Q235钢与0Cr18Ni9钢焊接的焊接性及焊接工艺研究.doc

主要内容、基本要求、主要参考资料等：研究内容： 收集关于常见结构钢-不锈钢异种钢焊接的焊接工艺的基本特性、塑性变形性能研究方面的最新的文献资料，对文献资料进行整理和综述；收集并学习结构钢-不锈钢异种钢焊接的焊接微观组织研究的基本理论、方法等方面的相关文献资料，进行整理、学习和综述；设计结构钢-不锈钢异种钢焊接的焊接工艺研究在非均匀受热条件下变形组织研究的总体实验方案；按照实验方案要求准备实验所需设备、材料和辅助工具；根据实验方案进行实验，观察并记录实验现象和数据；对试样进行微观组织观察和研究；整理和分析实验所得数据和结果，探索其规律及机理。基本要求： 收集关于常见结构钢-不锈钢异种钢焊接的焊接的基本特性、塑性变形性能研究方面的最新的文献资料，对文献资料进行整理和综述；收集并学习结构钢-不锈钢异种钢焊接的焊接的微观组织研究的基本理论、方法等方面的相关文献资料，进行整理、学习和综述；设计结构钢-不锈钢异种钢焊接的焊接在非均匀受热条件下变形组织研究的总体实验方案；按照实验方案要求准备实验所需设备、材料和辅助工具；根据实验方案进行实验，观察并记录实验现象和数据；对试样进行微观组织观察和研究；整理和分析实验所得数据和结果，探索其规律及机理。参考资料：1 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册(材料的焊接,第 2 卷)M.北京:机械工业出版社，1992；2 王立成,于捷，李彦，李卫东等，异种钢熔合区马氏体相变过程及组织.焊接学报,1999.3 王立刚,王来,黄明亮,董贵昕等.Cr6Mnl3Nil0/ Cr5Mo 异质接头时效过程中碳的扩散行为金属学报,1999.4 黄治军,陈方玉,缪凯,肖小华.超低碳钢与奥氏体不锈钢的电阻点焊.钢铁研究 2000.5 高辉焊后固溶处理对SAF2205双相不锈钢耐腐蚀性能的影响 石油化工设备 2006.4完 成 期 限：指导教师签名： 专业负责人签名： 年 月 日Q235钢与0Cr18Ni9钢焊接的焊接性及焊接工艺研究目 录摘 要IABSTRACTII1 Q235钢的焊接31.1 碳素结构钢的类别31.2 碳素结构钢的应用及焊接特点31.3 Q235钢的成分、性能及应用31.3.1 Q235钢的成分31.3.2 Q235钢的基本性能4 1.3.3 Q235钢的应用42 0Cr18Ni9钢的焊接52.1 奥氏体不锈钢的类别52.2 奥氏体不锈钢的应用及焊接特点62.2.1 奥氏体不锈钢的应用62.2.2 奥氏体不锈钢的焊接特点62.3 0Cr18Ni9奥氏体钢的成分、性能及应用82.3.1 0Cr18Ni9奥氏体钢的成分82.3.2 0Cr18Ni9奥氏体钢的基本性能82.3.3 0Cr18Ni9奥氏体钢的应用92.4 奥氏体不锈钢的焊接性93 Q235钢与0Cr18Ni9钢焊接性分析104 Q235钢与0Cr18Ni9钢焊接材料选用105 Q235钢与0Cr18Ni9钢焊接的焊接工艺性及要求115.1 焊前准备115.2.1 Q235钢的焊接工艺要求：115.2.2 0Cr18Ni9的焊接要求：125.2.3 焊条电弧焊136 Q235钢与0Cr18Ni9钢复合钢板的焊接167 Q235钢与0Cr18Ni9T钢焊接缺陷187.1 焊接缺陷187.2 焊接缺陷的分类及产生的原因188 Q235钢与0Cr18Ni9钢防止裂纹的措施198.1 裂纹产生的原因198.2 裂纹防止措施199 Q235钢与0Cr18Ni9钢焊后检验219.1 焊接质量检验的意义219.2 焊接检验的分类219.2.1 非破坏性检验方法219.2.2 破坏性检验方法2310 总 结25致 谢26参考文献27Q235钢与0Cr18Ni9钢焊接的焊接性及焊接工艺研究摘 要碳素结构钢是碳素钢的一种。碳含量约0.050.70，有的可占0.90。其可分为两类,即优质碳素结构钢和普通碳素结构钢。用途特别多，用量特别大，大多用于铁道、桥梁等建筑工程，加工承受静载荷的许多金属构件和不重要无需热处理的机械零件和普通焊接件。