焊工(中级)第14章课件.ppt

1、 了解不锈钢的分类及奥氏体型不锈钢的焊接性，正确选择奥氏体型不锈钢焊接材料和焊接工艺。目目 录录一、不锈钢的分类二、不锈钢的物理性能一、焊接接头的热裂纹二、焊接接头的晶间腐蚀三、焊接接头的应力腐蚀四、焊接接头的脆化五、焊接变形与收缩目目 录录一、奥氏体型不锈钢焊接工艺的特点二、焊接方法的选择训练1 厚10mm不锈钢板（1Cr18Ni9Ti）的对接平焊位置焊条电弧焊训练2 奥氏体型不锈钢薄板对接横焊位置手工钨极氩弧焊1.按化学成分分类（1）铬不锈钢（2）铬镍不锈钢2.按室温金相组织分类（1）奥氏体型不锈钢（2）马氏体型不锈钢（3）铁素体型不锈钢（4）奥氏体铁素体型不锈钢（5）沉淀硬化型不锈钢3.

2、按用途分类（1）不锈钢（2）热稳定钢（3）热强钢1.奥氏体型不锈钢焊接时热裂纹产生的原因 1）容易形成方向性较强的柱状晶焊缝组织，有利于有害杂质的偏析，促使形成晶间液态夹层并产生焊缝凝固裂纹。2）奥氏体型不锈钢的热导率小而线膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，焊接接头在冷却过程中，可以形成较大的拉应力。焊缝金属在凝固过程中存在较大的拉应力，正是产生凝固裂纹的必要条件。3）奥氏体型不锈钢及其焊缝的合金较复杂，不仅P、S、Sn、Sb之类的杂质可以形成易熔夹层，有些合金元素因溶解度有限，也能形成有害的易熔夹层。2.防止奥氏体型不锈钢焊接产生热裂纹的措施（1）严格限制有害杂质（2）尽可能避免形成单

3、相奥氏体组织（3）适当调整合金成分（4）尽量减小焊缝的过热（5）选择适当焊条药皮类型沿焊缝金属晶粒边界发生的腐蚀破坏现象称为晶间腐蚀。1.奥氏体型不锈钢晶间腐蚀的机理2.防止和减小奥氏体型不锈钢晶间腐蚀的措施 1）采用小电流、快速焊、短弧焊，焊条不作横向摆动，减小焊缝在高温停留时间；采取强制冷却措施（如：用铜垫板、水冷等）；多层焊时，要控制好层间温度，（前一道焊缝冷却到60以下再焊第二道焊缝）。2）选择超低碳（C）0.03）焊条，或用含有Ti或Nb等稳定元素的不锈钢焊条。w 3）先焊接不与腐蚀介质接触的非工作面焊缝，与腐蚀介质接触的工作面焊缝最后焊接。4）焊后进行固熔处理，把焊件加热至1050

4、1150后进行淬火处理，使晶界上的Cr23C6熔入晶粒内部，形成均匀的奥氏体组织。5）对于奥氏体型不锈钢焊缝金属，一般希望铁素体相数量为412比较适宜，焊接生产中常用的18-8型钢焊条。1.奥氏体型不锈钢应力腐蚀的机理（1）应力条件 只有在拉应力的作用下才会导致应力腐蚀裂纹开裂。（2）材料条件 应力腐蚀大多发生在合金中，在晶界上的合金元素偏析是引起晶间开裂型应力腐蚀的重要因素之一。（3）介质的影响2.控制应力腐蚀开裂的措施（1）尽量降低焊接残余应力（2）合理调整焊缝成分 奥氏体型不锈钢在高温下持续加热的过程中，会形成一种以Fe-Cr为主、成分不定的金属间化合物，即相，相性能硬脆而无磁性，并且分

5、布在晶界处，使奥氏体型不锈钢因冲击韧度大大下降而脆化。实践表明，相的析出温度为650850。奥氏体型不锈钢的热导率小而线膨胀系数大，在自由状态下焊接时，容易产生较大的焊接变形。应力腐蚀的最大特点是腐蚀介质与材料组合上有选择性，在特定组合以外的条件下不会产生应力腐蚀。1.焊接热输入要小采用小的热输入，短弧快速焊。2.焊接操作正确 焊条不作横向摆动，直线形运条，每道焊道不宜过宽，焊道宽度应小于焊条直径的3倍。3.快速冷却 奥氏体型不锈钢焊后可采取强制冷却措施，如采用铜垫板，用水冷却等。4.焊前预热和后热处理 焊前不进行预热、焊后不采取后热工艺措施。多层多道焊接时，其层间温度应低于60。5.焊后热处

