浅析06Cr19Ni10不锈钢管与20#钢管的焊接工艺技术

摘要 ：06Cr19Ni10不锈钢管与20#钢管的焊接属于异种钢焊接，而06Cr19Ni10不锈钢的焊接性较差，焊接接头容易出现裂纹缺陷。在工程实践中避免产生缺陷应选用合适的焊接材料和焊接工艺。

关键词 ：06Cr19Ni10不锈钢；20#钢； 焊接

Abstract the:06Cr19Ni10 stainless steel pipe and20# steel pipe welding of dissimilar steel welding, and06Cr19Ni10 stainless steel weld, welding joint easy to have the crack defect. In engineering practice to avoid defects should be the appropriate choice of welding material and welding process.

Key words: 06Cr19Ni10stainless steel; 20# steel; welding

1 前言

在大张坨储气库地面设施适应性改造工程中，将原大于1.6MPa的放空系统出口管线（20#）改为不锈钢材质（06Cr19Ni10）并将原安全阀出口的管线（DN65）更换为DN100管径。本次改造就涉及到20#与06Cr19Ni10的焊接。

06Cr19Ni10就是常见的不锈钢304 的，304是美国牌号， 0Cr18Ni9是我国的旧牌号 。为保证焊接质量，我们在认真分析两种材料的基础上制定了焊接工艺措施 。

2 焊接性能分析

06Cr19Ni10 属于奥氏体不锈钢，焊接时易出现晶间腐蚀、焊接裂纹等。焊缝产生结晶裂纹的原因：① 奥氏体不锈钢成分复杂，会削弱晶间的结合力。②单相奥氏体钢焊缝一次晶特别发达，易促进液态夹层产生。③焊缝及敏化区金属易使晶界附近奥氏体贫铬，引起晶间腐蚀裂纹。而当 06Cr19Ni10 与 20#相焊时，20#中的碳对焊缝中的铬有稀释作用，增加了腐蚀裂纹倾向。

根据GB 50236-1998、JB4730-2005 选用 A302（E309-16）焊条，作焊接工艺评定合格。母材的化学成分、物理性能及焊材的熔敷金属成分如表1--表5所示。

表106Cr19Ni10不锈钢的化学成分表

表2 20#钢的化学成分表

表306Cr19Ni10不锈钢的物理性能表

表420#钢的物理性能表

表5 A302的熔敷金属成分表

3 焊接中的主要问题

由于06Cr19Ni10不锈钢和20#钢化学成分差异很大，要在熔焊的条件下获得可靠的焊接接头存在许多问题 。

3.1热导率和比热容的差异

金属的热导率和比热容强烈地影响着被焊材料的熔化、熔池的形成，以及焊接区温度场和焊缝的凝固结晶 。06Cr19Ni10不锈钢热导率约为20#钢的1/3，这么大的差异可使熔池形成和金属结合不良，导致焊缝性能和成形不良。

3.2 线膨胀系数的差异

由于06Cr19Ni10不锈钢与20#钢的线膨胀系数不同，导致焊接接头出现复杂的高应力状态，进而加速裂纹的产生。

3.306Cr19Ni10不锈钢和20#钢焊接时同样存在焊缝稀释和形成过渡层的问题，将导致焊接接头的焊缝组织成为奥氏体加铁素体 。

4 焊接工艺措施

为获得无裂纹的焊接接头，避免焊接接头熔合线组织与焊缝金属的不一致性，可采取以下措施 ：

4 .1 正确选择焊接材料

06Cr19Ni10不锈钢与20#钢焊接接头的焊缝金属化学成分主要取决于填充金属，焊缝金属的成分应力求接近于其中一种钢的成分，并且采取两名电焊工对称焊接的手工弧焊方法,焊条选用A302（E309-16） ,焊缝金属的 C r 当量为 5 ％ ～6 ％ 。

4 .2 预热温度和层间温度

焊前预热和层间温度的控制对减少裂纹的形成有一定影响。预热温度过高，会导致焊缝的冷却速度变慢，大大地降低接头的冲击韧性。预热温度过低，则无法防止裂纹的形成。06Cr19Ni10不锈钢与20#钢焊接的预热温度和层间温度要控制在 150～300 ％。

4 .3 焊后温度的控制及回火热处理

焊后必须缓慢冷却至100—150 ％ ，保温0.5—1h 。回火温度应控制在700-730％范围内，保温时间在4—5h 。

4 .4 操作工艺

为防止不锈钢焊接一侧晶体粗大，还要采取以下工艺措施 ： ① 选用小 的热输入 ， 小的焊接电流，较快的焊接速度。②采用短弧焊 ，电弧稍偏向碳钢母材侧，使两母材金属受热均匀一致 。③前一层焊缝冷却至200～300％后焊下一道焊缝。④焊后进行缓冷。具体焊接工艺参数选择如表6 。

表 6 焊接工艺参数表

5 结语

对于06Cr19Ni10不锈钢与20#钢的异种钢焊接，采用手工电弧焊，焊条选用A302（E309-16），选择合适的焊前预热温度、焊接电流及速度等焊接工艺参数并进行适当的焊后热处理，就能获得良好的焊接效果，满足焊接结构的使用要求。

本工程由于采用了合理的焊接材料和焊接工艺，焊接接头成形良好，经无损检测一次合格，未见裂纹的产生。

参考文献

[1]崔出，《不锈钢焊接冶金》，钢铁材料及有色金属材料，机械工业出版社.

[2]陆世英、张德康.《不锈钢应力腐蚀破裂》. 北京.科学出版社.1977

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。