就碳素结构钢来说，它内部的碳所占的质量分数很低，因此它的各项性能比较优越，并且韧度适宜，因此在日常生活中它的用途十分的广泛。优质碳素结构钢质地好，杂质少，力学性能优良，可通过热处理后使用。众所周知不锈钢就是对周围腐蚀性的环境有一定的耐腐蚀性的材质，周围具有腐蚀性的东西主要包括空气、水汽等较弱的腐蚀性的物质，并且还有化学上具有较强腐蚀性的酸碱盐等。不锈钢已经具有非常悠久的历史了，迄今仍被广泛应用，经久不衰，是现代建筑中不可或缺的材料。随着时代的不断发展和进步，我国的不锈钢产业也在世界上占有了一席之地，成为一个消费和出口大国，起着中流砥柱的作用。Q235钢是种一般碳素结构钢，其优点包括冶炼容易，工艺性好，价廉，力学性能上也能满足一般工程结构及普通机器零件的要求。0Cr18Ni9钢是一种奥氏体不锈钢，它具有耐蚀性、耐磨性和强韧性等优点。不锈钢中最重要的钢类，其生产和使用量近不锈钢总量的70%。关键字 碳素结构钢/碳素钢/Q235钢/0Cr18Ni9钢/奥氏体不锈钢 Q235 steel with OCr18Ni9 steel weld weldability and the research of welding technology ABSTRACTCarbon structural steel is a kind of carbon steel. Carbon content is about 0.05% 0.70%, and some can be accounted for 0.90%. It can be divided into two categories, namely high quality carbon structural steel and ordinary carbon structural steel. Use much more special, particularly large dosage, mostly used in railway, Bridges and other construction projects, many metal components processing under static load and it doesnt matter without heat treatment of machinery parts and components. In terms of carbon structural steel, its internal carbon by mass fraction is very low, so its performance is superior, and toughness is appropriate, therefore its use in our daily life is very broad. High quality carbon structural steel quality is good, less impurity, excellent mechanical properties, can be used after heat treatment.Known for stainless steel is corrosive surroundings has certain corrosion resistance material, corrosive surrounding things including weak corrosive substance, such as air, water vapor, and chemistry has stronger corrosion resistance of acid and alkali salt, etc. Stainless steel has very long history, is widely used as of yet, enduring, is indispensable