尚光林
大唐集团华北运营公司石家庄分公司 河北省邯郸市056044
摘要：电厂奥氏体不锈钢的焊接质量直接关系到相关设备的安全、正常运行。文中分析了奥氏体不锈钢在焊接过程中容易产生缺陷的类别及产生缺陷的原因，阐述了奥氏体不锈钢焊材选择的原则，简单分析奥氏体不锈钢的焊接工艺要点，并根据实际情况提出奥氏体不锈钢焊接时容易出现的问题及解决办法。
关键词：奥氏体；不锈钢；焊接质量控制
中图分类号：TG457.11 文献标志码：B
1 奥氏体不锈钢的焊接特点分析
1.1奥氏体不锈钢焊接接头热裂纹
奥氏体不锈钢焊接时，在焊缝及近缝区都有可能产生裂纹，主要是热裂纹。产生热裂纹的原因主要有：
（1）奥氏体不锈钢热导率比较小，一般情况下，w（C）1％的普通碳钢的热导率为45W/m·K，而不锈钢的热导率仅为16W/m·K，同时，由于奥氏体不锈钢的线膨胀系数较大，在焊接过程中焊接接头局部加热和冷却条件下容易产生较大的拉应力。
（2）奥氏体不锈钢的液、固相线的区间较大，结晶时间长，容易导致低熔点的S，P等有害杂质偏析，偏析的低熔点杂质在晶界聚集，形成低熔点晶间液膜。低熔点晶间液膜在凝固过程中在拉应力的作用下容易产生裂纹。
（3）奥氏体不锈钢及焊缝合金成分比较复杂，不仅S，P等的杂质可形低熔点晶间液膜，一些合金元素如Si，Nb因溶解度有限，也容易形成易溶共晶，如硅化物共晶、铌化物共晶。这些易容共晶在拉应力作用下，也容易产生裂纹。
1.2 奥氏体不锈钢焊接接头的耐腐蚀性
奥氏体不锈钢在400~850℃保温或缓慢冷却时会发生严重的晶间腐蚀破坏，这是由于晶界上析出富Cr的Cr23C6，使周围基体形成贫Cr区造成的，含碳量越高，晶间腐蚀倾向越大。奥氏体不锈钢焊接时，焊缝及热影响区晶间腐蚀尤为严重，可能造成晶粒剥落，钢件脆断。此外，奥氏体不锈钢焊接接头还容易产生应力腐蚀开裂和点蚀，应力腐蚀开裂与焊接应力的存在密切相关，而点蚀产生的主要原因则是耐点蚀成分Cr，Mo的偏析。
1.3 奥氏体不锈钢焊缝的脆化
（1）焊缝金属低温脆化奥氏体不锈钢焊接接头在低温使用时，焊缝金属的塑性是关键问题，而焊缝中存在铁素体组织将导致焊缝塑性急剧下降，因此，在低温工作的奥氏体不锈钢焊缝必须是纯奥氏体，可以通过选用纯奥氏体焊条和制订合理的焊接工艺来获得纯奥氏体焊缝。
（2）焊缝σ相脆化焊件经一定时间的高温加热后焊缝中析出一种脆硬而无磁性的σ相，导致整个接头脆化，焊缝的塑性和韧性显著降低。σ相的析出温度范围为650~850℃，在高温加热过程中，σ相主要有铁素体转变而成，加热时间越长，析出的σ相越多[1]。
2奥氏体不锈钢焊接工艺
2.1 焊材选用
（1）在焊接不锈钢时，必须根据不锈钢的工作温度、工作压力、接触介质等来选择合适的焊接材料，所选用的焊条必须符合GB/T983—1995《不锈钢焊条》的要求，焊丝必须符合GB/T4241—2006《焊接用不锈钢丝盘条》的要求。
（2）一般情况下，可根据“等成分原则”选择焊接材料，即选用与母材成分相同或相近的焊材，如1Cr18Ni9Ti钢焊接时可以选用A137焊条，焊丝可用H0Cr19Ni9Ti。事实上，不锈钢焊材一般不存在完全“等成分”，往往是轻度的“超合金化”，实践证明，超合金化对改善焊缝的性能有很好的作用，在工作环境恶劣的情况下，有时就选用Ni焊材来焊接奥氏体不锈钢[2]。