6、理焊后一般不进行热处理。6.焊后表面处理 奥氏体型不锈钢焊后进行表面处理，可以增加不锈钢的耐腐蚀性，主要处理方法有：（1）表面抛光处理（2）表面钝化处理 用焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、埋弧焊和等离子弧焊等。最常用的是焊条电弧焊和氩弧焊。1.焊条电弧焊（1）焊条的选择 选用焊条应根据焊件化学成分来考虑，焊条的化学成分类型应尽量与母材相近，焊条的含碳量不要高于母材，铬镍的含量应不低于母材。奥氏体型不锈钢焊条选用见表14-1。不锈钢焊条药皮分为三类：1）焊条药皮类型代号为15的焊条，通常为碱性焊条。2）焊条药皮类型代号为16的焊条，药皮可以是碱性的，也可以是钛型的或钛钙型的。3）焊条药皮类

7、型代号为17的焊条，它是焊条药皮类型代号为16的变型，可以使用交流或直流电源进行全位置焊接。表14-1 焊接奥氏体型不锈钢焊条的选用(2)焊接参数的选择 采用直流反接电源。应严格控制多层焊的层间温度60和小的焊接热输入。焊接电流要比碳钢焊条小20左右。焊接奥氏体型不锈钢焊接电流的选择见表14-2。表14-2 焊接奥氏体型不锈钢焊接电流的选择(3)焊接操作技术 采用小电流、短弧、快速、焊条不作横向摆动的操作方式。减少焊缝在450850停留时间，采取强制冷却。不要在坡口之外的焊件上直接引弧，要用引弧板，收弧时要填满弧坑。与腐蚀介质接触的焊缝，应该最后焊接。（4）焊接生产的注意事项 1）为保证焊缝成

8、分的稳定，必须保证有稳定的熔合比，也就是必须设法保证焊接参数的稳定性。2）钢材的表面必须避免碰撞和摩擦损伤，划线下料时不要打样冲眼和用划针划线，以免损失不锈钢的耐腐蚀性。3）焊缝根部接触腐蚀介质时，要保证背面焊缝焊透，禁止使用金属垫板。4）焊接地线电缆卡头，在焊件上要卡紧，防止在焊接过程中出现起弧或过烧现象。为避免焊接飞溅损伤不锈钢表面，在坡口及其两侧刷涂石灰水或防飞溅剂。5）焊缝交接处要错开，不要出现十字交接形焊缝。6）钢材的储存及运输，要与一般的结构钢分开，以免不锈钢被铁锈污染。7）尽量用机械加工或等离子弧切割下料，避免用碳弧切割。8）钢材的矫正不得用铁锤敲击，以免破坏不锈钢表面保护膜。9

9、）容器封头等零件最好冷压成形，如热压成形时，应检查耐腐蚀性的变化，并且做相应的热处理。不能用火焰矫正变形只能采用机械矫正。10）焊接前后需要进行热处理时，加热前必须把钢材表面油脂洗净，以免加热时产生渗碳现象。2.埋弧焊（1）焊接材料的选择 1）焊剂的选择：应选用无锰中硅中氟焊剂、低锰低硅高氟焊剂、无锰低硅高氟焊剂，如HJ150、HJ151、HJ151Nb、HJ172等。对于耐腐蚀性要求较低的焊接接头，可以选择低锰高硅中氟焊剂，如HJ260。1）焊剂的选择：应选用无锰中硅中氟焊剂、低锰低硅高氟焊剂、无锰低硅高氟焊剂，如HJ150、HJ151、HJ151Nb、HJ172等。对于耐腐蚀性要求较低的焊

10、接接头，可以选择低锰高硅中氟焊剂，如HJ260。2）焊丝的选择：奥氏体型不锈钢用焊丝选择原则是：在没有裂纹的前提下，保证焊缝金属的耐腐蚀性能达到设计要求、保证焊缝金属的力学性能与母材基本相当或略高，尽量保证焊缝金属合金成分与母材成分一致或相近。在不影响耐腐蚀性能的前提下，希望焊缝中含有一定数量的铁素体，这样既能保证良好的抗裂性能，又能有良好的抗腐蚀性能。对在某些特殊介质（尿素）中工作的，奥氏体型不锈钢焊件，则要限制焊缝金属内铁素体含量（体积分数）不得超过5，以防止在使用过程中铁素体发生脆性转变。常用的奥氏体不锈钢埋弧焊用焊接材料见表14-3。表14-3 常用的奥氏体型不锈钢埋弧焊用焊接材料（2