material in modern architecture. With the continuous development of The Times and progress, Chinas stainless steel industry also occupy a position in the world, become a consumer and exporter, plays a backbone role.Q235 steel is a kind of general carbon structural steel, its advantages include smelting is easy, good manufacture ability, quality, on the mechanical properties can also meet the requirements of general engineering structure and general machine parts.KEYWORDS Carbon structural steel,Carbon steel,Q235 steel, 0 cr18ni9 steel, Austenitic stainless steel 29Q235钢与0Cr18Ni9钢焊接的焊接性及焊接工艺研究1 Q235钢的焊接1.1 碳素结构钢的类别Q235是碳素钢的一种。含碳量约0.05%0.70%之间，有的可达0.90%。它有两种常用的结构，即优质的和普通的，普通的比较经济实惠，但是纯度相对较低，因此只能用于对性能要求不是太高的地方，尽管它的强度不是太高，不过塑性、韧性及冷变形性能比较好。最大的好处是不需要进行热处理，可以随时使用，方便快捷。在通常情况下他们被做成异形刚、条钢及钢板等。我国和有些国家根据交易的条件，将普通碳素钢分为三种：甲类钢（A类钢），只确保保力学性能，不确保化学成分，乙类钢（B类钢），只确保化学成分，不确保力学性能；特类钢（C类钢），既确保化学成分，又确保力学性能。1.2 碳素结构钢的应用及焊接特点碳素结构钢中碳的含量其实并不高，或者说比较低，但由于其含量低这直接带来了他的良好的焊接性能，并且韧度也是非常好的，因此应用范围非常的广泛，在日常的装修，大型建筑等都有应用。就优质碳素结构钢来说，它非常的纯净，因此掺杂相对较少，较之前者在力学上的性能较好，因此在使用的过程中，可以经过热处理再使用。在划分的过程中可以根据所含锰的量来划分。就所包含的碳量来说，如果含量是小于0.25%的，则可以直接使用而不经过热处理。1.3 Q235钢的成分、性能及应用1.3.1 Q235钢的成分如表1-1 Q235钢分A、B、C、D四种型号。表1-1四种型号Q235钢的元素的百分含量型号C含量Mn含量Si含量S含量P含量A级0.221.400.350.0450.045B级0.201.400.350.0450.350C级0.171.400.350.0400.040D级0.171.400.350.0350.035 1.3.2 Q235钢的基本性能Q235钢是属于普通的碳素结构钢，其具有冶炼容易、工艺性好、价廉的优点，力学性能也能满足普通工程结构及普通机器零件的要求。S、P和非金属夹杂物大多在相同含碳量及热处理条件下，塑性好，韧性低，加工成形后通常不热处理，一般在热轧条件下直接使用。所以人们常使用它。Q235钢的力学性能如表1-2所示：表1-2四种型号Q235钢的力学性能 牌号拉力强度MPa屈服点MPa伸长率（%）Q235375500235261.3.3 Q235钢的应用常用于建筑及工程结构。如制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、容器、船舶等，也广泛用作对性能要求低的机械零件。C、D级钢还用作一些专业用钢。2 0Cr18Ni9钢的焊接能抵抗大气腐蚀的钢称为不锈钢。不锈钢据金相组织的差别分为铁素体不锈钢、马氏体不锈铟和奥氏体不锈钢。