不銹鋼材料目前在施工種廣泛應(yīng)用，奧氏體不銹鋼作為其種一類材料，通過對其焊接工藝特點進行研究，分析奧氏體不銹鋼的性能特點和焊接性，選用與之相匹配的焊接工藝，結(jié)合焊接工藝評定試驗分析，確定了影響奧氏體不銹鋼焊接的各種重要變素，驗證焊接工藝的合理性。

不銹鋼主要包括當(dāng)離子焊接、氬弧焊接、手工電弧焊和埋弧焊技術(shù)等。

1.1手工電弧焊

為了避免焊接接頭在危險溫度范圍停留較長時間而出現(xiàn)貧鉻區(qū)，避免接頭溫度過高而出現(xiàn)熱裂紋缺陷，應(yīng)使用小電流快速焊方式應(yīng)用在手工焊接不銹鋼當(dāng)中，加強熔池保護，并防止基本金屬過熱，在具體焊接期間需要采用短弧焊接方式，不能形成橫向擺動，最 佳方式為窄焊道。

如果要實施多層焊接方式，則每焊完一層需要對熔渣進行徹底清除，對焊接缺陷處進行全面檢查，并采取有效處理措施。等到前道焊縫溫度降低到140℃左右時，再進行下一道焊接工序。在焊接期間需要全面按照“先焊接非工作面，后焊接與腐蝕介質(zhì)直接接觸的工作面”的原則進行。

1.2氬弧焊

對于厚度較小的不銹鋼焊件而言，需要優(yōu)先使用氬弧焊方式，該種焊接方式的優(yōu)勢表現(xiàn)在良好的焊接熔池保護作用，焊接質(zhì)量高、電弧穩(wěn)定性強、熱量集中、無熔渣、焊接變形幅度小。在焊接之前需要使用夾具夾緊接頭或者進行固焊處理，徹底清理接頭25 mm范圍內(nèi)的焊絲和工作面，還需要處理油污等雜質(zhì)。在實際焊接期間，首先需要確保焊接質(zhì)量，在此基礎(chǔ)之上加快焊接速度，避免焊縫當(dāng)中存在氣孔，降低焊件變形幅度，避免焊接接頭熱量過高。

1.3埋弧自動焊

對于較厚焊件的平直焊縫而言，需要優(yōu)先使用埋弧自動焊接方式，該種焊接方式能夠加強生產(chǎn)效率，在較大程度上提升焊接質(zhì)量。然而，在焊接不銹鋼時如果采用埋弧自動焊方式，則需要嚴(yán)格按照構(gòu)件的工作環(huán)境和化學(xué)成分合理選擇焊劑和焊絲。因為鋼電阻系數(shù)較大、導(dǎo)熱系數(shù)小，在焊接期間不能過成伸出焊絲，將其伸出長度控制在35 mm左右，在確保焊透前提下，需要盡量使用小電流快速焊接方式。

不銹鋼是指能耐空氣、水、酸、堿、鹽及其溶液和其它腐蝕介質(zhì)腐蝕的，具有高度化學(xué)穩(wěn)定性的鋼種，這類鋼具有優(yōu)良的耐蝕性、力學(xué)性能、工藝性能及很大的工作溫度范圍（-269℃至1050℃），適用于制造要求耐腐蝕、抗氧化、耐高溫和超低溫的零部件和設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、儀表、食品、航空及核能等領(lǐng)域。

不銹鋼常按組織狀態(tài)分為:馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體(雙相)不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等。另外，可按成分分為:鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。

奧氏體型不銹鋼在不銹鋼中應(yīng)用最廣（約占70%），它是在18%鉻鐵素體型不銹鋼中加入Ni、Mn、N等奧氏體形成元素而獲得的鋼種系列，根據(jù)加入元素鉻、鎳含量，可以分為以下幾種類型：18-8型鋼、18-12型鋼、25-20型鋼、鉻錳低鎳型。

奧氏體不銹鋼的抗拉強度高、塑性、韌性也好，但屈服點較低，相對于碳素鋼高溫強度高、耐氧化性好，適用于高溫使用，可作為耐熱鋼用，同時具有相當(dāng)好的沖擊韌度。奧氏體不銹鋼比其它不銹鋼容易焊接，在任何溫度下都不會發(fā)生相變，對氫脆不敏感，在焊態(tài)下接頭具有較好塑性和韌性。具備良好可焊性，熱裂傾向小。

