关于不锈钢焊接质量控制的探讨

摘要：本文作者从实际工作出发对不锈钢焊接特点及质量控制进行了全面的阐述。文章阐述了奥氏体不锈钢的焊接问题及产品焊接控制措施。

关键词：不锈钢 焊接 裂纹 变形 质量 控制

前言

在未来的焊接业发展中，全面提高我国的总体焊接生产技术水平，与国际接轨；培养与吸引一批优秀的焊接专业技术人才，提高自主创新能力；在一些国际焊接相关尖端前沿科技领域占有一席之地等一系列措施是我国增加焊接业中核心竞争力的有效措施。

我国未来焊接技术发展的方向一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料；另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，这都对焊接工作者提出了更高的要求，因此我们要运用现代科学技术，努力促进焊接技术的进步与发展。

一、不锈钢焊接问题及解决措施

（一）、焊接接头的热裂纹

1. 焊接接头产生热裂纹的原因

单相奥氏体组织的奥氏体型不锈钢焊接接头易产生焊接热裂纹，这种裂纹是在高温状态下形成的。奥氏体型不锈钢易产生焊接接头热裂纹的主要原因有以下几点：

（1）焊缝金属凝固期间存在较大的拉应力，这是产生凝固裂纹的必要条件。

（2）有害杂质的偏析及晶间液态夹层的形成。

2. 焊接时避免奥氏体型不锈钢焊接热裂纹的途径。

① 采用适当的焊接坡口或焊接方法，使母材金属在焊缝金属中所占的分量减少

② 尽量选用低氢型焊条和无氧焊剂，以防止热裂纹的产生。

③ 焊接参数应选用小的热输入。

④ 选择合理的焊接结构、焊接接头形式和焊接顺序，尽量减少焊接应力。

⑤ 焊接过程结束和中途断弧前，收弧要慢且要设法添满弧坑，以防止弧坑裂纹的形成。

（二）、焊接变形与收缩

奥氏体型不锈钢与碳钢相比，在物理性能上有很大差异，前者在焊接过程中会产生较大的变形和焊后收缩。其原因有：

1.与碳钢相比，其电阻是碳钢的5倍，在同样的焊接电流、电弧、电压条件下的热输入要多。

2. 其热导率低，约为碳钢的三分之一，导致热量传递速度缓慢，热变形增大；

3. 18-8型不锈钢的线膨胀系数又比碳钢大40%左右，更引起加热时热膨胀量和冷却时收缩量的增加，当然焊后的变形量就显得更加突出。

事实证明，焊接变形量的大小与焊接参数选择、焊接次序的正确性、操作的合理性都有一定的关系。

为了尽量减少18-8型不锈钢焊接变形和焊后收缩引起焊件尺寸的不足，对接接头的焊接构件要留有足够的收缩余量。如果焊后变形量超过允许值，就必须进行矫正变形。矫正的方法有局部加热矫正和冷矫正两种。在矫正18-8型不锈钢的焊接变形时，如果该焊接结构对耐蚀性能有要求时，通常都是采用冷矫正的方法来矫正。

二、不锈钢焊接产品焊接质量控制措施

对于奥氏体不锈钢产品焊接质量控制要从人、机、料、法、环、测六个环节着手层层控制步步把关。

（一） 提高焊工的技能水平及素质

焊工的技能水平及焊工的质量意识对产品焊接质量起着决定性的作用，因为焊缝首先是焊工焊接出来的，因此焊工的技能水平及素质在很大程度上决定焊接产品的质量。产品在焊接前首先要求每个焊工应取得相应的焊接资质，在上岗前应进行岗前培训，并通过焊接试件证明具有足够的产品焊接能力，且应每半年进行一次焊接试件考试，以证明其焊接保证能力。

（二）.焊接设备的选择

焊接设备也是影响焊接质量的重要因素之一。质量不稳定的设备，不能购买；设计陈旧、焊接过程中焊接参数不稳定的设备以及耗能大的焊接设备，应禁止使用。同样，对于现服役的焊接设备，要作好定期保养、维护和按期进行检查，使其达到最佳工作状态，避免焊接过程中发生故障，中断而影响焊接接头质量。

（三） . 焊接材料的质量控制

不锈钢原材料要保证单独存放，不能与碳钢混放，且保证各型号有标识，可追溯。焊接材料包括焊条、焊丝和焊剂。严格的焊材管理规程对保证焊接产品制造质量起到重要作用。焊丝必须有专用的焊材库，保证其储存温度不低于18°C，湿度不大于60%。