11、）焊接参数的选择 焊接参数主要有焊接电流I、电弧电压U、焊接速度v和焊丝伸出长度L等。选用小的焊接热输入、小的焊接电流、较高的焊接速度及与其相配的电弧电压。（3）焊接操作技术 焊丝伸出导电嘴外长度不要过长，焊丝直径为23mm时，焊丝伸出长度不应超过2030mm，以免在焊接过程中发红影响焊接质量。焊接过程中，导电嘴要经常更换，以保证焊接电流的稳定；10mm以下的薄板进行单面焊接时，背面的铜垫板要夹紧和压紧，防止在焊接过程中变形，影响焊缝背面成形质量；厚板开坡口焊接时，采用窄焊道多层焊接技术，层间仔细清渣，并且控制好层间温度，最好不要超过60。焊接地线铜质导电端头用弹簧夹夹紧，防止因接触不良而影响

12、焊接电流的稳定；与腐蚀介质接触的焊缝要最后焊接。（4）焊接生产的注意事项 1）奥氏体型不锈钢可以采用等离子弧切割下料，切割后用机械加工的方法去除切割边缘的热影响区；如果用冲剪方法下料，则加工硬化带也要用机械加工方法去除。2）所有的焊接坡口都应用机械加工的方法制备，焊接前用丙酮仔细擦洗待焊处的油、污、垢。3）焊丝表面用丙酮脱脂，焊丝送给轮、焊丝校正轮焊前也应清洗干净。4）与奥氏体型不锈钢待焊处接触的工装、夹具表面，都应采用铜垫板，防止碳钢器具的表面铁离子粘附在不锈钢表面，导致该部位耐腐蚀性能降低。5）焊剂焊前应进行烘干，烘干温度250300，保温23h。6）奥氏体型不锈钢焊丝为已经加工硬化的焊丝

13、时，焊前应进行退火软化处理，退火软化温度9001000。7）奥氏体型不锈钢焊前进行组装、定位焊。3.钨极氩弧焊 钨极氩弧焊适用于8mm以下的板结构焊接，特别适宜3mm以下的薄板焊接，以及-60mm以下管子焊接、大直径管子的打底焊。（1）焊接材料的选择1）钨极：常用的钨极有纯钨极、钍钨极及铈钨极。2）氩气3）焊丝 奥氏体型不锈钢钨极氩弧焊(TIG焊)用焊丝选择见表14-7。表14-7 奥氏体型不锈钢TIG焊用焊丝表14-7 奥氏体型不锈钢TIG焊用焊丝（续）(2)焊接参数的选择常用奥氏体型不锈钢钨极氩弧焊的焊接参数见表14-8。表14-8 常用奥氏体型不锈钢TIG焊的焊接参数（3）焊接操作技术

14、1）引弧：正规生产常采用高频引弧法或高频脉冲引弧法引弧，引弧时，提前510s送气，以便吹尽送气管中的空气，保护焊接过程中熔池中的合金元素不被氧化。引弧时，钨极与焊件保持35mm距离，按下控制开关，此时，在高频高压作用下，击穿间隙，焊接电弧被引燃。2）注意保持焊接电弧的适宜长度：焊接过程中，氩气的挺度稍差一些，弧长就会控制不好，从而降低保护效果。3）控制好填丝：焊接过程中，掌握好填丝角度和焊丝填充位置。填丝时，焊丝不要触及钨极以免污染电极。焊丝在焊接过程中的运动，不要离开氩气保护区，避免高温焊丝端头被空气氧化。（4）焊接生产的注意事项 1）室外焊接时，在电弧周围要有防风措施，防止风力破坏氩气保护

15、罩，影响奥氏体型不锈钢的焊接质量。2）不要在焊件上随便起弧，起弧应在铜垫板上进行，铜垫板要紧临焊缝起始处。4.熔化极氩弧焊 用熔化极氩弧焊焊接奥氏体型不锈钢，焊缝成形很差，焊缝高而窄，所以应用不广泛。但是，通过采用混合气体、外加脉冲电流，即可得到焊接过程稳定、焊丝熔化速度较快、电弧热量集中的焊接效果。通常有三种焊接方法：（1）短路过渡（MIG焊）（2）脉冲MIG焊（3）喷射过渡MIG焊5.等离子弧焊 用等离子弧在不开坡口的情况下，可以单面焊接810mm厚的奥氏体型不锈钢板一次成形，而且焊接性能良好。焊接过程中，需要特别注意的问题如下：1）尽量缩小在450850温度区间的停留时间，防止焊接接头产

