0Cr18Ni9罐体焊接工艺设计

0cr18ni9型不锈钢航空导管纵缝的自动化焊接工艺张洪涛，郭绍华，王 翀（陕西飞机工业（集团）有限公司，陕西 汉中 723215）摘 要：传统手工焊接存在导管制造精度不高，影响焊接效率的问题，为此进行0cr18ni9型不锈钢航空导管纵缝的自动化焊接工艺研究。

采用数控卷管机进行卷管，对缝间隙为0.3mm，根据0cr18ni9型不锈钢材料的选择合理的焊接参数，从而完成0cr18ni9型不锈钢航空导管的自动化焊接。

通过对比试验结果可知，0cr18ni9型不锈钢航空导管的自动化焊接工艺比手工焊接的焊接外观美观、均匀。

焊接接头强度与母材强度相当。

关键词：单一导管；不锈钢；焊接工艺；自动化中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）04-0085-2收稿日期：2020-02作者简介：张洪涛，男，生于1987年，汉族，山东德州人，硕士研究生，工程师，研究方向：焊接技术应用。

航空导管具备结构复杂、形式多样的特点，是飞机上关键组成部件之一，在系统中实现对燃油液压和氧气环境等的控制，具备压力传递以及燃油输送的作用。

航空机械制造的过程中，需要使用焊接工艺进行焊接工作，将单个部件组合在一起，航空导管组成相对简单，主要包括单一导管、焊接导管和组合导管，具备轻量强韧和低消耗的优点，在飞机自动化制造的过程中，首先要实现航空导管的自动化焊接工艺，随着机械制造工艺自动化焊接设备的出现，保证了单管整体成形的强度和韧性，自动化焊接设备有效推动了机械制造工艺的科学性和精确性，实现了焊接工艺自动化的可能性[1]。

航空单一导管成形方法主要采用焊接的方法成形，对自动化程度要求较高，从而保证单管的制造精度，在自动化焊接工艺中，航空导管的焊接包括标准半管和非标准半管，导管主要成形方法为组装焊接，并且有效避免焊接过程的差错，从而完成航空导管的自动化焊接工作。

而航空导管传统焊接工艺中，很容易受到温度和湿度等环境方面的影响，造成导管形状产生变形，无法满足自动化焊接对导管制造精度的需求，为此对0Cr18ni9型不锈钢航空导管的自动化焊接工艺进行研究。

0Cr18Ni9的焊接性分析
1、0Cr18Ni9不锈钢的化学成分及力学性能
0Cr18Ni9不锈钢应符合GB4327—1992《不锈钢热轧钢板》的要求，其化学成分和力学性能分别见表1和表2。

表1 0Cr18Ni9不锈钢的化学成分
表2 0Cr18Ni9不锈钢的力学性能
2、焊缝中易出现的的问题及预防措施
0Cr18Ni9不锈钢焊接的主要问题是焊接的晶间腐蚀、应力腐蚀裂纹和焊接接头的热裂纹等。

（1）0Cr18Ni9不锈钢焊接接头的晶间腐蚀
0Cr18Ni9不锈钢焊接接头易在焊缝区、母材敏化区和刀蚀等部位产生晶间腐蚀。

为防止晶间腐蚀应尽量降低碳含量，使用碳含量下限的焊材。

采用较小的焊接热输入或强制冷以加快冷却速度。

（2）0Cr18Ni9不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂
应力腐蚀开裂是在拉应力和腐蚀的共同作用下产生的开裂。

0Cr18Ni9不锈钢热物理性能导热性差，线膨胀系数大，焊接残余应力较大。

因
此应尽量降低焊接残余应力、拉应力和严格控制层间温度。

（3）0Cr18Ni9不锈钢焊接接头的热裂纹
焊接时极易产生热裂纹，这是因为焊缝金属结晶期间存在较大拉应力，加之导热系数低和膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却的条件下，焊接接头在冷却过程中可形成较大的拉应力。