（四）. 焊接结构及焊接方法

（1）合理的设计结构：为了防止焊接产品在服役运行过程中发生脆断事故，要求产品设计图样尽量减少焊缝的应力集中，不采用搭接接头和角接接头为受力焊缝；尽量不采用交叉焊接接头的焊缝。

（2）良好的可达性：使每个焊工都有一个理想的施焊空间，这样不仅有利于焊工作业也能够方便焊后检查。

（3）应编制焊接工艺指导书及焊接工艺参数以指导操作人员焊接方法及焊接注意事项，焊接指导书一定要标明焊件装配尺寸，如坡口角度要求，坡口间隙要求，错边要求，夹紧要求，焊接放量要求，焊枪角度要求，焊接顺序要求，焊接参数等，且各项要求应经过大量的实验为依据制定，应方便工人操作。

（4）不锈钢待焊处施焊前要用丙酮或酒精将此处50mm内的油污等杂质清洗干净。采用等离子弧切割的坡口，坡口应予打磨直至露出金属光泽。

（5）定位焊后的组装件要测量尺寸的正确性，同时还要考虑到焊接过程中焊件的变形和收缩，二者均需控制在允许的范围内。

（6） 有耐晶间腐蚀要求的不锈钢容器，其接触介质的焊缝要严格执行焊接工艺参数，严格控制焊道层间温度。若用碳弧气刨清除根部焊道时，应将渗碳层打磨干净且露出金属光泽才能施焊。不允许在不锈钢非施焊表面直接引弧。与工作介质接触的焊缝应最后施焊。

（7）焊接过程中焊工要执行焊接工艺文件中所规定的焊接工艺参数，严格执行焊接工艺纪律。检验人员要不定期检查焊接工艺参数工艺的准确性，焊前预热温度、焊道层间温度、焊后缓冷加热温度均要一一测定并作好记录，随制造工序卡进行流转。

（8）制造不锈钢容器过程中，应避免尖锐硬性物质擦伤、划伤其表面。如在容器内部焊接时，应采取衬垫等保护措施，免除内表面受损。

（9）矫正不锈钢板及其焊接件变形时，不得使用铁锤敲击，应使用橡胶锤或木锤。

（10） 不锈钢容器表面如有局部的磕碰划伤等影响其耐腐蚀性能的缺陷，必须修磨局部至圆滑过度，但不能低与母材金属厚度的下限值。

（11）不锈钢焊接产品在进行表面处理之前，所有的焊接及焊后修补工作应全部结束。焊接产品表面的金属飞溅、熔渣、氧化皮、焊瘤、凹坑、油污等杂质均应清楚干净。表面处理过程中不得使用碳钢刷清理不锈钢产品的表面。

（12）化学表面处理采用酸洗钝化法，适用于不锈钢容器和构件。酸性钝化应以浸渍法为主，亦可采用湿拖法或膏剂涂抹法。酸洗后必须用清水清洗干净，不允许残留酸洗液。酸洗后不锈钢表面不得有明显的腐蚀痕迹，不得有颜色不均匀的斑痕，焊缝及热加工表面不得有氧化色。有抗晶间腐蚀要求的不锈钢焊接产品酸洗处理后，必须进行钝化处理，钝化后的不锈钢表面应用清水清洗，呈中性溶液后擦干水迹。排放的酸洗液应采取中和处理，达到国家有关允许排放的标准后，方可排放，不得污染水源。该工序所有质量情况均要记录到产品制造工序卡中。

（五）制造环境的控制

1. 不锈钢需有独立的生产车间或专用固定生产场地，应与碳素钢制品严格隔离。

2. 不锈钢零部件周转和运输过程中，应配备必要的防铁离子污染和磕伤、划伤的运输工装。

3. 焊接场地不允许有穿堂风，避免风、雨、雪的直接影响，温度不低于-5℃。

参考文献

1 [美]唐纳德，皮克纳，I.M. 伯恩斯坦.不锈钢手册.北京：机械工业出版社，1977

2 张其枢，堵耀庭.不锈钢焊接.北京：机械工业出版社，2000.3

3 肖纪美.不锈钢的金属学问题.北京：冶金工业出版社1983

4 王钲樵，吴幼林等.不锈钢.北京：化学工业出版社，1991