奥氏体不锈钢TiG焊的焊接工艺评定

奥氏体不锈钢TIG焊的焊接工艺评定设计 1 目 录

摘 要 .............................................................. 1 引 言............................................................. 2 第一章 焊接工艺评定基本原理 ................................... 3 1.1 焊接工艺评定的目的 ........................................... 3 1.2焊接工艺评定的一般程序 ........................................ 3 1.3 焊接性能是焊接工艺评定基础 .................................... 3

第二章 奥氏体不锈钢TIG焊的焊接工艺评定理论基础............ 4

2.1 评定对接焊缝 ................................................. 4 2.2 管与板角焊缝试件 ............................................. 4 2.3 焊接工艺因素 ................................................. 4 2.4. 评定规则 .................................................... 5 2.5热处理 ........................................................ 5 2.6 试件厚度和焊件厚度 ........................................... 6 2.7试件制备 ...................................................... 6 2.8 对接焊缝试件和试样的检验 ..................................... 8

第三章 焊接工艺评定表 ......................................... 13

第四章 结束语 .................................................. 20

参考文献 ......................................................... 21

致 谢............................................................ 22 奥氏体不锈钢TIG焊的焊接工艺评定设计

2 摘 要

焊接过程是特殊过程。焊接结果不容易经济地通过检验和试验完全验证，有些问题在设备使用后才曝露出来造成不应有的损失。在产品施焊前就需要确认焊接工艺能否保证焊接接头的使用性能。 焊接工艺评定又是制造安装单位的技术资源和技术储备，是焊接技术和焊接质量控制水平和能力的标志，也是获得优良焊接质量的保证。通过焊接工艺评定的研究能更好的了解焊接技术和焊接工艺的特性，掌握焊接工程的内在规律。奥氏体不锈钢具有优异的抗腐蚀性、良好的高温抗氧化性和低温韧性,具有很高的经济价值.一般认为,奥氏体钢在焊接中存在的问题主要有:焊接接头区的晶间腐蚀、应力腐蚀开裂及含Ni较高的单相奥氏体钢焊接接头的热裂纹等.这些问题都与奥氏体钢焊接区域的显微组织结构有关.

关键词 焊接工艺评定 一般过程 指导书 评定报告 检测 焊缝 奥氏体不锈钢TIG焊的焊接工艺评定设计

3 引 言 在现代生产中，随着社会的进步、生产力的发展对焊接产品的要求越来越高，不锈钢以其耐腐蚀，耐酸等良好的性能得到广泛应用奥氏体不锈钢是应用最广泛的不锈钢，以Cr-Ni型不锈钢最为普遍。目前奥氏体不锈钢大致分为Cr18-Ni8型、Cr25-Ni20型、Cr25-Ni35型。还有广泛开发应用的超级奥氏体不锈钢。本文以1Cr18Ni9Ti钢为例做焊接工艺评定。 焊接工艺是保证焊接质量的重要措施，它能确认为各种焊接接头编制的焊接工艺指导书的正确性和合理性。通过焊接工艺评定，检验按拟订的焊接工艺指导书焊制的焊接接头的使用性能是否符合设计要求，并为正式制定焊接工艺指导书或焊接工艺卡提供可靠的依据。 不锈钢的生产在我国已经历了近２０年的发展历程，但目前的生产规模仍与产钢头号大国的地位很不相称。尽管不锈钢的生产技术都有了长足的进步，产量、质量和品种不断增加和提高，少数产品的质量达到了国际先进水平，但是和国际先进水平相比，我国不锈钢厂在工艺技术、装备水平、产品质量等方面尚有较大的差距，需要进行技术改造和提高，以适应我国国民经济发展的要求。在发达国家，每年消耗的不锈钢中约有70%是奥氏体不锈钢，尽管我国消费水平不高，奥氏体不锈钢的消耗量也达到总消耗量的65%左右。 钨极氩弧焊焊接不锈钢尤其是较薄的板材、管材具有独特的优势，焊接质量容易保障，但是如果工艺不当也会产生严重缺陷，如奥氏体晶粒边界会产生碳扩散现象,并与 Cr 结合，生成碳化铬。当晶粒界附近的 Cr 含量小于12%时,会导致贫铬，从而在腐蚀介质作用下贫铬区将失去耐腐蚀性能。导致不锈钢晶间腐蚀,这种腐蚀现象受到应力作用时就会沿晶断裂，是奥氏体钢最危险的一种破坏形式。晶间腐蚀受应力作用时产生断裂的区域分别作用在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上。奥氏体不锈钢不是在任何时候都会产生晶间腐蚀。它与钢的加热温度和产生晶间腐蚀的温度敏感区，焊接过程中高温停留时间有关。最敏感的温度区间为450-850℃。当加热温度小于450℃时，不会产生碳扩散现象。也就是说不会形成碳化铬化合物。当温度升高至830℃以上时，此时晶粒内铬扩散现象增强。大量的铬于晶粒的碳化合生成碳化铬，但两者都不会形成贫铬。产生晶间腐蚀最敏感的温度为630℃，因此在焊接过程中严格控制危险温度区,降低630℃的高温度停留时间。 奥氏体不锈钢TIG焊的焊接工艺评定设计 4 第一章 焊接工艺评定基本原理