严格控制焊缝金属的有害物质，采用较小的焊接热输入。

不锈钢压力容器焊接工艺设计分析直径为1000mm，壁厚为12mm的闪蒸罐（图1），壳体材质为0Cr18Ni9。

1. 0Cr18Ni9不锈钢简介及其焊接性0Cr18Ni9不锈钢作为不锈钢耐热钢使用最广泛，用于食品用设备，一般化工设备，原子能用工业设备。

0Cr18Ni9钢（*****）是奥氏体不锈钢，钢的奥氏体结构赋予了它的良好冷、热加工性能、无磁性和低温性能。

其化学成分为碳C：≤0.08硅Si：≤1.00锰Mn：≤2.00硫S：≤0.030磷P：≤0.045铬Cr：18.00～20.00镍Ni：8.00～10.50。

力学性能抗拉强度σb （MPa）：≥520条件屈服强度σ0.2 （MPa）：≥205伸长率δ5 （%）：≥40断面收缩率ψ （%）：≥60硬度：≤187HBS。

1.1奥氏体不锈钢接头的晶间腐蚀在一般情况下，焊缝金属中碳的含量对晶间腐蚀的作用相当大。

碳的含量越高，晶间腐蚀倾向也越大。

为了防止晶间腐蚀应该尽量降低碳的含量，常应用超低碳焊条或者焊丝，还可以向焊缝金属中添加一定量的稳定化元素，如钛、铌等。

刀蚀是焊接接头出现的一种特殊形式的晶间腐蚀，是和铬的碳化物的沉淀有密切关系的，为防止刀蚀，为防止刀蚀，通常采用超低碳钢。

有稳定化元素的钢，碳含量应该限制在0.06%。

在焊接工艺上，要减少近缝区的热，避免焊接时产生中温敏化的加热作用。

1.2应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂通常表现为脆性破坏，且发生破坏的过程时间短，因此危害严重。

造成奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的主要原因是焊接残余应力，局部腐蚀介质浓缩也是影响应力腐蚀开裂的原因。

为了避免产生焊接应力腐蚀开裂，应该合理调整焊缝的成分。

1.3焊接接头的热裂纹奥氏体不锈钢焊接时，焊缝和近缝区可产生热裂纹，这是因为奥氏体不锈钢含有硫、磷、锡和锑等易形成夹杂层。

因此应该严格控制有害杂质。

尽量选择含杂质较低的焊接材料和同材质的焊缝金属。

使焊缝成为奥氏体加铁素体的双相组织，也是提高焊缝抗裂纹性的重要手段。

1.0 工程概况1.1 工程简介：乐山宏亚化工有限公司新增4×500m3甲醛储罐、12×100m3储罐。

本工程涉及的设备是以甲方（乐山宏亚化工）提供的尺寸及容积为依据，我项目部承担现场制造。

储罐主体材质为国产0Cr18Ni9钢板，罐体爬梯材质为Q235，储罐结构为立式锥顶平底。

单条焊缝施工完毕立即进行渗透探伤，坚决执行探伤工作严肃认真、不合格焊缝必须返修原则。

因此，我公司项目部决定精心挑选优秀持证焊工，采用手工电弧焊施焊，确保焊接质量。

储罐施工焊接工作量大，易产生焊接变形。

故编写此施工方案，严格按照焊接工艺进行施工，以确保施工质量。

1.2 500m3立式锥顶平底储罐设计参数1.2.1设计容积：502m31.2.2公称直径：8000mm1.2.3设计高度：10000mm1.2.4设计压力：常压1.2.5使用介质：甲醛1.2.6结构形式：立式锥顶平底1.2.7主体材质：0Cr18Ni92.0 工程特点本工程的施工工期位于春末夏初。

该时期雨水较多，天气潮湿，焊接环境较为复杂；另外储罐施工焊接工程量巨大，技术要求较高；必须采取有效的的焊接环境保护措施和选用高素质的焊接作业人员，以确保储罐焊接质量和工程按时如期交付。

