摘要：针对不锈钢材料焊接性能分析，结合工艺试验，制定出焊接工艺以满足不锈钢水罐的焊接要求。本文介绍了不锈钢水罐焊接过程控制及保护措施。
主题词：SUS304不锈钢 06Cr19Ni10 焊接工艺试验
1.前言
304不锈钢以其良好的耐热性，而被广泛应用于制作耐腐蚀和成型性的设备和机件。目前，304不锈钢已被广泛应用于食品、化工、原子能等工业设备以及装潢领域以及家庭用品、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸、汽车配件、医疗器具、建材、化学、食品工业、农业、船舶部件。我公司的组合式水箱、热水罐和隔油器，以及污水提升装置项目都有用到304不锈钢。作为新材料的应用，需对其焊接性能进行研究，并进行试验以证明焊接接口的可靠性。
2.304不锈钢板材的理化性能及焊接性
2.1 304不锈钢板材的理化性能
SUS系列奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能，冲压弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象，无磁性。经过固融处理使碳化物充分溶解并在常温下保留在奥氏体中，从而在常温下获SUS304单相奥氏体组织，使钢具有最高的耐腐蚀性能。
2.2 304不锈钢板材的焊接性
304奥氏体不锈钢与碳钢相比，在物理性能上有很大的差异，前者在焊接过程中会产生较大的变形和焊后收缩。其原因与碳钢相比，其电阻是碳钢的5倍，在同样的焊接电流、电弧电压条件下的热输入要多，加之304型不锈钢的线膨胀系数又比碳钢大，更引起加热时热膨胀量和冷却时收缩量的增加，使之焊接变形量的大小与焊接参数的选择、焊接次序的正确性、操作的合理性都有一定的关系。因此，304不锈钢相对普通碳钢的焊接性能较差，需要采取合适的焊接方法和相应的工艺措施才能保证焊接质量。
3.焊接工艺试验
3.1焊接方法及焊材
对焊接工艺规范参数进行认真选择，是保证304不锈钢板焊接质量的主要影响因素。GTAW（钨极氩弧焊）具有电弧稳定，能量集中、保护效果好、操作灵活的优点，适合铜及其合金的焊接，因此本焊接工艺试验采用GTAW焊接方法。因适量的镍元素可强化焊缝金属，并可改善其抗腐蚀性能，同时还可提高焊缝金属的塑性，因此我们选用含镍量约30%的S-CuNi30焊丝（直径为φ2.0）作为填充金属。
3.2焊接准备及坡口形式
试验采用6G位置（试管轴线位置与水平面成45°角）。采用机械加工坡口，焊前用不锈钢钢丝刷将坡口周围20mm范围内打磨出金属光泽，彻底清理打磨范围内的污染物质。定位焊不要过于靠近根部，近表面即可，焊接时将其打磨干净。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.3焊接要求及参数选择
采用纯度为99.9%的氩气作为保护气体，钨极气体流量为12~15L/min，起弧时，焊枪到焊接位置时，焊嘴提前送气保护，熄弧时，停留一定时间，让保护气体成分保护焊接区域，再移开焊枪。再次焊接时，注意将焊丝端部氧化物清理干净。焊接时，滞后气体，焊枪应尽量小幅摆动，同时压低电弧，防止空气侵入。打底焊完成后，应使用钢丝刷刷掉表面氧化部分。
手工钨极氩弧焊焊接奥氏体不锈钢板，焊接规范参数主要考虑焊接电流和焊接速度。电流太大，高温停留时间长，焊缝晶粒粗大，焊接时要顾及板桥背面的保护效果，还要填充焊丝，因此焊速不能太快。
采用以上工艺参数以及操作方法，焊缝内、外表面成型优良。焊接熔敷顺序及效果见图2和图3.
3.4力学性能试验
根据不锈钢水罐规范，焊接工艺试验焊缝无损检测需进行100%渗透检验和100%拍片检验，所有焊缝无损检测结果均合格。对焊接接头进行了拉伸、弯曲试验，试验结果完全符合要求。
4.制作过程控制
4.1切割下料
不锈钢板的卷圆、切割和坡口加工可以采用机加工、等离子切割以及砂轮切割。切口必须修整光顺，并清除毛刺。
4.2场地及环境要求
制造场地应铺设橡胶板或者木板，以免碰伤、擦伤铜材表面，不应与碳钢件混放。304不锈钢的焊接应在空气洁净、无污染的专门隔离的区域中进行。不得直接在碳钢焊接车间内焊接，避免铁、碳离子污染。
4.3焊接过程控制
焊接前在焊件坡口及其两侧各20mm宽度的内外表面清除氧化膜，用丙酮等有机溶剂清洗去除油脂、水分及其他污染物。清理工具应专用并保持清洁。焊丝的存储库应保持干燥，相对湿度不得大于60%，焊丝表面应将油污、水、氧化膜及其他赃物清理干净。焊接作业要在氩气保护下进行，焊缝正面由焊枪喷嘴的气体保护，背面也要充氩气保护焊缝背面。焊接时应采用小幅摆动焊接，以达到最好的焊接熔合。焊接过程中填充焊丝的加热端应始终处于氩气的保护之下，熄弧后焊丝不得立即暴露在空气中，污染部分应予以切除。严格按照焊接工艺参数施焊。
4.4不锈钢板的安装保护
在安装时应特别仔细、小心，严禁乱扔，防止板材变形或损坏。卷圆后在分段预装结束、进行喷砂处理之前，应进行良好的保护，以免钢砂损坏罐体。短管法兰焊接完成后也要进行主要包装，待设备管道对接施工完成后再拆除所有防护。
5.结束语
采用上述焊接工艺及控制措施，我司在设备加工车间内焊接生产的不锈钢水罐焊接质量得到保证，焊缝外观成型良好，拍片质量满足规范要求。304不锈钢板目前已越来越广泛的应用于冷、热水等系统中。本次304不锈钢水罐的焊接工艺研究丰富了我司的特种焊接工艺的种类，也为我司后续项目的不锈钢产品焊接提供技术及人员积累。
论文作者:段正权
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/20
标签：不锈钢论文; 水罐论文; 焊丝论文; 奥氏体论文; 焊接工艺论文; 焊枪论文; 碳钢论文; 《基层建设》2019年第20期论文;