不锈钢中，因奥氏体不锈钢比其他不锈钢有良好的耐腐蚀性、 耐热性和塑性和可焊性，是目前用途最广的钢种。不锈钢的焊接性：焊接接头的抗腐蚀性整体腐蚀：任何不锈钢在腐蚀性介质作用下，其工作表面总会有腐蚀现象产生,这种腐蚀叫整体腐蚀。晶间腐蚀常发生在奥氏体不锈钢中。晶间腐蚀发生于晶粒边界,因此叫晶间腐蚀。这种腐蚀可以发生在热影响区、焊缝或焊合线上，是奥氏体金厲最危险的破坏形式之一。热裂纹：热裂纹是不镑钢焊接时比较容易产生的一种缺陷，包括焊缝的纵向和横向裂纹、弧坑裂纹、打底焊的焊根裂纹和多层焊的层间裂纹等。奥氏体不锈钢比较容易产生热裂纹。2.1 奥氏体不锈钢的类别奥氏体不锈钢，指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中Cr量约18%、Ni约8%10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量，并加入Mo、Cu、Si、Nb等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢不但具有无磁性，而且还具有高韧性和塑性，但是具有较低的强度，还不可以经相变使之强化，仅可经冷加工强化，如加入元素S，Ca，Se等，则具有良好的易切削性。定义：常温下具有奥氏体组织的不锈钢。 分类：Fe-Cr-Ni (主体) Fe-Cr-Mn常用的奥氏体不锈钢根据其主要的合金元素Cr和Ni的含量不同可分为如下三种：（1）18-8型奥氏体不锈钢，主要钢号有1Cr18Ni9和0Cr18Ni9;（2）18-12Mo型奥氏体不锈钢，主要钢号有0Cr17Ni12Mo、0Cr18Ni12Mo2Ti等；（3）25-20型奥氏体不锈钢，主要钢号有0Cr25Ni20等。2.2 奥氏体不锈钢的应用及焊接特点2.2.1 奥氏体不锈钢的应用奥氏体不锈钢最具典型的是18Cr-8Ni，它是不锈钢中用量最多，适用范围最大的优秀耐腐蚀材料，在大气、淡水、中性盐、有机酸 、氧化能力很强的硝酸以及碱性情况下具有超常的耐腐蚀性，还具有在高温下抗氧化的特点，因此适用范围很广。不过奥氏体不锈钢焊接时因为热影响的部位易引起铬碳化合物晶界析出，这样不但可降低在晶界附近的铬含量，而且降低了耐腐蚀性能，在焊接部位周围易产生晶界腐蚀裂纹。奥氏体不锈钢表面可产生一层钝化膜，因而其耐腐蚀性能优良，低温韧性较好，所以其被大量用作石油、化工、能源、海洋及各种车辆的加工制造上。特别是轨道车辆上的运用，不锈钢车辆有相当大的优点；不锈钢比铝或碳钢有更好的能量吸收作用；屈服强度高；加工硬化率高；延展性高。而且，不锈钢重量较轻可降低车体的重量；且与有更好的耐腐蚀。因而现在不锈钢不断大量的用于汽车火车的生产制造，提高了车辆的使用寿命，减小了车辆运行的成本。由于在车辆加工制造过程中需经焊接，不锈钢焊接接头区易产生晶间腐蚀、刀口腐蚀、点蚀、应力腐蚀等。所以不锈钢焊接性问题非常严重。2.2.2 奥氏体不锈钢的焊接特点奥氏体钢的较高的变形能力和不可淬硬性，使其焊接性良好。但是，为了确保焊接接头的质量，常常要解决如接头各种形式的腐蚀、焊接热裂纹、体素体含量的控制及相脆化等问题。1）焊接接头的晶间腐蚀奥氏体不锈钢焊接件常常在焊接接头处产生晶间腐蚀现象，其原因根据贫铬理论, 即焊接时焊缝和热影响区在加热到450850温度之间滞停一定时间的接头部位，在晶界处析出高铬碳化物（Cr23C6），引起晶粒表层含铬量降低，形成贫铬区，经腐蚀介质的作用，使晶粒表层的贫铬区形成晶间腐蚀。此时腐蚀后焊接接头表面变化很小，受力时则会沿晶界断裂，近乎失去强度。奥氏体不锈钢接头的晶间腐蚀如图2.1。图2-1 奥氏体不锈钢接头的晶间腐蚀1- 敏化区腐蚀 2-焊缝晶间腐蚀 3-刀状腐蚀图2.1 奥氏体不锈钢接头的晶间腐蚀为防止和减少焊接接头处的晶间腐蚀，采取的防止措施有：(1) 就焊材上，可以通过采用低碳的或者超低碳的,比如A002等，或者用含钛、铌等焊条，因为这些都是稳定的化元素,如A137等；(2) 焊丝或焊条向焊缝熔入一些铁素体形成元素,以达到想要的目的。