316L不锈钢的焊接技术
316L不锈钢的焊接技术
无锡不锈钢板厂家无锡汉能不锈钢2019年12月17日讯 不锈钢是功能性材料，也是现代结构材料。以其高耐蚀性（氧化性酸、有机酸、气蚀）、易成形性、高强度和易切削加工等性能而成为重要的钢铁材料。并被广泛地应用于各工程领域尤其在诸如化工食品机械等行业
。目前我国石油化工、能源行业所用的不锈钢大多以镍铬合金。而含钼型不锈钢种316L
由于优异的耐腐蚀性，成为其中应用较为广泛的一类合金。研究并制定合理的316L 奥氏体不锈钢的焊接工艺，对于指导生产具有重要意义。
1、奥氏体不锈钢的性能和焊接性分析
316L 奥氏体不锈钢的性能
316L 奥氏体不锈钢热导率低、线膨胀系数大，无磁性；抗拉强度≥550N/mm2，
，屈服强度≥480N/mm2
焊接性分析
1、焊接裂纹
(1) 316L 奥氏体不锈钢的导热系数大约只有低碳钢的一半，而线膨胀系数却大得多，所以焊后在接头中会产生较大的焊接内应力。
(2) 316L 奥氏体不锈钢的液、固相线的区间较大,结晶时间较长,且奥氏体结晶的枝晶方向性强,所以杂质偏析现象比较严重。
综上所述，316L 奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生焊接热裂纹,包括焊缝的纵向和横向裂纹、火口裂纹、打底焊的根部裂纹和多层焊的层间裂纹等。
2、焊接接头的晶间腐蚀
晶间腐蚀发生于晶粒边界，所以叫晶间腐蚀。它是奥氏体金属最危险的破坏形式之一。奥氏体不锈钢晶间腐蚀的原因，目前大家公认的是晶界区贫铬的理论。室温条件下，碳在奥氏体中的溶解度很小，约为0.02%～0.03%，当碳的含量超过这个范围时，碳就不断的向奥氏体晶界扩散，并很容易的和铬形成铬化物，造成奥氏体边界铬含量的贫乏，当铬的含量低于一定浓度时，便失去了抗腐蚀能力，在腐蚀介质中使用，便会产生晶间腐蚀。
因此，焊接晶间腐蚀和焊接热裂纹是影响316L奥氏体不锈钢焊接质量的关键，在焊接过程中，要注意防止贫铬层和热裂纹的产生。
2、316L奥氏体不锈钢焊接工艺
2. 1 焊接方法
316L奥氏体不锈钢的焊接，即可采用焊条电弧焊,也可采用氩弧焊、埋弧自动焊、气焊等焊接方法进行焊接。第三天然气处理厂灌区所用的316L不锈钢采用氩弧焊打底，手工电弧焊盖面的施焊方法。这里探究316L奥氏体不锈钢采用钨极氩弧焊、焊条电弧焊的焊接工艺。
2. 2 焊材选择
316L奥氏体不锈钢时特殊性能用钢，为满足焊接接头具有相同的性能，应遵循“等成分”原则选择焊接材料，同时为增强接头抗焊接热裂纹和晶间腐蚀能力，使接头中出现少量铁素体，应选用H00Cr19Ni2Mo2氩弧焊用焊丝，手弧焊用焊条CHS022作为填充材料。首先，该两种焊材的含碳量低，约为0. 03 %，碳是造成晶间腐蚀的主要元素，碳含量在0. 03 %以下时，能够析出碳的数量较少，碳含量在0. 03%以上时，能够析出碳的数量迅速增加。同时碳也是造成焊接热裂纹的主要元素之一。所以,应选用该种含碳量低的不锈钢焊材。其次,该种焊条含有元素铌,。铌与碳的亲和能力比铬强,能够与碳结合成稳定的碳化物,从而避免在奥氏体晶界造成贫铬,对提高抗晶间腐蚀能力起到良好的作用。其三,该种焊材含铬量约为8. 5 %。铬在焊缝中能形成铁素体组织。因为铬在铁素体中的扩散速度比在奥氏体中快，因此铬在铁素体内较快地向晶界扩散,减轻了奥氏体晶界的贫铬现象，防止晶间腐蚀的产生。同时,在焊缝中形成的铁素体和奥氏体双相组织是防止焊接热裂纹的重要措施。当焊缝中有5 %左右的铁素体时，便可使奥氏体的晶粒长大受到阻碍，细化了晶粒，使焊缝的杂质均匀分散，防止杂质的聚集。其四，该种焊条是碱性焊条低氢型药皮。低氢型不锈钢焊条的抗热裂性较高，有利于防止焊接热裂纹的产生。
2.3 焊接工艺过程
2.3.1 焊前准备
用机械加工、等离子切割等方法下料和加工坡口，坡口形式采用V型坡口，坡口的钝边加工比碳钢小，坡口角度比碳钢大。为了避免焊接时碳和杂质混入焊缝，在焊前应将焊缝两侧 20 mm～30 mm范围内用丙酮擦净；同时应将焊丝用不锈钢丝刷刷掉表面氧化皮，用丙酮擦净。
2.3.2 焊接工艺
焊接工艺主要注意以下几点：
（1）奥氏体不锈钢的突出特点是对过热敏感，故采用小电流、快速焊，焊接电流应比焊接低碳钢时低20 %左右，防止晶间腐蚀、热裂纹及焊接变形的产生。
(2) 为了保证电弧稳定燃烧 ,手工电弧焊焊焊机采用直流反接法；氩弧焊采用直流正接。
(3) 氩弧焊打底时，焊缝厚度尽量薄，与根部熔合良好，收弧时要成缓坡型，如有收弧缩孔，应用
磨光机磨掉，管道内部必须充满氩气保护，保证底部成形；手弧焊采用短弧焊 ,收弧要慢 ,填满弧坑，防止弧坑裂纹。
(4) 焊后可采取强制冷却。
(5) 不要在坡口以外的地方引弧，地线要接好。
(6) 焊后变形只能用冷加工矫正。
2.3.3 焊后处理
(1)表面处理，不锈钢焊件表面如有刻痕、凹痕、粗糙点和污点等 ,会加快腐蚀。如将不锈钢表面抛光，就能提高其抗腐蚀的能力。表面粗糙度越细，抗腐蚀性能就越好。
(2)钝化处理是在不锈钢的表面人工的形成一层氧化膜，以增加其耐腐蚀性。经钝化处理后的不锈钢，外表呈银白色，具有较高的耐腐蚀性。
3 结论
焊接实践表明，316L奥氏体不锈钢，只要采取合理的焊接方法、焊接材料及焊接工艺，就可避免焊接过程中产生的焊接热裂纹和晶间腐蚀等缺陷，从而获得良好的焊接质量。