一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理，可與碳鋼等進行異種鋼焊接。焊接的主要問題是：焊接熱裂紋、脆化、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕等。同時因?qū)嵝阅懿?，線膨脹系數(shù)大，焊接應(yīng)力和變形較大。

4.1 坡口型式、坡口準(zhǔn)備

奧氏體不銹鋼坡口型式應(yīng)考慮焊接層數(shù)和填充金屬量，在保證工作效率的同時滿足焊縫的力學(xué)性能要求，對于全焊透對接接頭采用V型坡口，坡口角度為35±5℃。焊口組對前采用機械方法對坡口兩側(cè)15mm范圍內(nèi)的氧化皮、油脂、雜質(zhì)等進行清理。坡口的定位采用與正式焊接用的材料相同，組對完成后檢查組對間隙，符合技術(shù)規(guī)程要求的范圍。

4.2 焊接方法選擇

奧氏體不銹鋼因受其自身的冶金特性的制約，在選擇焊接方法時應(yīng)遵循如下原則：

①避免使用過低或過高的焊接熱輸入。過低的線能量會使奧氏體相析出大量減少，甚至形成純鐵素體組織，工藝和使用性能大幅度降低。過高的熱輸入會使焊縫金屬晶粒粗大，韌性下降。適宜使用多層焊。

②避免使用熱處理。

③經(jīng)濟性。在選用焊接方法時，應(yīng)考慮其經(jīng)濟合理，維修方便。

④奧氏體不銹鋼采用中性氣體保護焊時，會有部分N從熔池上部溢出，這會導(dǎo)致表面層富含鐵素體，降低了抗腐蝕性。根據(jù)奧氏體不銹鋼接頭形式、母材厚度、焊縫長度等不同，從工作效率高，焊接性能好，經(jīng)濟性高考慮，可采用焊條電弧焊、惰性氣體保護焊、埋弧焊等多種方式。

4.3 層間溫度

為防止焊縫金屬中的合金元素在高溫下的燒損，嚴(yán)格控制層間溫度不能超過150℃。

4.4 焊接工藝控制要點

奧氏體不銹鋼焊接工藝控制要點如下：

①焊接時盡量選用較小的焊接熱輸入，即在保證焊接質(zhì)量的前提下采用小的焊接電流和較快的焊接速度；

②控制焊接弧長，弧長應(yīng)較短；

③層間溫度控制在要求的范圍內(nèi)，避免焊接過程中的合金元素?zé)龘p；

④不允許在潮濕的試件上進行焊接，試件的溫度至少應(yīng)為10℃，層間溫度不應(yīng)高于150℃。

4.5 焊接工藝參數(shù)

奧氏體不銹鋼的焊接性能良好，熱裂紋和脆化傾向較小，為使焊縫和焊接熱影響區(qū)具有合適的奧氏體和鐵素體組織，保證焊接接頭具有良好的力學(xué)性能和耐腐蝕等性能，必須根據(jù)焊接工藝控制要點的要求控制焊接熱輸入、層間溫度，焊接過程中盡量降低弧長，切不可拉的太長，從而有效的防止合金元素的燒損以及有效的控制N元素過多的進入熔敷金屬而是使鐵素體含量降低，同時也避免了焊接過程中的高溫導(dǎo)致晶間腐蝕能力的降低。

通過制備焊接試件：母材材質(zhì)316L、直徑168mm，厚度12.7mm，坡口采用V型，焊接方法采用手工氬弧焊和手工焊條電弧焊聯(lián)合，焊絲采用H00Cr19Ni12Mo2（Φ2.0：電流80A-130A），焊條采用 A022（Φ3.2：電流100A-120A），焊接為水平固定平焊。

5.1 焊后檢驗

焊接完成后按照AWSD1.6-1999相關(guān)章節(jié)要求進行外觀檢查和射線檢驗，結(jié)果符合要求，未出現(xiàn)裂紋、夾渣、未融合、未焊透、咬邊等缺陷。

5.2 理化試驗

對焊接試件按照標(biāo)準(zhǔn)要求取樣，進行拉伸、彎曲、沖擊、宏觀腐蝕試驗、晶間腐蝕試驗及鐵素體含量測定，各項試驗結(jié)果滿足要求。

嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)程中焊接參數(shù)焊接，控制層間溫度和焊接熱輸入，選用合適焊接填充材料，控制焊接弧長采用短弧，焊接接頭將具有良好的性能，滿足文件要求。