3.0 编制依据3.1《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》 GB50128-2005 3.2《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》 GB50236-2008 3.3《压力容器安全技术监察规程》 TSG2004-2009 3.4《钢制压力容器》 GB150-20113.5《钢制压力容器制造技术要求》 HG20584-1998 3.6《钢制压力容器焊接工艺评定》 JB/T4708-2000 3.7《钢制压力容器焊接规程》 JB/T4709-2000 3.8《不锈钢焊接容器》 JB/T4730-2005 3.10《304不锈钢焊接工艺评定报告》 PQR02013.11《Q235焊接工艺评定报告》 PQR07A023.11本工程的施工合同3.12 经过业主审核的技术文件和施工图纸4.0 焊接管理4.1 焊工资格管理4.1.1 所有施焊的焊工必须持有劳动人事部门颁发的资格认可证书，且合格项目应在有效期内。

16MnR/0Cr18Ni9堆焊工艺我市某公司生产一台水冷器的产品，原设计法兰和管板使用材质为16MnⅢ厚度δ=180mm和0Cr18Ni9厚度δ=10mm的复合板。

由于市场不易采购，而且产品交货工期比较短，决定采用在16MnⅢ上堆焊奥氏体不锈钢。

堆焊在该公司为首次使用，为验证采用堆焊工艺进行堆焊的材料能否达到产品技术条件的要求，在产品正式焊接前进行堆焊试验。

1堆焊试验拟定焊接工艺指导书，按拟定焊接工艺指导书进行堆焊，堆焊后进行消除应力热处理。

然后按JB4708-2000标准要求，进行着外观检查、渗透检测、弯曲试验、化学成分分析。

1.1材质1.1.1试板试板选用16MnR钢板，规格为200mm×200mm×30mm，堆焊厚度为12 mm。

1.1.2焊材焊材过度层选用A302焊条，复层选用A102焊条。

1.2拟定焊接工艺指导书按JB4708-2000、JB4709-2000等标准的要求，结合本单位的实际经验，拟定焊接工艺指导书。

1.3堆焊工艺试验堆焊前，用电动砂轮机将试板堆焊面打磨出金属光泽，焊条经温度为150℃时间为1h的烘烤，施焊时用焊条保温筒随用随取。

堆焊4层，每层堆焊采用对称施焊法，第二层的施焊方向垂直于第一层的施焊方向，以此类推。

堆焊完一层后，再堆焊第二层。

堆焊工艺参数见表1。

堆焊过程中，每堆焊完一层都应对焊缝外观进行检验，不得有气孔、夹渣、裂纹等缺陷。

表1 手工堆焊工艺参数1.4堆焊后消除应力热处理将焊接放在自动控温电炉中进行消除应力热处理，热处理工艺如下：①焊件进炉时，炉内≤150℃。

②加热区以≤190℃/h的速度升温至600～620℃后进行保温。

③保温120分钟后以190℃/h的速度降温至200℃后随炉冷。

④按热处理通用规则执行。

2 焊后检验2.1 渗透探伤堆焊试板热处理后，进行表面渗透探伤（PT）检查，未发现裂纹和分层现象。

按JB4708-2000标准的规定评定，焊件合格.2.2 堆焊层力学性能检验堆焊试件进行4个侧弯检验，弯曲角度为180°符合JB4708-2000标准的规定，结果合格。

0C r18N i9T i不锈钢的焊接工艺评定0Cr18Ni9Ti不锈钢的焊接工艺评定焊接工艺指导书0Cr18Ni9Ti不锈钢钨极氩弧焊焊接工艺要点一、母材及焊接材料1、母材的技术状况：选用两块0Cr18Ni9Ti不锈钢，10mm厚。

2、焊丝：H0Cr21Ni10 ,直径：3.2mm；3、保护气体：氩气，纯度：99.99%。

二、焊接方法用纯钨或活化钨（钍钨、铈钨、锆钨、镧钨）作为不熔化电极的惰性气体保护电弧焊，利用钨极和工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝的。

