不锈钢焊接工艺研究现状
2022-06-09
在我国的经济建设当中，不锈钢发挥着非常重要的作用，它的耐腐蚀性很强，在建筑、船舶、航天、汽车等许多行业中得到了大范围的应用。然而，焊接作为不锈钢加工工艺当中不可或缺的一项技术，其工艺的好坏直接影响着不锈钢的质量，于是，对焊接工艺提出的要求也就更加的严格。目前，我国的不锈钢焊接工艺水平相对外国而言仍有一段距离，而要想缩短这些差距，我们就需要在不锈钢焊接工艺方面加强研究，进而提高不锈钢的质量，加强我国在国际市场中的竞争力。
1.不锈钢的种类
1.1奥氏体不锈钢
作为不锈钢最为重要的钢种，奥氏体不锈钢在底温、高温环境下都有着非常好的耐腐蚀性、冷热加工性以及塑韧性，正式由于具有这种优越性，作为非常好的焊接结构被广泛应用于建筑、航天和化工行业当中。然而，奥氏体不锈钢接头会出现刀状和应力腐蚀现象导致接头开裂，对于镍含量高的单相的奥氏体不锈钢，接头也会出现由于太热导致开裂现象。
1.2沉淀硬化型不锈钢
沉淀硬化型不锈钢不仅具备良好的强度以及耐腐蚀性，同时还拥有奥氏体不锈钢的优良塑韧性，有着和奥氏体不锈钢类似的焊接性能。正常情况下，焊接的接头不会出现因过热或过冷产生裂纹现象。然而，沉淀硬化型不锈钢对于缺口有着很强的敏感性，会因此导致断裂的可能性很大。
1.3铁素体不锈钢
铁素体不锈钢具有很强的热稳定性，同时，也具有一定的耐腐蚀性。然而，铁素体不锈钢的热膨胀系数和碳钢相比差不多，和奥氏体不锈钢相比偏小，另外，硅和铬等元素可以形成铁素体，而硫和磷等易溶解于铁素体中，在焊缝结晶的时候就是导致不好形成低熔点共晶的现象，和奥氏体不锈钢相比，产生由于太热导致裂纹的可能性就小，与此同时，当焊接时热的影响区域超临界温度的区域时，铁素体不锈钢形成的马氏体量也会少很多，因此，铁素体不锈钢的延迟裂纹敏感性就会比马氏体不锈钢小很多。总之，在焊接时，晶状颗粒易长大形成粗大的铁素体导致脆化是铁素体不锈钢的主要问题。
1.4双相不锈钢
在双相不锈钢中，铁素体以及奥氏体组织各自占一半，也称指奥氏体-铁素体不锈钢，由此可知，其焊接性能具备了铁素体钢和奥氏体钢的各自优良性能。然而，奥氏体以及铁素体的比例决定着双相不锈钢的焊接性能，因此，只要工艺和材料选择适当，就会生产出具有良好焊接性能额双相不锈钢。由于双相不锈钢具有低温高韧性、高抗应力腐蚀开裂性、高抗疲劳强度等良好性能，被大范围的应用于化工、天然气等行业中。
1.5马氏体不锈钢
和铁素体不锈钢比较，马氏体不锈钢中铁素体中铬元素的含量少很多，而形成奥氏体的碳元素多很多。马氏体不锈钢是淬硬组织，当处于高温而且又比较快的冷却环境下，钢中的奥氏体就会发生转变，使得奥氏体转变成马氏体。当焊接的时候，热循环的强大作用下，处于热影响区域及焊缝的组织，焊接之后会变成又硬又脆且容易由于太冷形成裂纹的马氏体组织，同时，伴着碳含量的增加，冷裂纹的形成现象会更加严重。除此之外，出现晶状颗粒粗化现象也是马氏体不锈钢的问题之一。近缝区域会因冷却速度太大产生粗大的马氏体组织，也会因冷却速度太小产生粗大的碳化物组织及铁素体，这均就导致韧性以及可塑性大大减小。总之，接头的脆化和冷裂是马氏体不锈钢存在的主要问题。
2.不锈钢的焊接工艺分析
2.1奥氏体不锈钢
由于奥氏体不锈钢具有较好的塑性，冷裂纹倾向较小，因此焊前不必预热。多层焊时要避免道间温度过高，一般应冷却到100℃以下再焊下一层；否则接头冷却速度慢，将促使产生碳化铬而造成耐晶间腐蚀性下降。在工件钢性极大的情况下，有时为了避免裂纹的产生，不得已进行焊前预热。而奥氏体不锈钢焊接后，原则上不进行热处理。只有焊接接头产生了脆化或要进一步提高其耐蚀能力时，才根据需要选择固溶处理、稳定化处理或消除应力处理。另外，奥氏体不锈钢焊接后，原则上不进行热处理。只有焊接接头产生了脆化或要进一步提高其耐蚀能力时，才根据需要选择固溶处理、稳定化处理或消除应力处理。
2.2沉淀硬化型不锈钢