16、生晶间腐蚀。所以，等离子弧焊接过程中，要用高速度、小电流的小热输入焊接。2）由于不锈钢的线膨胀系数较大，焊接过程容易产生变形，所以，焊接1mm以下的薄板材时，要进行适当的装夹，防止焊接变形。3）为防止产生弧坑裂纹和引弧气孔，焊接过程采取起弧时焊接电流递增，收弧时焊接电流递减的工艺措施。4）与腐蚀介质接触的焊缝最后施焊。5）焊前仔细清除待焊处两侧各2030mm处的油、污、垢。1.技能训练件图样2.焊前准备 （1）焊条的选用 选用A132奥氏体型不锈钢焊条，钛钙型焊条药皮，电弧稳定，焊接飞溅小。焊条使用前要进行烘干，烘干温度为150，保温12h。（2）焊接电源 选用直流电源，直流反接。（3）坡口加

17、工 用等离子弧切割下料，再用铣、刨机械加工坡口。（4）定位焊 焊缝起始端间隙为3.2mm，焊缝终止端间隙为4.0mm。用A132焊条进行定位焊，定位焊位置在焊缝的两端和中间，定位焊缝长度20mm，定位焊缝高度2mm，错边0.5mm。训练1厚10mm不锈钢板（1Cr18Ni9Ti）的对接平焊位置焊条电弧焊3.焊接操作（1）焊接层次及焊接参数焊层及焊道见图14-2。焊接参数见表14-12。图14-2 10mm厚奥氏体型不锈钢板对接平焊位置焊条电弧焊的焊层及焊道表14-12 10mm厚奥氏体型不锈钢板对接平焊位置焊条电弧焊的焊接参数（2）打底焊 用接触法引弧，采用顶弧焊法运条，电弧要始终吹在焊缝熔池

18、上，注意焊条角度、防止焊偏。焊条角度见图14-3。（3）填充焊 要控制好层间温度60，最好冷却到室温再焊下一层，可以采用水冷措施。填充层焊完后，焊缝应平整，保留坡口两边缘图14-3 厚10mm奥氏体型不锈钢板对接平焊位置焊条电弧焊的焊条角度a)打底焊 b)填充及盖面焊原始状态不被破坏，坡口边缘距离焊道表面1mm左右，为盖面层焊接做好准备。（4）盖面焊 采用小锯齿形运条法向前焊接，用短弧施焊，运条速度要快。当焊条运条到坡口两侧边缘时，应稍作停留。2.焊前准备 1）钨极选用铈钨极，钨极的端部磨成2025的圆锥角。焊丝直径为1.6mm，坡口为I形 2）焊枪、焊丝角度见图14-5。3）氩气纯度不低于9

19、9.7。4）坡口用等离子弧切割下料，再用铣、刨机械加工坡口。5）定位焊时，焊件反变形角度为45,根部间隙为00.5mm，定位焊缝位置在焊缝的两端和中间，定位焊缝长度20mm，错边量0.2mm。训练2 奥氏体型不锈钢薄板对接横焊位置手工钨极氩弧焊图14-5 奥氏体型不锈钢薄板对接横焊位置手工TIG焊的焊枪和焊丝角度a)打底层焊 b)填充层及盖面层焊 c)焊缝焊层及焊道3.焊接操作1）焊接层次为一层一道焊缝，焊接参数见表14-14。表14-14 奥氏体型不锈钢薄板对接横焊位置手工TIG焊的焊接参数 2）焊接过程采用左焊法，短弧焊，从焊件的右端定位焊缝的端部开始引弧，暂不填焊丝，焊枪也不移动，对坡口

20、根部进行加热，在焊缝端部及坡口根部开始熔化并且形成一个熔池后，再填充焊丝。当焊接到焊件左侧的末端时，应先减小焊枪的角度，使焊接电弧的热量集中在焊丝上，加大焊丝的熔化量把弧坑填满，然后切断电弧开关，在焊接电流衰减的同时，熔池也在不断地缩小。此时把焊丝抽离熔池，在氩气保护区内停留34s以后，再关闭气阀，移开焊枪和焊丝。1.奥氏体型不锈钢有几种分类方法？2.奥氏体型不锈钢有哪些物理性能？3.奥氏体型不锈钢产生热裂纹的原因有哪些？防止热裂纹有哪些措施？4.简述奥氏体型不锈钢应力腐蚀的机理。防止应力腐蚀有哪些措施？5.简述奥氏体型不锈钢晶间腐蚀的机理。控制晶间腐蚀有哪些措施？6.简述奥氏体型不锈钢焊接工艺的特点。7.奥氏体型不锈钢焊条电弧焊时，焊条选用原则是什么？8.奥氏体型不锈钢手工钨极氩弧焊焊接过程中注意事项有哪些？9.奥氏体型不锈钢熔化极氩弧焊焊接过程中注意事项有哪些？10.奥氏体型不锈钢埋弧焊焊丝与焊剂选用原则是什么？11.奥氏体型不锈钢等离子弧焊焊接注意事项有哪些？