業(yè)的焊工必須持證上崗，并要嚴(yán)格按操作證上注明的允許施焊項目進行作業(yè)。焊工最好有二年以上的不銹鋼或鉻鉬鋼的焊接經(jīng)驗。焊接材料的管理焊條在使用前，要按使用說明書規(guī)定進行烘焙(如無規(guī)定，則一般按烘干溫度150～200℃，烘干時間1h進行處理)。烘焙必須使用可控溫的專用烘干箱。用多少烘多少，隨用隨取。烘干后的焊條應(yīng)放在保溫筒內(nèi)使用。外露超過2h應(yīng)重新烘焙。重復(fù)不宜超過3次。不銹鋼管坡口可采用機械加工或等離子切割在施焊前。應(yīng)先清除坡口處的氧化層及毛刺等。為了便于清除焊后飛濺，可先在焊縫兩側(cè)50mm范圍內(nèi)，涂刷白堊粉漿，焊后再將其清除。由于不銹鋼與碳鋼接觸會產(chǎn)生“滲碳”現(xiàn)象，所在焊道及飛濺清理時，必須使用專用砂輪和不銹鋼刷子。
3.預(yù)防變形和裂紋的產(chǎn)生
預(yù)防變形由于奧氏體不銹鋼有大的膨脹系數(shù)和小的導(dǎo)熱率，致使不銹鋼在焊接時，容易出現(xiàn)較大的焊接變形。所以在組對時，要根據(jù)不同位置的焊縫，使用不同類型的防變形卡具，定位焊和固定焊的位置應(yīng)比一般碳鋼間距小。焊接人時，應(yīng)合理確定焊接順序。如大管徑可二人同時按同一方向?qū)ΨQ施焊等。母材大于8mm厚時。焊道應(yīng)多層施焊，并以小線能量施焊。焊接采用焊件接負(fù)極的“反接”法，以降低焊件溫度。
防止裂紋。焊條烘焙后。要使用保溫筒盛裝。施焊環(huán)境溫度宜在0℃以上，且不宜在施焊過程中發(fā)生幅度較大的波動。當(dāng)溫度低于O℃時．焊接應(yīng)進行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為80～100℃。引弧采用后退法在坡13內(nèi)引弧，切不可在母材上引弧。運條采用向前拉，不擺動的直線運條法。在立焊時如必須進行橫向擺動，擺動幅度應(yīng)盡量減少，過分的橫向擺動容易造成熱裂紋和保護不良?；￠L應(yīng)盡量保持短弧，長電弧不僅會引起合金成分的燒損，而且可能會由于空氣中氮氣的侵人造成鐵素體的減少引發(fā)熱裂紋。收弧時應(yīng)將弧坑填滿。尤其是定位焊更容易忽視填滿弧坑，凹陷的弧坑是很難避免熱裂紋發(fā)生的。