焊接过程中钨极不融化，只起电极作用。

同时由焊炬的喷嘴送进氩气或氦气做保护。

钨极氩弧焊的优点:由于被保护的好，故焊缝金属纯度高、性能好；焊接时加热集中，所以焊接变形小；电弧稳定性好，在小电流（<10A）时电弧也能稳定燃烧。

缺点：氩气较贵，焊前对焊件的清理要求严格。

同时钨极的载流能力有限，焊缝熔深浅。

为了防止钨极的非正常烧损，避免焊缝产生夹钨的缺陷，不能采用常用的短路引弧法，必须采用特殊的非接触引弧法。

三、焊前准备1、坡口加工：采用Y型坡口2、角度：60°±5°3、钝边：0.5~1.5mm4、间隙：1.5~2.5mm5、坡口清理：检查坡口表面，不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷，应清除焊接接头的内外坡口表面及坡口两侧母材表面至少20mm范围内的氧化物、油污、熔渣及其他有害物质。

6、焊接接头组对用卡具定位或直接在坡口内点焊的方法进行焊接接头的组对，组对时应保证在焊接过程中焊点不得开裂，并不影响底层焊缝施焊。

装配间隙：2.0mm预留变形量：1°~2°错边量：≤1.4mm四、焊接设备与工具采用ZXG—300弧焊机特点：结果紧凑，构造简单，移动灵活，检修方便，电流调节范围大而均匀，电弧燃烧稳定。

五、焊接工艺参数电流：90~120A电压：20~24V焊接速度：10~15cm/min层次：3层喷嘴直径：8~12mm气体流量：7~15L/min六、操作要点1、正确控制焊条角度，使熔渣与液态金属分离，防止熔渣前流，尽量采用短弧焊接。

浅谈0Cr18Ni9／Q235B复合板的焊接方法摘要:铬镍奥氏体不锈钢因其抗腐蚀性能较好,在石油化工生产中广泛应用,但因其材料本身价格较贵且机械强度较低,已逐渐被不锈钢复合板所取代,本文对0Cr18Ni9/Q235B复合板的焊接工艺做了较详细的说明。

关键词:不锈钢复合板在石油化工生产中,铬镍奥氏体不锈钢因其抗腐蚀性良好,故广泛应用。

但不锈钢材料本身的价格昂贵且机械性能较低,与低合金钢相比,在相同的压力下,需采用较厚的不锈钢板。

为解决这些矛盾,发展了不锈钢复合板,不锈钢复合板是由不锈钢复层和碳钢(或普通低合金钢)基层复合轧制而成的双金属板。

由复层不锈钢保证耐腐蚀性,基层结构钢保证强度。

本文介绍下0Cr18Ni9/Q235Bδ=3/14复合板的焊接工艺。

1 焊前准备试件坡口见图1。

清除坡口及其两侧内外表面20mm范围内的油、锈及其他污物,至露出金属光泽。

定位焊时应以复层不锈钢为基准对齐,错边量应不大于1.5mm,采用J426,Φ3.2焊条在基层Q235B钢的坡口内点焊,点焊长度为15~20mm。

2 焊接工艺电焊机采用直流反接的极性电源焊接。

2.1基层Q235B的焊接焊接层数与厚度有关,不能统一定为4层基层的焊接共分为4层,以Φ3.2直径焊条打底,焊接电流不宜过大,以不熔透到不锈钢复层为原则,以Φ4直径焊条2层填充和1层盖面,各焊道应无焊接缺陷,盖面层表面应平整光滑。

2.2过渡层的焊接采用单层单焊道。

将清理和检查符合要求的试件翻面,采用碳弧气刨清根,根部铲成圆弧,并铲削至基层打底层,刨槽宽度不大于8mm,对刨槽应采用砂轮打磨以防增碳。

将已清根、修磨后的试件进行过渡层的焊接,采用Φ3.2的A302的焊条进行施焊,焊条不允许作横向摆动。

2.3复层的焊接采用单层单焊道,焊条为Φ4.0的A102焊条,焊条不应作横向摆动,采用小电流,快速焊。

为防止增碳,基层必须使用碳钢钢丝刷,而复层必须使用不锈钢钢丝刷。

3 注意的问题一般情况来讲,基层焊接完毕后,要对基层进行100%射线探伤检测,如没有缺陷或者说符合该级别的要求,再进行过渡层的焊接,复层的焊接完毕后,应进行渗透检测I级。