(3) 应当选用相比较而言小的焊接电流及相比较而言较快的焊接速度,以实现有效的减少焊接熔池太热的问题,并且加快冷却速度；(4) 对于一些要求很高的焊件来说，要进行一定的焊后退火处理。2）焊接热裂纹焊缝中有较强的方向性，能够产生裂痕，与此同时，它能起到促使S、P等这些元素的相关产物的形成和聚集。并且值得一提的是，这种类型的钢，它的导热系数比较小，与此相对应的是线胀系数较大，所以在焊接过程中要费更多的力气，这也为裂纹的产生创造了可能。为避免这些的发生我们要做到以下几点： (1) 在选用焊材的过程中，应该选择碳含量较低的，并且可以选用包含适量的Mo、Si等铁素体的焊接材料；(2) 在选择的过程中，应当尽量选用具有碱性的焊条，并且要在此基础上选择质地优良的,以达到焊接中控制S、P、C等所含的量的效果。3）应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂的含义是这样的，它是焊接接头在某些腐蚀条件下，由于受到拉伸的作用，而产生了延迟开裂的现象。在焊接接头的失效形式中,奥其焊接接头的应力腐蚀开裂是其中比较严重的。防止这种现象的措施如下:(1) 就焊接工艺而言，需要采取适当的形式，以达到良好焊接的目的，避免发生应力集中或点蚀这些问题；并且适合的焊接顺序也是十分必要的；(2) 选用焊材时，选择合适的焊材也是值得关注的，要达到使焊缝与母材具有高度的匹配这个标准；(3) 消除应力的处理方法:焊接过后对其进行适当的热处理,例如焊接完成后对其进行退火;当然以实施热处理的时候，可以选择焊后锤击的方式来实现。防止措施:(1) 对铁的含量进行必要的限制，超合金化焊材是非常好的选择；(2) 为缩小焊缝金属在高温下的滞留时间,应采用小规范；(3) 在情况许可的情况下，固溶处理析出的相,并使相溶进奥氏体。2.3 0Cr18Ni9奥氏体钢的成分、性能及应用2.3.1 0Cr18Ni9奥氏体钢的成分元素CSiMnSPCrNi含量0.071.002.000.0300.03517.0019.008.0011.002.3.2 0Cr18Ni9奥氏体钢的基本性能0Cr18Ni9钢是奥氏体的基本钢种，应用范围最大；具有良好的抗腐蚀蚀性、抗热性；低温强度和机械性能；优良的冲压弯曲等热加工性；煤油热处理硬化特征和磁性；单相奥氏体组织，没有热处理硬化特征。0Cr18Ni9钢的力学性能如表2-2：表2-2 0Cr18Ni9钢的力学性能抗拉强度 b (MPa)条件屈服强度0.2 (MPa)断面收缩率 ()伸长率 5 ()硬度5202056040187HBS;90HRC;200HV2.3.3 0Cr18Ni9奥氏体钢的应用一、用于制造耐磨酸容器和耐磨设备的衬里、输送管道。二、应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件。（1）石油废气燃烧管道；（2）发动机排气管；（3）柴油机用消音部件；（4）锅炉压力容器；（5）化学品运输车；（6）伸缩接头。2.4 奥氏体不锈钢的焊接性所谓奥氏体不锈钢的焊接性指的是被焊材料对焊接加工的适应能力。这不仅 仅与材料本身的成分和组成有关，还与焊接所产生的热作用有直接关系。焊接性不属于材料的固有特点，而是随焊接技术的变化而不断改变的。奥氏体不锈钢的焊接性包括工艺焊接性和使用焊接性两种。（1）工艺焊接性 指奥氏体不锈钢材料对不同焊接方法的适应能力，除了与材料本身的成分与性能相关，还与与焊接热源的性质、保护方式、预热及后热等工艺措施有关。（2）使用焊接性 焊接的接头或者整体的结构，适合相应技术所规定的标准。3 Q235钢与0Cr18Ni9钢焊接性分析对于Q235钢来说，通常Q235钢碳的质量分数低，焊接性能好，塑性、韧性好，有适当强度，常轧制成薄板、钢筋等，用于桥梁、建筑等的结构和制造中。Q235是一种普通的碳素钢结构钢，含碳量约为0.2%，属于低碳钢，钢材的淬硬倾向比较小,焊接性优良，焊时无需经热处理。这种钢较易进行冶炼，工艺性优良，成本不高。碳素结构钢在通常条件下，都不需要热处理，可以直接在供应条件下使用。