2.2 焊前准备
（1）坡口制备。坡口加工宜采用机械加工或等离子弧切割，用火焰切割会导致母材增C，影响母材性能。坡口尺寸必须符合相关设计图样要求，若设计无明确要求时，可参照DL/T869—2012《火力发电厂焊接技术规程》加工坡口，一般情况下，可选用如图1所示的坡口形式。
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（2）焊丝表面的油污必须清理干净，焊条必须按说明书进行烘干，烘干后的焊条用保温筒盛装，随用随取，保温筒必须插上电源。
（3）在对口前应将坡口内外侧10~15mm范围内的油、漆、锈、垢等打磨干净，并露出金属光泽；在焊接前检查有无重皮、裂纹等缺陷，如有，则必须消除后再组对。
2.3 焊接工艺要点
（1）焊接方法：选用焊接方法时必须考虑焊接质量、成本因素及工作效率等，在电力建设中，奥氏体不锈钢焊接一般采用手工钨极氩弧焊（GTAW）和焊条电弧焊（SMAW），当壁厚小于6mm时，宜选用手工钨极氩弧焊，壁厚大于6mm时，可采用氩弧焊打底，焊条电弧焊盖面，既能保证焊接质量，又能有效降低成本，提高工作效率。
（2）焊接工艺参数焊接时必须严格控制焊接工艺参数，避免产生接头过热现象，奥氏体不锈钢热导率小，热量不容易散失，很容易得到所需尺寸的熔池。因此，焊接时所需焊接电流及热输入比焊接普通碳钢的小20％左右[3]。
3 奥氏体不锈钢焊接过程中易出现的问题及解决办法
3.1 咬边
产生咬边缺陷的原因是焊工操作不当或电流过大，或施焊时焊条、焊枪角度不当，使熔化的母材未被焊缝金属所填满。为了防止咬边，应选择合适的电流、焊条角度和焊速，焊缝两侧适当延长停留时间[4]。
3.2 气孔
由于高温时焊缝溶解了很多气体（如H2，O2），这些气体在焊缝凝固过程中来不及逸出就会产生气孔。最根本的解决办法就是消除H，O的来源，将焊丝、母材表面的水分、油污等清理干净，焊条按要求烘干，同时操作时降低焊接速度、加大焊接电流、进行短弧焊接也能有效防止气孔产生。
3.3 焊瘤
焊接过程中，焊缝金属流到焊缝之外的母材上，形成金属瘤。主要原因是熔池温度过高、焊材伸入太深、熔化金属背面过多所致，焊材角度不当及焊接速度过慢也是主要原因。选择合适的焊接电流、对口间隙不易太大能有效防止焊瘤产生，操作上应注意焊条摆动时中间稍快些，两边稍慢，一旦发现熔池有下坠现象，立即灭弧[5]。
4 结束语
奥氏体不锈钢广泛用于石油、化工、电力等行业，在电力行业中，奥氏体不锈钢由于高温强度高、韧性好、耐磨性好，广泛应用于电站锅炉过热器及再热器等部件。影响奥氏体钢焊接质量的因素有很多，为了改善焊接质量，必须遵守相关技术规程和产品技术条
件，并根据实际情况，合理选用焊接材料和焊接工艺参数，保证设备达到使用要求。
参考文献
[1]王占群.内燃机车制动管系Q235低碳钢与1Cr18Ni9不锈钢空气管路焊接[J].焊接技术，2020，49(03)：99-101.
[2]冷三中.分析水工钢闸门奥氏体不锈钢的焊接质量控制[J].中华民居(下旬刊)，2012(11)：271-272.
[3]张跃.TP321钢高压临氢管道焊接和质量控制[J].焊接技术，2012，41(03)：60-63.