不锈钢焊接材料的选用技巧

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：对高温工作的耐热不锈钢，焊条的选用主要应满足焊缝金属的抗热裂纹性能和接头的高温性能。一般来说，不锈钢焊条选用的基本原则是参照母材的牌号，选用不低于母材成分要求的焊条。

不锈钢的应用通常是用其所特有的耐热、耐蚀的特性，因此焊条应根据设计要求来选用。若选用不当会降低接头强度，增大晶间腐蚀倾向，缩短产品的使用寿命。

对高温工作的耐热不锈钢，焊条的选用主要应满足焊缝金属的抗热裂纹性能和接头的高温性能。如对于Cr／Ni≥1的奥氏体耐热钢，一般应选用奥氏体＋铁素体不锈钢焊条（铁素体约为2％～5％）；对于Cr／Ni＜1的稳定型奥氏体耐热钢，一般应选用在保证焊缝金属具有与母材化学成分大致相近的同时，增加焊缝金属中的钼、钨和锰等元素的含量，以保证焊缝金属热强度的同时可提高其抗裂性能。

焊接在各种腐蚀介质中工作的耐蚀不锈钢，应按介质种类和工作温度来选用焊条。对于工作温度在300℃以下且有较强腐蚀性介质的，需选用含有钛或铌稳定性元素或超低碳的不锈钢焊条。对于常温下工作腐蚀性弱或仅为避免锈蚀的设备等，从降低生产成本出发可选用不含钛、铌的不锈钢焊条。

一般来说，不锈钢焊条选用的基本原则是参照母材的牌号，选用不低于母材成分要求的焊条。由于含碳量对不锈钢的耐腐蚀性能影响很大，因此一般选用焊条熔敷金属含碳量不高于母材的不锈钢焊条。为了满足焊缝金属的某些性能，也可以选择超合金化的焊接材料。

焊条药皮类型的选择，由于奥氏体不锈钢焊缝本身含有一定量的铁素体，并具有良好的塑性和韧性，从焊缝金属的抗裂性来比较，碱性和酸性焊条的差别不像结构钢焊条那样显著。因此在实际工作中，通常从焊接工艺性能方面考虑较多，大都采用钛型、钛钙型药皮的不锈钢焊条；只有在结构刚性很大或焊缝金属抗裂性较差（如某些马氏体不锈钢、纯奥氏体铬镍不锈钢）时才考虑选用碱性药皮的不锈钢焊条。

不锈钢焊条标准有GB／T 983—2012《不锈钢焊条》，焊条的选用具体可参考第二章第二节及表4-1。

（二）不锈钢埋弧焊焊剂及焊丝的选用

不锈钢埋弧焊主要选用氧化性弱的中性或碱性焊剂，熔炼型焊剂有无锰中硅中氟的HJ150 HJ151、HJ151Nb和低锰低硅高氟的HJ172及低锰高硅中氟的HJ260，其中HJ151Nb主要解决含铌不锈钢的脱渣难问题。烧结型焊剂有SJ601、SJ608及SJ701，而SJ701特别适合于含钛不锈钢的焊接且焊接时脱渣容易。HJ260焊剂使用直流正接，脱渣容易，但铬烧损较多。SJ601焊剂使用直流正接，工艺性能良好，几乎不增碳，铬烧损少，特别适用于低碳与超低碳不锈钢的焊接。

1.奥氏体不锈钢焊接时焊丝的选用

奥氏体不锈钢焊丝的选择原则是在无裂纹的前提下，保证焊缝金属的耐蚀性能及力学性能与母材基本相当，或高于母材，一般要求其合金成分大致与母材成分匹配。对于耐蚀的奥氏体不锈钢，一般希望含一定量的铁素体，这样既能保证良好的抗裂性能，又能有很好的抗腐蚀性能。但在某些特殊介质中（如尿素设备）的焊缝金属是不允许有铁素体存在的，否则就会降低其耐蚀性。对耐热用奥氏体钢，应考虑对焊缝金属内铁素体含量的控制。对于长期在高温下运行的奥氏体钢焊件，焊缝金属内铁素体含量不应超过5％。可以根据图4-1舍夫勒组织图，按焊缝金属中的铬当量和镍当量估计出相应的铁素体含量。

图4-1 舍夫勒组织图

2.马氏体不锈钢焊接时焊丝的选用

马氏体不锈钢是可以利用热处理来调整性能的，因此为了保证使用性能的要求，特别是耐热用马氏体钢，焊缝成分应尽量接近母材的成分。

当焊缝成分同母材成分接近时，焊接过程中焊缝和热影响区会同时硬化变脆。为了防止冷裂，母材往往需要进行预热，厚度3mm以上的构件就要考虑预热，并且焊后要进行热处理，以提高接头性能。焊接Cr13型马氏体钢用的焊丝，应严格控制有害杂质硫、磷及硅等，选用含有钛、氮、铌或铝等元素的焊丝，以细化晶粒并降低淬硬性。

对于低碳以及超级马氏体不锈钢，由于其良好的焊接性，一般采用同材质焊接材料，通常不需要预热或仅需低温预热，但需进行焊后热处理，以保证焊接接头的塑、韧性。

3.铁素体不锈钢焊接时焊丝的选用

铁素体不锈钢在加热和冷却过程中不发生任何相变。因此，焊后即使快速冷却也不会产生硬化组织。选择铁素体不锈钢焊丝时，应采用含有害元素（如碳、氮、硫、磷等）低的焊丝，以便改善焊接性能和焊缝韧性。Cr16～Cr18型铁素体不锈钢焊丝成分可与母材类别相同。

焊丝执行GB／T 17854—1999《埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂》标准的规定，焊丝焊剂的选择具体可参考第二章第二节及表4-1。

（三）不锈钢气体保护焊焊丝的选用

各种组织的不锈钢气体保护焊时，焊丝的选用原则与埋弧焊焊丝相同。焊接方法中以TIG焊、MIG（含MAG）焊应用较广，奥氏体不锈钢也可采用药芯焊丝的CO₂气体保护焊。TIG焊一般采用Ar或Ar＋He进行保护，不熔化极多采用铈钨极。MIG焊可采用Ar或Ar＋CO₂或Ar＋O₂等混合气体进行保护（也称MAG焊）。

不锈钢气体保护焊时的实芯焊丝执行YB／T 5092—2005《焊接用不锈钢丝》标准的规定，药芯焊丝执行GB／T 17853—1999《不锈钢药芯焊丝》标准的规定，具体的选择可参考第二章第二节及表4-1。

不锈钢焊接材料的选用技巧

相关推荐