316L不銹鋼的焊接技術

無錫不銹鋼板廠家無錫漢能不銹鋼2019年12月17日訊  不銹鋼是功能性材料，也是現代結構材料。以其高耐蝕性（氧化性酸、有機酸、氣蝕）、易成形性、高強度和易切削加工等性能而成為重要的鋼鐵材料。并被廣泛地應用于各工程領域尤其在諸如化工食品機械等行業

。目前我國石油化工、能源行業所用的不銹鋼大多以鎳鉻合金。而含鉬型不銹鋼種316L

由于優異的耐腐蝕性，成為其中應用較為廣泛的一類合金。研究并制定合理的316L 奧氏體不銹鋼的焊接工藝，對于指導生產具有重要意義。

1、奧氏體不銹鋼的性能和焊接性分析

316L 奧氏體不銹鋼的性能

316L 奧氏體不銹鋼熱導率低、線膨脹系數大，無磁性；抗拉強度≥550N/mm2，

，屈服強度≥480N/mm2

焊接性分析

1、焊接裂紋

(1) 316L 奧氏體不銹鋼的導熱系數大約只有低碳鋼的一半，而線膨脹系數卻大得多，所以焊后在接頭中會產生較大的焊接內應力。

(2) 316L 奧氏體不銹鋼的液、固相線的區間較大,結晶時間較長,且奧氏體結晶的枝晶方向性強,所以雜質偏析現象比較嚴重。

綜上所述，316L 奧氏體不銹鋼焊接時比較容易產生焊接熱裂紋,包括焊縫的縱向和橫向裂紋、火口裂紋、打底焊的根部裂紋和多層焊的層間裂紋等。

2、焊接接頭的晶間腐蝕

晶間腐蝕發生于晶粒邊界，所以叫晶間腐蝕。它是奧氏體金屬最危險的破壞形式之一。奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的原因，目前大家公認的是晶界區貧鉻的理論。室溫條件下，碳在奧氏體中的溶解度很小，約為0.02%～0.03%，當碳的含量超過這個范圍時，碳就不斷的向奧氏體晶界擴散，并很容易的和鉻形成鉻化物，造成奧氏體邊界鉻含量的貧乏，當鉻的含量低于一定濃度時，便失去了抗腐蝕能力，在腐蝕介質中使用，便會產生晶間腐蝕。

因此，焊接晶間腐蝕和焊接熱裂紋是影響316L奧氏體不銹鋼焊接質量的關鍵，在焊接過程中，要注意防止貧鉻層和熱裂紋的產生。

2、316L奧氏體不銹鋼焊接工藝

2. 1 焊接方法

316L奧氏體不銹鋼的焊接，即可采用焊條電弧焊,也可采用氬弧焊、埋弧自動焊、氣焊等焊接方法進行焊接。第三天然氣處理廠灌區所用的316L不銹鋼采用氬弧焊打底，手工電弧焊蓋面的施焊方法。這里探究316L奧氏體不銹鋼采用鎢極氬弧焊、焊條電弧焊的焊接工藝。

2. 2 焊材選擇

316L奧氏體不銹鋼時特殊性能用鋼，為滿足焊接接頭具有相同的性能，應遵循“等成分”原則選擇焊接材料，同時為增強接頭抗焊接熱裂紋和晶間腐蝕能力，使接頭中出現少量鐵素體，應選用H00Cr19Ni2Mo2氬弧焊用焊絲，手弧焊用焊條CHS022作為填充材料。首先，該兩種焊材的含碳量低，約為0. 03 %，碳是造成晶間腐蝕的主要元素，碳含量在0. 03 %以下時，能夠析出碳的數量較少，碳含量在0. 03%以上時，能夠析出碳的數量迅速增加。同時碳也是造成焊接熱裂紋的主要元素之一。所以,應選用該種含碳量低的不銹鋼焊材。其次,該種焊條含有元素鈮,。鈮與碳的親和能力比鉻強,能夠與碳結合成穩定的碳化物,從而避免在奧氏體晶界造成貧鉻,對提高抗晶間腐蝕能力起到良好的作用。其三,該種焊材含鉻量約為8. 5 %。鉻在焊縫中能形成鐵素體組織。因為鉻在鐵素體中的擴散速度比在奧氏體中快，因此鉻在鐵素體內較快地向晶界擴散,減輕了奧氏體晶界的貧鉻現象，防止晶間腐蝕的產生。同時,在焊縫中形成的鐵素體和奧氏體雙相組織是防止焊接熱裂紋的重要措施。當焊縫中有5 %左右的鐵素體時，便可使奧氏體的晶粒長大受到阻礙，細化了晶粒，使焊縫的雜質均勻分散，防止雜質的聚集。其四，該種焊條是堿性焊條低氫型藥皮。低氫型不銹鋼焊條的抗熱裂性較高，有利于防止焊接熱裂紋的產生。

2.3  焊接工藝過程

2.3.1   焊前準備

用機械加工、等離子切割等方法下料和加工坡口，坡口形式采用V型坡口，坡口的鈍邊加工比碳鋼小，坡口角度比碳鋼大。為了避免焊接時碳和雜質混入焊縫，在焊前應將焊縫兩側 20 mm～30 mm范圍內用丙酮擦凈；同時應將焊絲用不銹鋼絲刷刷掉表面氧化皮，用丙酮擦凈。

2.3.2   焊接工藝

焊接工藝主要注意以下幾點：

（1）奧氏體不銹鋼的突出特點是對過熱敏感，故采用小電流、快速焊，焊接電流應比焊接低碳鋼時低20 %左右，防止晶間腐蝕、熱裂紋及焊接變形的產生。

(2) 為了保證電弧穩定燃燒 ,手工電弧焊焊焊機采用直流反接法；氬弧焊采用直流正接。

(3) 氬弧焊打底時，焊縫厚度盡量薄，與根部熔合良好，收弧時要成緩坡型，如有收弧縮孔，應用

磨光機磨掉，管道內部必須充滿氬氣保護，保證底部成形；手弧焊采用短弧焊 ,收弧要慢 ,填滿弧坑，防止弧坑裂紋。

(4) 焊后可采取強制冷卻。

(5) 不要在坡口以外的地方引弧，地線要接好。

(6) 焊后變形只能用冷加工矯正。

2.3.3   焊后處理

(1)表面處理，不銹鋼焊件表面如有刻痕、凹痕、粗糙點和污點等 ,會加快腐蝕。如將不銹鋼表面拋光，就能提高其抗腐蝕的能力。表面粗糙度越細，抗腐蝕性能就越好。

(2)鈍化處理是在不銹鋼的表面人工的形成一層氧化膜，以增加其耐腐蝕性。經鈍化處理后的不銹鋼，外表呈銀白色，具有較高的耐腐蝕性。

3  結論

焊接實踐表明，316L奧氏體不銹鋼，只要采取合理的焊接方法、焊接材料及焊接工藝，就可避免焊接過程中產生的焊接熱裂紋和晶間腐蝕等缺陷，從而獲得良好的焊接質量。