学号1010131076毕业论文（设计）课题0Cr18Ni9钢的焊条电弧焊焊接工艺研究学生姓名张国政院部机械工程学院专业班级10金属材料工程2班指导教师杨付双二0 一四年六月目录摘要Abstract第一章课题背景 (1)第二章焊接方法的比较 (2)2.1 CO2不锈钢药芯焊丝电弧焊 (2)2.2熔化极氩弧焊 (2)2.2.1工作原理 (2)2.2.2工艺特点 (2)2.3非熔化极气体保护焊 (3)2.4埋弧焊 (3)2.5焊条电弧焊 (3)2.5.1 焊条材料 (3)2.5.2 焊条质量 (4)第三章材料介绍 (5)3.1 材料分析 (5)3.2 OCr18Ni9的焊接 (6)3.3 OCr18Ni的焊接性分析 (8)3.3.1焊接性定义 (8)3.3.2焊接性分类及影响因素 (8)第四章焊前准备与焊接辅助设备 (9)4.1 焊前准备 (9)4.1.1 技术准备 (9)4.1.2 器材准备 (9)4.1.3 工件准备 (9)4.1.4焊接注意事项 (9)4.2焊接辅助设备 (10)第五章焊接操作要点 (11)5.1焊条电弧焊操作技术 (11)5.1.1引弧 (11)5.1.2运条 (11)5.1.3 收弧 (11)5.2平焊 (12)5.2.1平焊在焊接时的特点 (12)5.2.2平焊操作要点 (12)5.3 立焊 (12)5.3.1横焊在焊接时的特点 (13)5.3.2立焊操作要点 (13)5.4横焊 (13)5.4.1横焊在焊接时的特点 (14)5.4.2横焊操作要点 (14)5.5 仰焊 (14)5.5.1仰焊在焊接时的特点 (15)5.5.2仰焊操作要点 (15)第六章焊接缺陷及其预防措施 (16)6.1焊接缺陷 (16)6.2预防措施 (16)第七章焊接检验 (17)7.1 焊前检验 (17)7.3 焊后成品的检验 (17)7.3.1外观检验 (17)7.3.2受压容器的强度检验 (17)7.3.3致密性检验 (17)7.3.4物理方法的检验 (17)7.4焊接接头破坏性检验 (18)参考文献 (19)致谢 (20)1-1压力容器罐 (1)1-2奥氏体不锈钢管 (1)3-1焊接示意图 (7)5-2平焊示意图 (12)5-3立焊示意图 (13)5-4横焊示意图 (14)5-5仰焊示意图 (15)表2-1焊接方法对比 (2)表3-1化学成分 (5)表3-2机械性能 (5)表3-3焊条直径与板厚度的关系 (7)0Cr18Ni9钢的焊条电弧焊焊接工艺研究摘要钢是现代社会中不可缺少的一种材料，它可以看作一个国家工业化水平的标志。

18－8大型不锈钢立式储罐焊接要点分析18-8不锈钢作为一种常用的钢材，在化工及食品、制酒等领域已广泛应用，但应用在大规模的立式储罐上还是不多。

本文以5000m3不锈钢罐（0Cr18Ni9）的焊接为依托，结合立式储罐的焊接工艺方法，简要介绍了如何保证不锈钢储罐焊接时容易出现的角变形、晶间腐蚀、热裂纹等问题。

标签：晶间腐蚀热裂纹角变形1 概述18-8不锈钢供货状态为固溶酸洗，固溶化处理将铬的碳化物溶到奥氏体中提高其耐腐蚀能力。

18-8不锈钢焊接时易出现晶间腐蚀，因其导热系数小，焊接热影响区在450℃—850℃温度区停留时间长，易在晶界处形成铬的碳化物，其中铬来自晶粒的表层，而内部的铬来不及补充，造成晶粒表层含铬量不足，形成贫铬区域，在腐蚀严重的情况下贫铬区域优先腐蚀，这样就形成了热影响区晶间腐蚀；焊缝金属由于多层焊道施焊反复加热处于敏化温度的时间长，造成焊缝的晶间腐蚀。