沉淀硬化不锈钢具有良好的焊接性，可在固溶、时效和过时效的任何状态下进行焊接，且焊前无需预热，焊后也无需缓冷。但如果要求等强度焊接接头，则焊接时就必须采用与母材化学成分相同的填充材料，焊后还需重新进行固溶和时效热处理。而且为限制接头的软化和偏析，在用熔焊方法焊接马氏体沉淀硬化不锈钢时，必须严格限制线能量的输入，以电子束焊、激光焊、脉冲钨极氩弧焊为优先选择的焊接方法；在选用电阻焊方法焊接时应采用硬规范。
1.不锈钢的种类
1.1奥氏体不锈钢
作为不锈钢最为重要的钢种，奥氏体不锈钢在底温、高温环境下都有着非常好的耐腐蚀性、冷热加工性以及塑韧性，正式由于具有这种优越性，作为非常好的焊接结构被广泛应用于建筑、航天和化工行业当中。然而，奥氏体不锈钢接头会出现刀状和应力腐蚀现象导致接头开裂，对于镍含量高的单相的奥氏体不锈钢，接头也会出现由于太热导致开裂现象。
1.2沉淀硬化型不锈钢
沉淀硬化型不锈钢不仅具备良好的强度以及耐腐蚀性，同时还拥有奥氏体不锈钢的优良塑韧性，有着和奥氏体不锈钢类似的焊接性能。正常情况下，焊接的接头不会出现因过热或过冷产生裂纹现象。然而，沉淀硬化型不锈钢对于缺口有着很强的敏感性，会因此导致断裂的可能性很大。
1.3铁素体不锈钢
铁素体不锈钢具有很强的热稳定性，同时，也具有一定的耐腐蚀性。然而，铁素体不锈钢的热膨胀系数和碳钢相比差不多，和奥氏体不锈钢相比偏小，另外，硅和铬等元素可以形成铁素体，而硫和磷等易溶解于铁素体中，在焊缝结晶的时候就是导致不好形成低熔点共晶的现象，和奥氏体不锈钢相比，产生由于太热导致裂纹的可能性就小，与此同时，当焊接时热的影响区域超临界温度的区域时，铁素体不锈钢形成的马氏体量也会少很多，因此，铁素体不锈钢的延迟裂纹敏感性就会比马氏体不锈钢小很多。总之，在焊接时，晶状颗粒易长大形成粗大的铁素体导致脆化是铁素体不锈钢的主要问题。
1.4双相不锈钢
在双相不锈钢中，铁素体以及奥氏体组织各自占一半，也称指奥氏体-铁素体不锈钢，由此可知，其焊接性能具备了铁素体钢和奥氏体钢的各自优良性能。然而，奥氏体以及铁素体的比例决定着双相不锈钢的焊接性能，因此，只要工艺和材料选择适当，就会生产出具有良好焊接性能额双相不锈钢。由于双相不锈钢具有低温高韧性、高抗应力腐蚀开裂性、高抗疲劳强度等良好性能，被大范围的应用于化工、天然气等行业中。
1.5马氏体不锈钢
和铁素体不锈钢比较，马氏体不锈钢中铁素体中铬元素的含量少很多，而形成奥氏体的碳元素多很多。马氏体不锈钢是淬硬组织，当处于高温而且又比较快的冷却环境下，钢中的奥氏体就会发生转变，使得奥氏体转变成马氏体。当焊接的时候，热循环的强大作用下，处于热影响区域及焊缝的组织，焊接之后会变成又硬又脆且容易由于太冷形成裂纹的马氏体组织，同时，伴着碳含量的增加，冷裂纹的形成现象会更加严重。除此之外，出现晶状颗粒粗化现象也是马氏体不锈钢的问题之一。近缝区域会因冷却速度太大产生粗大的马氏体组织，也会因冷却速度太小产生粗大的碳化物组织及铁素体，这均就导致韧性以及可塑性大大减小。总之，接头的脆化和冷裂是马氏体不锈钢存在的主要问题。
2.不锈钢的焊接工艺分析
2.1奥氏体不锈钢
由于奥氏体不锈钢具有较好的塑性，冷裂纹倾向较小，因此焊前不必预热。多层焊时要避免道间温度过高，一般应冷却到100℃以下再焊下一层；否则接头冷却速度慢，将促使产生碳化铬而造成耐晶间腐蚀性下降。在工件钢性极大的情况下，有时为了避免裂纹的产生，不得已进行焊前预热。而奥氏体不锈钢焊接后，原则上不进行热处理。只有焊接接头产生了脆化或要进一步提高其耐蚀能力时，才根据需要选择固溶处理、稳定化处理或消除应力处理。另外，奥氏体不锈钢焊接后，原则上不进行热处理。只有焊接接头产生了脆化或要进一步提高其耐蚀能力时，才根据需要选择固溶处理、稳定化处理或消除应力处理。
2.2沉淀硬化型不锈钢
沉淀硬化不锈钢具有良好的焊接性，可在固溶、时效和过时效的任何状态下进行焊接，且焊前无需预热，焊后也无需缓冷。但如果要求等强度焊接接头，则焊接时就必须采用与母材化学成分相同的填充材料，焊后还需重新进行固溶和时效热处理。而且为限制接头的软化和偏析，在用熔焊方法焊接马氏体沉淀硬化不锈钢时，必须严格限制线能量的输入，以电子束焊、激光焊、脉冲钨极氩弧焊为优先选择的焊接方法；在选用电阻焊方法焊接时应采用硬规范。