对于0Cr18Ni9钢来说，工艺焊接性方面，很容易获得无缺陷的焊接接头，也不需要采用特殊的工艺措施，即结合性能良好。对于使用焊接性，若位于腐蚀的介质间，焊接接头一般沿晶界腐蚀，也就是使用性能不好。0Cr18Ni9奥氏体钢由于具有较高的变形能力并不可淬硬，所以总的来说焊接性能良好。综上所述Q235钢与0Cr18Ni9钢都具有较好的焊接性性能，在生产中按标准来做的话能生产出符合要求的产品，使其性能还是能够满足条件的。4 Q235钢与0Cr18Ni9钢焊接材料选用 Q235钢与0Cr18Ni9钢焊接时，焊接材料直接决定了焊缝的组织性能指标，并且影响十分的大，并且熔合区的性能等参数也和它有着密切的关系。所以我们应该按照一定的要求和标准去选择适当的材料用于用于填充。牌号工作条件及要求焊条型号焊条牌号埋弧焊焊丝氩弧焊焊丝0Cr18Ni9i300以下，耐蚀E347-16A132H0Cr18Ni9TiAL0Cr18Ni9i表4-1 0Cr18Ni9钢的焊接材料选用 5 Q235钢与0Cr18Ni9钢焊接的焊接工艺性及要求5.1 焊前准备为了保证焊接接头的耐蚀性，防止焊接缺陷，在焊前准备技术中对下列问题应该特别注意:（1）下料方法的选择在0Cr18Ni9奥氏体钢中，我们都知道它所含的铬的量较大，我们经常用的一般的氧乙炔火焰对平常的切割来说，十分的容易，但对它而言，切割就有一定的困难了，因此我们必须选择其他的切割方式，例如机械切割、等离子弧切割等方式。我们知道切割中最常用的是剪切、刨削，当然这一般只限于切割直线。当剪切的过程中，我们知道由于这种体钢本身的韧度非常高，因此非常容易冷却脆化，所以需要的力度会更大。切割这种体钢最好的方法是等离子弧切割。（2）焊前清理 在焊接之前，为了提高焊接的质量，在焊接之前应该对需要焊接的地方进行必要的清理。要将污垢、油渍等进行彻底的全面的清理，以免妨碍焊接效果。（3）表面保护在处理的整个过程中，我们要十分注意不能损伤钢材的表面，以尽可能的避免其性能下降，禁止用利器划伤其表面。（4）焊后处理在焊接之后，对焊缝必须进行一定的处理，即要对其进行酸洗和钝化处理。酸洗是为了去掉其表面的氧化层，钝化是为了使其表面形成更加致密的氧化层，这样就能起到很好的抗腐蚀的作用。延长了材质的使用期限，大大增加了其性能，因此是必经的一个过程。 5.2 焊接方法的选择及参数5.2.1 Q235钢的焊接工艺要求：（1） 为了尽可能的防止产生冷裂纹，降低它的硬度，提高使用的期限和性能，我们需要对其进行必要的预热工作。这是在整个的焊接过程中对其采取的主要措施，当然预热还有其他的作用，例如改善其性能等，所以预热工作是十分必要的。当然每种钢都有自己的预热温度，在预热前我们需要对预热温度进行全面的了解，已制定符合不同的钢的预热温度。有时候焊接的东西太大，对它进行整体全面的预热十分的困难和不便，此时我们可以采取局部预热的方式来进行预热工作，此时我们要注意它的加热范围，以免对其造成损害。 （2）焊条的选择方面，碱性焊条有助于焊接并不会对焊件造成损害。 （3）对于焊接的坡口形式，在满足其他条件的情况下，我们应该择优选择将其开成V 形坡口来进行焊接工作。（4）我们知道，当母材熔化到第一层时，金属在焊缝中的比例在30%左右，因此当我们进行第一次焊缝焊接的时候，我们应该选择较小的电流和较慢的速度进行焊接工作。 （5）焊接完毕后，我们仍需要对其进行处理，此时的处理叫做消除应力热处理，这样做的目的是增加其性能，防止被氧化和损坏。 5.2.2 0Cr18Ni9的焊接要求： 1）0Cr18Ni9属于奥氏体不锈钢，其组织为奥氏体（A)加3-5 铁素体（F）。它具有很多的性能，如良好的塑性和高温、低温性能。它在焊接热循环的作用下，主要表现出如下基本要求：（1） 在焊接过程中选用小的线能量输入，不但可以减小热影响区范围，而且加快焊缝及热影响区的冷却速度对不锈钢的焊接是有益的。（2） 用0Cr18Ni9焊接时，由于导热系数小，所以存在过热区，还易促使热影响区的晶粒的长大。焊缝在高温停留的时间如果过长，在高温状态下Cr和C形成化合物，在高温区就形成了贫铬层，可能会加剧焊缝的枝晶倾向结果。