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一、不銹鋼的特性

不銹鋼包括耐大氣污染的不銹鋼和耐酸鋼。按主要組織狀態(tài)分為馬氏體、鐵素體、奧氏體三大類，其中以奧氏體不銹鋼應用最廣泛，占到總量的70%～80%。在化工廠常用的不銹鋼設備中，普遍采用的也是奧氏體不銹鋼（以下不銹鋼均指奧氏體不銹鋼）。以ICrl8Ni9Ti為例，其屬于18-8型鉻鎳奧氏體不銹鋼。具有良好的耐腐蝕、耐熱性能，使用溫度可達600～700℃，高抗氧化性700～900℃，塑性良好，但加工硬化敏感，切削性能很差。

二、不銹鋼腐蝕類型分析

奧氏體不銹鋼焊接發(fā)生的主要質(zhì)量問題是晶間腐蝕和應力腐蝕破裂，也可不同程度出現(xiàn)腐蝕疲勞、焊縫腐蝕、點蝕和氫脆。在大多數(shù)情況下，不銹鋼發(fā)生腐蝕是多種腐蝕類型并存共同作用的結(jié)果。

1．晶間腐蝕奧氏體不銹鋼在450～850℃時，易出現(xiàn)晶粒析出，發(fā)生晶間腐蝕，這種腐蝕將造成材料機械性能顯著降低，由于晶間腐蝕不易出現(xiàn)，常造成設備突然破壞，所以危害很大。作為材料使用單位，防止晶間腐蝕的有效方法就是降低其含碳量，而降低碳含量，可將材料加熱到1100℃進行固溶處理，同時能使材料提高耐蝕性，并使其軟化。

2．應力腐蝕破裂

金屬材料在拉應力和化學腐蝕共同作用下發(fā)生的斷裂破壞，裂紋較小，有時只有一條，通常有分枝。應力的來源有外加的應力（設備操作運行時的工作應力、熱應力），有殘余的應力（焊接、冷加工及設備安裝時的固定殘余應力），還有腐蝕產(chǎn)物應力。對于應力腐蝕破裂來說，焊接和加工所殘留的應力是最重要的。材料表面狀況對應力腐蝕破裂也有影響，焊縫增厚（重復補焊）或焊接飛濺物等也往往成為應力腐蝕破裂的間接原因，所以應將其打磨掉，越平滑越好。

3．腐蝕疲勞腐蝕疲勞是由于腐蝕介質(zhì)的作用，金屬材料耐疲勞能力的下降，其斷面特征是大面積上有腐蝕產(chǎn)物，小面積上粗糙。腐蝕疲勞可以有多條裂紋，裂紋通常發(fā)源于一個深點蝕區(qū)。

4．焊縫腐蝕焊縫腐蝕分為熱影響區(qū)腐蝕和刃狀（刀口）腐蝕。在不銹鋼焊接件焊縫兩旁的熱影響區(qū)發(fā)生的腐蝕，造成這種腐蝕的原因是由于焊接過程中正好處在敏感的溫度范圍（450～850℃），從而產(chǎn)生晶間腐蝕。

刃狀（刀口）腐蝕特點是緊靠焊縫熔合線很窄區(qū)域內(nèi)金屬的優(yōu)先腐蝕，而熱影響區(qū)腐蝕則是切割或焊接過程中不熔化的基本金屬區(qū)在熱作用下的腐蝕，它的部位離焊縫尚有一段距離。一般不銹鋼焊縫的耐蝕性能比母材差。

5．點蝕點蝕集中在金屬表面?zhèn)€別小區(qū)域上的深度較大的腐蝕，大多數(shù)情況下，點蝕比較小，冷加工會增加點蝕的傾向。

6．氫脆溶液中的氫離子在裂紋的陰極區(qū)還原成氫，并在應力的作用下，擴散進入金屬內(nèi)部，使該處金屬脆化，裂紋易于擴展，隨著氫的不斷產(chǎn)生并擴散到裂紋尖端，裂紋就持續(xù)向前發(fā)展。

三、焊接工藝措施

從不銹鋼腐蝕類型分析可知，不銹鋼腐蝕除對溫度較敏感外（晶間腐蝕、焊縫腐蝕），應力腐蝕破裂是十分重要的原因。因此，不銹鋼的焊接必須采取合理的焊接順序和方向等工藝措施，來消除和減少殘余應力及腐蝕。

焊接長焊縫或大型結(jié)構(gòu)件時，焊接順序應從中間向兩端或四周，以分散應力。焊接平面上帶有交叉焊縫的接頭，焊接順序應保證交叉部位不易產(chǎn)生缺陷和過大的應力。焊接拼板時，應先焊錯開的短焊縫，然后再焊直通的長焊縫。

先焊收縮量大的焊縫，因先焊的焊縫收縮時，受阻力小，相應應力也小，如在結(jié)構(gòu)上同時有對接焊縫和角焊縫時，應先焊對接焊縫，后焊角焊縫。采用較小的焊接能量，可以減小焊接加熱區(qū)的熱壓縮塑性變形，從而降低應力。

