摘要：超级不锈钢焊接的时候，由于焊接过程受到多种因素的影响，对不锈钢的使用造成很大影响。在这种情况下，笔者分析了不锈钢焊接过程中存在的问题，同时针对当前的焊接工艺，分别进行简要分析，阐述不锈钢焊接在当前的发展现状。立足时代发展的基础上，笔者还分析了304不锈钢焊接工艺未来的发展状况。从当前实际情况来看，304不锈钢的焊接工艺有氩弧焊、等离子弧焊等。
关键词：超级不锈钢；焊接工艺；焊接质量；发展
超级不锈钢有优良的品质，如耐腐蚀性、耐热性、生物相容性等，在生活生产的各个方面都有详细的运用。不锈钢还运用在石油化工、船舶、核能、食品机械等各个行业内，除了耐腐蚀优点之外，还可以在低温状态下具备良好的韧性。但是不锈钢在使用过程中出现导热系数小、线胀系数大等特征，导致在焊接的时候存在残余应力，在焊接接头位置有腐蚀和析出脆化等现象。
1.不锈钢焊接的研究现状
国内针对304不锈钢焊接方面的问题进行了大量研究，但是我国属于发展中国家，工业发展和发达国家相比还有差距。不锈钢焊接质量的研究和国外相比也属于落后状态，在不锈钢焊接结构中接头处出现腐蚀和析出脆化现象，不仅仅影响了不锈钢构件的安全使用，严重的情况下还会造成巨大损失。究其本质与焊接质量有直接的关系。焊接性是指同质材料或者是异质材料在工艺的运用下焊接成完整接头，满足某个结构件或者是工业领域的运用，达到预器的要求。这个原理包含了两个方面，首先是材料的结合性能，材料在焊接的时候会形成焊接的敏感性；其次是使用性能，在一定条件下满足实用功能[1]。不锈钢具有良好的使用功能，焊接的最终质量与多种杂质、元素含量有直接的关系。
2.不锈钢焊接的特质分析
2.1 腐蚀
不锈钢存在的腐蚀主要包括两种，其一，晶间腐蚀，这种腐蚀是焊接接头在特定的腐蚀介质中，在有晶粒存在的边界发生的腐蚀现象。一般情况下认为腐蚀机理是贫铬。不锈钢接头的焊缝位置、热影响敏化区域两个位置很容易发生晶间腐蚀现象，出现晶间腐蚀现象的接头和晶粒之间已经失去了联系，在遭受应力的时候，接头完全失去强度，这种现象会造成不锈钢结构件突发性的破坏，给人们造成难以预料的灾难。其二，应力腐蚀。应力腐蚀的接头是在应力和腐蚀介质的共同作用下，呈现出低应力脆性开裂的现象。实际上304不锈钢本身热胀系数高，在焊接之后会产生比较大的残余应力，不锈钢遭遇Cl-等溶液就会发生应力腐蚀的现象。在较多专业人员的研究过程中，有人将海水和不锈钢进行反应，发现海水中的NaCl溶液浓度在3.5%、26.5%之下，对材料SCC没有敏感性反应。
2.2 热裂纹
如果材料的合金化程度越高焊接的时候更容易产生管热裂纹，不锈钢接头中比较常见的热裂纹是焊缝凝固裂缝。304系列不锈钢热导率小，而线胀系数比较大，在焊接局部加热、或者是冷却的条件中，接头处比较容易形成比较大的拉应力，这种拉应力的存在就会出现热裂纹。同时不锈钢焊接的时候，很容易形成方向很强的柱状晶体组织，同时在凝固结晶的后期，会因为硫和磷等杂质的存在形成低熔点液态薄膜，割裂了与晶粒之间的联系导致冷却收缩的时候，接头的热裂纹倾向更加明显[2]。304不锈钢中含有少量的铁素体，该物质对抑制热裂纹的存在产生正面作用。铁素体在焊缝中呈现出孤岛状态，可以打乱结晶方向；少量铁素体的存在还可以溶解部分杂质，降低偏析现象。
2.3 脆化现象
不锈钢的脆化现象有低温脆化、?相析出脆化。其中α相析出脆化指的是焊接件在经过一段时间的高温加热之后，在焊缝中析出?相导致整个接头都处于脆化状态，塑韧性还会降低。低温脆化指的是在焊接过程中，焊缝组织中的铁素体δ相的存在，降低了材料的低温韧性。因此不锈钢焊缝组织应该为单一γ相。但是从抗热裂性方面考虑，需要焊缝金属中存在一定量的铁素体，形成γ+δ的双相组织。其中γ相的单一状态可以被δ打破。