所以应尽量选用线能觉输入较小的焊接方法。（3） 因为导热系数小而线膨胀系数大的特点，在自由焊态的情况下焊接容易产生较大的变形，选用能量集中，热影响区窄的焊接方法能在一定程度上减少焊接变形。 2）0Cr18Ni9的含碳量较低，再者它属于高合金钢，碳当量法对其焊接性能的计算不正确。所以通常不用碳当量进行对其焊接性分析。3） 0Cr18Ni9属于奥氏体不锈钢，该种钢具有较高的变形能力并不可淬硬，含碳量又很底的特点，因此大致来说焊接性是较好的。不过因为热导率低、热膨胀系数大、局部加热时温度分布不均匀、收缩量大等会使接头在焊接过程中出现很大的内应力。焊接时应尽量避免或减少这种受热不均匀的现象，还应提高其焊接的速度。 以上是从它的化学成分和物理性能对0Cr18Ni9的焊接性能的影响进行了分析，不过仅仅由此得到的焊接性达不到高要求的，因此需要进行焊接性试验来达到准确判断的目的。这种实验有很多种，我在此选用斜Y型坡口焊接裂纹试验方法。5.2.3 焊条电弧焊焊条电弧焊在不锈钢焊接中应用最为广泛，它具有电弧散热较集中、焊接线能量少、可进行全位置焊接等优点，有利于防止焊接接头过热，提高耐蚀性能。（1）接头形式及坡口尺寸 （2） 焊条的选择 正确选用焊条是保证焊接接头使用性能的关键，选用焊条的一般原则是：影响焊缝金属与母材具有相同的使用性能，通常遵循的是“等强度原则同成分原则”（等强度原则主要适用于结构钢的焊接，即焊接中、低碳钢或低合金钢的结构坚实，应选择与母材强度级别相等或稍高的结构钢焊条。同成分原则主要适用于特殊性能钢的焊接，如不锈钢。焊接此类钢时，为保证街头的特殊性能，应选择与母材化学成分相同或相近的焊条。）所以焊条电弧焊焊接奥氏体不锈钢时应选用奥氏体不锈钢焊条。（3）焊接工艺要点奥氏体不锈钢焊接环境温度通常应在0以下，不然对熔化情况不利，也常会出现裂纹，但不允许对工件预热。表5-1 奥氏体不锈钢的焊条电弧焊接头形式及坡口尺寸接头形式板厚/mm间隙/mm钝边/mm坡口角/231.01.21.41.83.544.5567101.5222.51.01.01.51.5601056010560105601055141635236056051451212467121318181.52221.50.31.50.320.32.50.36010601060106010表5-2 焊条电弧焊焊接参数焊件厚度/mm焊条直径/mm焊接电流/A平焊立焊仰焊22.040704060405022.52.5508050705070353.27012070957090584.01301901301451301408125.0160210为防止产生晶间腐蚀和热裂纹，应采用快速焊、窄道焊，为防止药皮发红及母材过热，焊接电流不宜过大，一般比相同直径的碳钢焊条小20%左右。焊条电弧焊焊接参数见上表5-2。 焊接时尽量采用平焊位置，焊条角度要正确，运条要稳，电弧不宜过长，焊条最好不做或稍做横向摆动，一次焊成的焊缝不宜过宽，通常不允许超过焊条直径的3倍。在进行多层焊时，每焊一层后应彻底清渣，并仔细检查有无缺陷。在确定无缺陷时才能焊下一层。为防止晶间腐蚀，待上一层焊道冷却至60以下时再焊下一层焊道。焊条角度要正确，运条要稳，电弧不宜过长，熄弧时要填满弧坑。与腐蚀介质接触的焊道应最后施焊。为防止晶间腐蚀，在条件允许时采用强制冷却的方法冷却焊道。如焊完一道后马上喷水或把工件放入水中，也可用压缩空气冷却焊缝。一般情况下，0Cr18Ni9奥氏体不锈钢不进行焊后热处理。如果工件温度高于450，且介质腐蚀性强，即对工件抗腐蚀要求较高时，可进行焊后固溶处理或稳定化退火。如果整体无法退火时，可对焊缝进行局部退火。如果Q235钢有淬硬倾向，应适当进行预热。在焊接大厚板时，以免由于应力过高在回火处理或使用过程中，在熔合区产生开裂，可在Q235钢的坡口表面堆焊过渡层，过渡层中应含有较多的强碳化物形成元素，具有较小的淬硬倾向，可用高铬镍奥氏体钢焊条和镍合金电焊条（Ni307）堆焊过渡层，过渡层一般为69mm。电源地线应与工件紧密接触，以免打火时形成弧坑影响抗腐蚀性能。