用手錘均勻地錘擊焊縫及周邊，使之延展，從而降低內(nèi)應力。采取反變形法，在焊接封閉圓環(huán)焊縫或其他剛性較大、自由度較小的焊縫時，可采取反變形法以增加焊縫的自由度，從而降低應力。焊縫應盡量避免在最大應力和應力集中的位置，還應盡量避開機構(gòu)加工表面，焊縫密集或交叉會造成金屬過熱，加大熱影響區(qū)，使組織惡化，因此，兩條焊縫的間距一般≥l00mm。

四、焊接前的準備

如果是對在線設備的補充焊接（補焊），要用清水將設備泄漏處清洗干凈，特別要注意對腐蝕介質(zhì)的清洗。補焊前要將泄漏處焊縫（堆積的焊瘤）用工具去除并修磨平滑。

對于容器缺陷補焊時，補焊長度≥l00mm，采用增強板補焊（打疤子）的尺寸應＞100mm×100mm。如果是多條焊縫交叉處補焊時，增強板（疤子）尺寸應適當放大，避開在焊縫交叉處焊接。

對于已產(chǎn)生裂紋、材料脆性大等缺陷補焊前，應用手錘輕輕錘擊裂紋區(qū)，便于消除殘余應力及時發(fā)現(xiàn)裂紋發(fā)展的趨勢，然后在裂紋長度方向（包括裂紋分枝）各端點以外10～50mm處鉆直徑5～8mm的止裂孔，其深度與坡口打磨深度相同。

補焊前，根據(jù)材料情況（焊縫）打坡口。對設備缺陷表面應先用丙酮、酒精清洗除污，特殊情況（如高濃度堿）也可將鹽酸配制成5％～15％的酸性溶液進行清洗，然后用大量清水進行清洗。需要注意的是奧氏體不銹鋼對酸洗較敏感，易形成點蝕，因此，應慎用酸洗。

五、焊條及焊機的選擇

焊條的選擇。不銹鋼焊接時，因受到重復加熱，會析出碳化物，使耐蝕性能和機械性能降低，因此，焊接時應根據(jù)工件化學成分、介質(zhì)種類和工作溫度等合理選用焊條，對于18－8型鉻鎳不銹鋼，工作溫度低于300℃，一般的結(jié)構(gòu)焊接，可選用A102焊條。而對于出現(xiàn)各種缺陷后的補焊，則可選用抗裂耐蝕性能較好的A122焊條。為防止焊接時產(chǎn)生氣孔，焊條需烘干，對于欽鈣型焊條，使用150℃溫度，烘1～2h。

焊機的選擇。因交流焊接熔深較淺，焊條易發(fā)紅，所以，盡可能采用直流焊機反接。

六、焊接工藝

目前在焊接奧氏體不銹鋼時，最常用的是手工電弧焊和氫弧焊，補焊一般采用手弧焊，在此，只介紹手弧焊的焊接工藝。

1.焊前預熱

焊前預熱可使焊縫及熱影響區(qū)金屬溫差減小，還可減緩焊后冷卻速度，從而減小焊接應力，一般預熱溫度控制在250～425℃。

2.焊接過程

鉻鎳奧氏體不銹鋼的可焊性較好，為了防止焊接接頭在危險溫度范圍內(nèi)（450～850℃）停留時間過長而產(chǎn)生晶間腐蝕，并防止接頭過熱而產(chǎn)生熱裂紋，焊接時應采用快速焊和窄焊道。焊接過程中，不得在焊件上隨便引弧，地線與焊件（工件）應緊密接觸，以免操作焊件表面，影響腐蝕性能。焊條最好不作橫向擺動，一次焊成的焊縫不宜超過焊條走絲的3倍，運條要穩(wěn)，電弧不宜太長，收弧時填滿弧坑。

焊接電流應比焊低碳鋼時低20％左右，一般按焊條走絲的25～35倍計算。

多層焊接時，每焊完一層須徹底清除熔渣，并對焊縫仔細檢查，確無缺陷，并等到前尾焊縫冷卻后（<60℃）再焊下一層，與腐蝕介質(zhì)接觸的焊縫應盡量最后焊接。為防止由于過熱而產(chǎn)生晶間腐蝕，焊接完后，可采取強制冷卻措施，如水冷等。一般情況下，在空氣中自然冷卻也是可以的。
 

3．焊后熱處理

結(jié)構(gòu)焊接或缺陷補焊是否需要焊后熱處理，應根據(jù)材料特性、焊接條件、工件結(jié)構(gòu)、使用條件及圖樣要求等綜合考慮。一般熱處理步驟：加熱＞850℃，空冷，基本不會發(fā)生應力腐蝕破裂；加熱到1100℃，水冷，進行固溶處理，保溫時間按1～2min/mm計算，可以提高抗晶間腐蝕能力；加熱到850～900℃，保溫4～6h，空冷，穩(wěn)定化處理，可以提高使用穩(wěn)定性能。

經(jīng)補焊及熱處理后的焊縫，應稍打磨一下補焊部位，使其表面光潔。

奧氏體不銹鋼牌號對照（表2）