奥氏体不锈钢钢板熔化极氩弧焊工艺设计

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1、0Cr19Ni10钢板熔化极氩弧焊工艺设计摘要：本说明书分析了0Cr19Ni10钢的化学成分、物理性能、力学性能和它的焊接性，并在此基础上制定了一套熔化极氩弧焊的工艺设计，包括0Cr19Ni10钢焊接方法的选择和分析、焊前准备、保护气体、焊接材料、焊接工艺要点、焊接工艺参数以及焊后检验。关键词：0Cr19Ni10钢；熔化极氩弧焊；焊接工艺一、0Cr19Ni10钢的基本数据及性能分析1.0Cr19Ni10钢的介绍　材料名称：奥氏体不锈钢热处理状态：固溶处理　特性及适用范围：奥氏体不锈钢的室温组织为奥氏体，它是在高铬不锈钢中加入适当的Ni而形成的。奥氏体不锈钢因含Cr和Ni较多

2、，在氧化性、中性及弱还原性介质中有良好的耐蚀性，是应用最广泛的不锈钢。2.0Cr19Ni10钢的化学成分0Cr19Ni10钢板两块，规格：－7×100×300。0Cr19Ni10钢化学成分如表1所示。表10Cr19Ni10钢的化学成分(%)牌号化学成分（质量分数，%）CSiMnSPSCrNi0Cr19Ni10≤0.08≤1.0≤2.0≤0.03≤0.035≤0.03518.0～20.08.0～12.03.0Cr19Ni10钢的物理性能和力学性能0Cr19Ni10钢的物理性能如表2所示：表20Cr19Ni10钢的物理性能牌号物理性能密度/线膨胀系数(0～538)/热导率(10

3、0)/比热容(100)/电阻率/熔点/0Cr19Ni107.0～8.017.0～19.218.7～22.8460～50069～1021400～14500Cr19Ni10钢的物理性能如表3所示：表30Cr19Ni10钢的力学性能牌号力学性能屈服强度抗拉强度伸长率HBHRBHV11σs/MPaσb/MPaδ/%≥≤0Cr19Ni102055204018790200二、0Cr19Ni10钢的焊接性奥氏体不锈钢具有良好的弯折、卷曲和冲压成形性，冷加工时不会产生任何的淬火硬化。由于不发生相变，对氢脆不敏感，接头具有良好的塑性和韧性，尽管其线膨胀系数比较大，但焊接过程中极少出现冷裂纹。

4、从这一点上看，其焊接性比铁素体不锈钢和马氏体不锈钢都要好。奥氏体不锈钢焊接时存在的主要问题是：接头产生碳化铬沉淀析出，耐蚀性下降;焊缝及热影响区热裂纹敏感性大；接头中铁素体含量高时，可能出现475℃脆化或a相脆化。1.焊接接头的晶间腐蚀1）晶间腐蚀(1)产生晶间腐蚀的原因：奥氏体不锈钢焊缝和HAZ敏化区的晶间腐蚀，都与敏化过程使晶界形成贫铬层有关。焊缝产生晶间腐蚀可有两种情况:一种是焊态下已有Cr23C6析出，如多层焊缝的重复加热区域;另一种为接头在焊态下无贫铬层，焊后经过敏化温度区间，因而具有晶间腐蚀倾向。(2)防止焊接接头产生晶间腐蚀的措施。冶金措施：a.降低母材和焊缝

5、中的碳含量。b.添加、钛等稳定化元素，改变碳化物的类型。c.调整焊缝的组织形态。工艺措施:a.选择合适的焊接方法b.焊接参数应在保证焊缝质量的前提下，采用小的焊接电流和最快的焊接速度。c.在操作上尽量采用窄焊缝，多道多层焊，并注意每焊完一道焊缝后，要等焊接处冷却至室沮再进行下一道焊缝的焊接;在施焊过程中，不允许焊条或焊丝摆动；焊接管子采用氩弧焊打底时，可以不加填充材料进行熔焊，在可能的条件下，管内通氩气保护，保护熔池不被氧化、加快焊缝的冷却速度、有利于背面焊缝的成形。d.强制捍接区的快速冷却。e.进行固溶处理或稳定化处理。2）熔合区附近的刀状腐蚀11(1)刀状腐蚀产生的原因

6、：刀状腐蚀简称刀蚀，它是焊接接头中特有的一种晶间腐蚀，只发生在含有Ti、Ni等稳定化元素钢焊接接头中。腐蚀部位沿熔合线发展，处于HAZ的过热区，由于区域很窄(电弧一般为1.0～1.5mm)，形状犹如刀削切口，称为刀状腐蚀。(2)防止刀蚀的措施a.降低母材的含碳量。b.采用合理的焊接工艺。2.焊接热裂纹与其他不锈钢相比，单相奥氏体不锈钢焊接时，具有较高的热裂纹敏感性，在焊缝及近缝区都有可能出现热裂纹，最常见的是焊缝结晶裂纹，也可能在HAZ或多层焊道间出现液化裂纹。1）热裂纹产生的原因a.有害杂质元素b.粗大柱状晶组织c.物理性能2）防止焊接热裂纹产生的措施(1)冶金措施a.严

7、格控制焊缝金属中有害杂质元素的含量。b.调整焊缝化学成分。c.控制焊缝金属中的铬镍比。d.在焊缝金属中加入少量的铈、锆等微量元素。(2)工艺措施：焊接时应尽量减小熔池过热程度，以防止形成粗大的柱状晶为此，焊接时宜采用小线能量及小截面的焊道，多层焊时，道间温度不宜过高，以避免焊缝过热，焊接过程中焊条不允许摆动，采用窄焊缝的操作技术。3.应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂是在拉应力和特定腐蚀介质共同作用下而发生的一种破坏形式。应力腐蚀开裂是奥氏体不锈钢非常敏感且经常发生的腐蚀破坏形市。据有关统计资料表明:在化工设备破坏事故中，不