奥氏体钢一般不进行焊后热处理，且焊后变形不能用火焰加热矫正，只能用其他方法防止和消除变形。用于焊接和定位焊时的焊条均须烘干。6 Q235钢与0Cr18Ni9钢复合钢板的焊接石油、化工、航海和军工生产过程中广泛应用复合钢板制造各类耐腐蚀设备，随着复合钢板的广泛应用，焊接越来越引起人们的关注。（1）不锈复合钢板的焊接特点进行不锈复合钢板的焊接时，为确保复合钢板综合性能不变，复层与基层须分开焊接，复层与基层的材料不但决定了其焊接材料的选择，还包括焊接参数等。复层与基层交界处的焊接属于异种钢的焊接，其焊接大都由基层和复层的物理性能、化学成分、接头形式、填充金属成分等决定。 （2）坡口形式及焊接顺序平板对接、容器筒体纵、环焊缝复合钢板接头的设计和坡口形式，薄板可选用I形坡口；厚板可选用V形、U形、双Y 形、VU联合坡口 a) 装配 b) 焊基层 c) 修焊根 d) 焊过渡层 e) 焊复层图6-1复合钢板的焊接顺序 (c)图6-2 Q235钢和0Cr18Ni9钢焊接接头及坡口形式（a）坡口形式与尺寸 （b）在Q235钢坡口上堆焊隔离层 （c）焊接接头 1Q235钢 2过渡层 3正面焊缝 40Cr18Ni9钢 5背面焊缝一般尽可能采用双Y形坡口双面焊。焊接顺序是先焊基层底焊缝，其次把基层焊缝焊满；翻过来用气刨铲焊根，并清理熔渣、夹渣，用砂轮打磨，经检查合格后再焊过渡层；最后焊复层。3.在进行复合钢的焊接时，应注意：下料最好用等离子弧切割，其具有切割质量比氧乙炔火焰高、切口光滑、热影响区小的优点。装配最好以复层作为基准，以免错边过大影响复层质量，点焊时尽可能放在基层面。焊前对坡口两侧20-40mm范围进行仔细清理。焊接过渡层应选用最小电流。复合钢板焊后一般不做热处理以免发生碳元素从基层向复层移，并发生厚度方向的应力。 6）应选用奥309直径3.2焊条坡口应采用过渡型加工电流一般用120A左右（具体根据焊工掌握），一般容器不建议采用氩弧焊，单面焊双面成型，或采用清焊根的办法即可。Q235钢与0Cr18Ni9Ti钢复合钢板焊接时，交界处属于异种钢材焊接，因此焊接低碳钢和不锈钢的复合钢板时，容易产生高温结晶裂纹、延迟裂纹和脆化问题。奥氏体系复合钢焊接时存在以下问题：1）焊缝容易产生结晶裂纹2）热影响区容易产生液化裂纹3）熔化区脆化 。 常用手工氩弧焊、埋弧自动焊和气体保护焊。7 Q235钢与0Cr18Ni9T钢焊接缺陷7.1 焊接缺陷 焊接缺陷是指焊接过程中焊接接头发生的金属不连接、不致密或连接不良的现象。焊接结构中通常都会有缺陷，其存在的不足会对焊接接头的质量不利，比如以下情况：气孔不利于焊缝的致密性，降低焊缝的有效面积，焊缝的强度不但会明显降低，他的韧性也会显著下降；除此之外，裂纹的危害对焊缝的影响更是厉害，由于裂纹两端的缺口效应将产生非常严重的应力集中现象，同时它还比较容易扩展，产生宏观裂纹甚至是整体裂纹。所以焊接缺陷将会对焊接结构的安全使用构成威胁。但要得到相对完美的焊接接头，目前的技术条件达不到，同时也不经济。其不但种类多，而且每个种类的特征又具有差异，对接头质量也会产生不同的作用。因此从焊接结构使用的场合各异来看，对其质量要求也不尽相同，有些结构的焊接接头中在不影响其工作时可以存在少量的缺陷；但在有些重要结构中是不可以有任何缺陷的。7.2 焊接缺陷的分类及产生的原因焊接缺陷根据在焊缝中方位的差别，有外部缺陷、内部缺陷两种。前者在焊缝区的外表面，一般条件下就可以看到。比如常见的情况有：焊缝尺寸不符合要求、咬边、焊瘤等等。后者在焊缝的内部，常常要用破坏性实验或探伤的办法来查出，常见缺陷如：未焊透、未熔合、焊接裂纹等等。根据GB/T6417.12005金属溶化焊接头缺欠分类及说明，按焊接缺陷特点，熔焊缺陷可以概括为以下几点：裂纹、孔穴、固体夹杂等等。8 Q235钢与0Cr18Ni9钢防止裂纹的措施Q235钢与0Cr18Ni9钢焊接时容易出现裂纹，热裂纹可分为结晶裂纹、高温液化裂纹等，其中焊接热裂纹是焊接生产中比较常见的一种焊接缺陷。8.1 裂纹产生的原因0Cr18Ni9奥氏体钢对热裂纹比较敏感，主要是由冶金因