因此在促进焊缝单相γ组织的获得中尽量控制铁素体，铁素体中δ相的形成、析出、减少都可以改善接头的低温韧性。在高温工作的接头时候，抑制δ、γ等的转变都可以控制接头出现?相析出脆化。
3.不锈钢的焊接方式
3.1 氩弧焊焊接
针对304不锈钢的特征，可以运用的焊接方式也非常多，比如有人采用焊条电弧焊的焊接方式对304不锈钢进行研究。最后的研究结果表示铁素体含量和晶粒尺寸等要素都随着热量的增加，这些因素也相应增加，母材呈现出下降趋势，熔合区周围有晶粒粗化的现象。考虑到不锈钢焊接的特征、企业的经济效益，采取可靠的方式进行焊接。
氩弧焊是不锈钢焊接中比较常见的方式，Subodh Kumar等使用不同的焊接热输入，观察不锈钢的显微组织、力学性能的变化。低热输入焊件的极限抗拉强度比较高，韧性也更好。在高度、中度、低度热输入中，热影响区可以观察到晶粒在这个过程中的粗细变化，晶粒粗化成程度和热量的高度之间成正比。高热输入之后，焊接区域内晶体长度、枝体之间的间距不断增加。普通的氩弧焊在运用的过程中存在很多缺陷，比如焊接板材厚，成本高、热输入量大等等，还有晶粒影响焊接质量，造成焊接接头质量的下降。超声振动在金属的凝固过程中可以改善组织结构，改善力学性能让力学性能得到提升。将超声振动以机械耦合方式，与氩弧焊方式集合在一起运用，晶粒会转变为细小晶粒，结晶方式改变，熔合区被细化等。使用活性焊接方式，焊接熔深度增加了三倍，即使是焊接8MM的不锈钢，也不需要开破口就可以进行焊接，打破了传统焊接方式，具有很高效率。
2.2 等离子弧焊焊接
等离子弧焊是借助水冷喷嘴电弧，获得高能量密度之后，进行等离子弧焊的方式。在传统焊接过程中还会运用钨极氩弧焊方式，等离子弧焊可以实现对厚度8MM的不锈钢不开坡口直接焊接，减少了焊接之前的准备工作，提高了焊接效率，焊接方式比传统焊接效果更好。不锈钢焊接中使用等离子弧焊，没有未焊透、不融合、裂纹等现象[3]。断裂特征是焊缝处韧性断裂之后，组织处的不锈钢元素和铁素体，在热影响下和铁素体产生反应，对焊接质量造成的影响，也就是说应变速率对不锈钢性能造成了一定的影响。
2.3 激光焊接
激光焊接属于比较先进的焊接方式，是将高能量密度激光光束作为高效精密热源的焊接方式，和一般的焊接方式相比激光焊接速度十分优良。可以实现深熔焊接和高速焊，焊接的时候晶粒细小、加热影响范围小、焊接应力小、变形小。在实验中人们运用光纤激光进行焊接 ，选择6MM厚的不锈钢，实验表示在熔合区域内只发现几个孤立孔隙，在显微镜下观察，有少量奥氏体和铁素体，晶粒沿着熔合线不断延伸。母材和熔合区的硬度和强度值的有明显和提升，和母材相比性能提升非常明显。
在焊接中，还可以运用复合焊接，就是两种、两种以上的焊接方式，混合两种焊接方式之后，焊接的优点合理体现出来，效率也明显提升。比如激光电弧复合焊接方式，激光的深穿透功能形成比较强的熔深，充分运用混合焊接的方式，提升焊接的性能。
结语：针对不锈钢焊接接头处发生的晶间腐蚀和应力腐蚀等等情况，考虑到工业与生活对不锈钢的需求，采取合适的焊接，保证不锈钢材质的质量优良。复合焊接具有单一焊接所不具备的优点，可以广泛运用，还可以考虑提升不锈钢的性能，降低焊接对不锈钢造成的影响等等。
参考文献：
[1]宫博, 汪汀, 魏晓涛,等. 低温超导磁体液氦杜瓦用304不锈钢TIG焊工艺研究[J]. 机电技术, 2018(2): 59-61.
[2]易润华, YI Runhua, 邓黎鹏,等. 储能缝焊工艺对304不锈钢接头性能的影响[J]. 材料科学与工艺, 2020, 28(1):60-65.
[3]易润华, YI Runhua, 邓黎鹏,等. 储能缝焊工艺对304不锈钢接头性能的影响[J]. 材料科学与工艺, 2020, 28(1):60-65.