由于导热系数小，线膨胀系数大，在焊接期降温区焊接接头承受较大的应力，其次焊缝组织易形成柱状晶体，有利于杂质偏析及晶间液态夹层形成，再次，镍与硫磷等杂质形成易熔共晶体，为此18-8不锈钢易出现焊缝的热裂纹现象。

由于18-8不锈钢电阻是碳素钢的5倍，导热系数为碳素钢的1/3，线膨胀系数为碳素钢的1.5倍，再次相对于管材及其他小直径的容器，大型储罐曲率小，相同厚度时，其径向刚性小，容易产生焊接角变形。

2 具体解决措施2.1 避免晶间腐蚀的方法引起晶间腐蚀的原因是复杂多样的，针对立式储罐的施工特点，有效可行的方法有以下几点①选用超低碳或添加了钛和铌合金的焊条；②采用小的焊接线能量，快速冷却，避免高温停留区；③采用双面焊接方法，与介质接触的焊接面后焊。

选用超低碳或添加了钛和铌合金的焊条，利用钛和铌优先于铬与碳形成稳定的碳化物，从而阻止形成富铬碳化物，减少晶间腐蚀。

但在母材不是超低碳不锈钢的情况时，采用超低碳或添加了钛和铌合金的焊条效果不是十分明显，因为熔合比的作用将会使母材向焊缝中增碳，达不道预期目的，反而造成浪费。

0Cr18Ni9不锈钢埋弧焊焊接方案毛辉1 前言SUS304的化学成分相当于与国产0Cr18Ni9，该钢种属于非稳定化奥氏体不锈钢。

其焊接工艺性好，所有的熔焊方法基本都可以实现一定力学性能的接头连接。

考虑到实际焊接中的焊接效率及焊接成本，本单位试采用埋弧焊代替现有的手工焊条焊。

0Cr18Ni9奥氏体不锈钢焊接性的主要问题在于：①焊缝区或者近焊缝区由于0Cr18Ni9含有一定量的S,P,Si等合金元素，这些元素容易形成低熔点共晶物；同时0Cr18Ni9的热导率小，热膨胀系数大，在焊缝冷却过程中焊接拉应力及拉应变较大，故容易形成热裂纹。

②焊接接头脆化。

在钢中当ω（Cr）>16%都会有σ相。

σ相是铬的共晶物，这种共晶物沿着奥氏体晶界析出，大大降低了焊接接头的韧性。

同时热导率小，焊接接头高温停留时间长，导致晶粒长大严重，接头韧性下降。

同时焊缝中铁素体的含量对焊接接头韧性也有影响。

③焊接接头腐蚀性能下降。

由于σ相的析出导致贫铬区的出现，降低了母材的抗腐蚀能力。

④采用埋弧焊焊接工艺时，焊接参数范围较小，对于工件的组对铆焊，圆度要求较高。

2 0Cr18Ni9不锈钢埋弧焊焊接材料在兼顾母材的力学性能和化学成分两方面因素选择H0Cr21Ni10焊丝。

这主要有以下两方面原因：①H0Cr21Ni10焊丝的力学性能与母材相近属于等强匹配。

②从化学成分上来看，铬含量高于母材的，这就给接头因贫铬带来的腐蚀缺陷带来弥补；同时0Cr21Ni10焊丝具有一定的铁素体化能力。

一定量的铁素体可以溶解σ相，限制奥氏体的长大，改善接头脆化。

参阅借鉴国内目前0Cr18Ni9不锈钢埋弧焊焊接的成功经验，选择J601焊剂。

该种焊剂属于烧结碱性焊剂，氧化性弱，通过焊剂中合金元素的添加可以有效地防止氧化，改善接头性能。

3 焊接工艺参数由0Cr18Ni9奥氏体不锈钢焊接性决定了，该钢种在采用埋弧焊时在保证焊接成型的前提下，尽可能采用较高的焊接速度，小的焊接热输入。