1.1 焊接工艺评定的目的 焊接工艺评定的目的是验证施焊单位拟定的焊接工艺的正确性，并评定施焊单位能力。

1.2焊接工艺评定的一般程序 焊接工艺评定的一般过程是：在产品施焊之前，根据材料的焊接性能，结合产品的制造工艺拟定焊接工艺指导书，遵照焊接工艺评定标准施焊试件、制取式样，检查试件和式样，测定焊接接头是否具有所要求的使用性能，提出焊接工艺评定报告，对拟定的焊接工艺指导书进行评定作出结论。 根据评定合格的焊接工艺指导书，可以编制出在它覆盖范围内若干焊接工艺规程，规范生产单位的制造安装焊接工作。若评定不合格，则应分析不合格原因，修订焊接工艺指导书，重新评定。

1.3 焊接性能是焊接工艺评定基础 焊接性能是金属材料对焊接加工的适应性。即材料在限定的施工条件下焊接符合设计要求的构建，并满足预定服役要求的能力。焊接性能受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素的影响。 焊接性能试验包括焊接工艺性能试验和焊接接头使用性能试验。焊接工艺性能试验主要指焊接裂纹敏感性试验、焊接气孔敏感性试验；焊接接头使用性能包括力学性能、耐腐蚀性能、抗疲劳性能、抗脆断性能。 通过焊接性能试验可以了解焊接方法、焊接工艺对金属材料的适应性；了解焊接材料的匹配性；可以合理地选择焊接工艺参数。焊接裂纹敏感性试验可分为间接法和直接法两大类。做焊接性能试验时要根据金属材料的特点，要有针对性。奥氏体不锈钢从凝固到冷却至室温都保持奥氏体组织，没有冷裂纹倾向。对奥氏体不锈钢不做热影响区最高硬度试验或Y形坡口焊接裂纹试验。 奥氏体不锈钢TIG焊的焊接工艺评定设计 5 第二章 奥氏体不锈钢TIG焊的焊接工艺评定理论基础 2.1 评定对接焊缝 工艺时，采用对接焊缝试件。对接焊缝试件评定合格的焊接工艺亦适用于角焊缝。试件形式示意图1。

. 图1 焊接工艺评定试件形式

2.2 管与板角焊缝试件 a.管与板角焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于板材的角焊缝，反之亦可。 b.板材对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于管材的对接焊缝，反之亦可。

2.3 焊接工艺因素 1.焊接工艺评定因素分为重要因素、补加因素和次要因素 1)重要因素是指影响焊接接头力学性能（冲击韧性除外）的焊接工艺因素。 2)补加因素是指影响焊接接头冲击韧性的焊接工艺因素。当规定进行冲击试验奥氏体不锈钢TIG焊的焊接工艺评定设计 6 时，需增加补加因素。 3)次要因素是指对要求测定的力学性能无明显影响的焊接工艺因素。 表1 奥氏体不锈钢TIG焊的焊接工艺评定因素 因素种类 焊接工艺评定因素的主要内容

重要因素 药芯焊丝牌号(只考虑类别代号后头两位数字)、焊丝钢号、增加或取消填充金属、实心焊丝改为药芯焊丝或相反、预热温度比已评定合格值低50℃以上、保护气体种类、混合保护气体配比、 补加因素 从已评定合格的焊接位置改变为向上立焊、电流种类和极性、增加线能量

次要因素 坡口形式、在同组别号内选择不同钢号做电板、坡口根部间隙、增加钢垫板、填充金属横截面积、焊接位置、改变尾部保护气体、保护气体流量、电流种类和极性、电流值和电压值、乌极的直径和种类、不摆动或摆动焊、乌极间距、喷嘴尺寸

2.4. 评定规则 a : 焊接方法 改变焊接方法，需要重新评定焊接工艺 。 b : 各种焊接方法的焊接工艺评定重要因素、补加因素和次要因素 1）当变更任何一个重要因素时都需要重新评定焊接工艺。 2）当增加或变更任何一个补加因素时，则可按增加或变更的补加因素增焊冲击韧性试件进行试验。 3）当变更次要因素时不需要重新评定焊接工艺，但需要重新编制焊接工艺指导书。 c : 当同一条焊缝使用两种或两种以上焊接方法或重要因素、补加因素不同的焊接工艺时，可按每种焊接方法或焊接工艺分别进行评定；亦可使用两种或两种以上焊接方法、焊接工艺试件，进行组合评定。 组合评定合格后用于焊件时，可以采用其中一种或几种焊接方法、焊接工艺，但应保证其重要因素、补加因素不变，按相关条款确定每种焊接方法或焊接工艺适用于焊件厚度的有效范围。