不锈钢焊接的基本知识
不锈钢焊接主要适用于手工电弧焊接用的不锈钢焊条，这类焊条的熔敷金属中铬含量应大于10.50%，
铁的含量应超过其它任何元素。不锈钢焊接具有广泛的适用性和良好的焊接性能，
能够满足各种不锈钢材料的焊接需求。
不锈钢焊接的方法
手工电弧焊：这是最常用的不锈钢焊接方法，适用于各类不锈钢的焊接。其特点是热影响区较小，
易于保证质量，设备简单，操作灵活。
埋弧自动焊：适用于奥氏体不锈钢中厚板的焊接，具有焊接电流大、熔深大、生产效率高的特点。
钨极惰性气体保护焊（TIG焊）：适用于全位置焊接，焊缝成型美观，适用于各类不锈钢材料。
熔化极氩弧焊：适用于厚度大于3mm的不锈钢，具有生产率高、焊缝热影响区小的优点。
等离子弧焊：适用于各种材质的不锈钢材料，具有高温、高能量密度和高速度的特点。
电渣焊：适用于大型不锈钢结构件的焊接，具有焊接质量稳定、生产效率高的优点。
电阻焊接：适用于大量生产的场合，具有焊接速度快、生产效率高的特点。
不锈钢焊接的注意事项
电源选择：
采用垂直外特性的电源，直流时采用正极性（焊丝接负极）。
保护气体：使用氩气作为保护气体，纯度为99.99%，根据焊接电流调整氩气流量。
预热和后热处理：对于高碳含量的不锈钢，需要进行适当的预热和后热处理以减少裂纹的风险。
焊接参数：调整焊接电流、电压和焊接速度，保证焊缝的质量。
防风与换气：在有风的地方采取挡风措施，室内应采取适当的换气措施。
不同类型不锈钢的焊接特点
铁素体不锈钢：
具有较低的热膨胀系数，焊接时容易产生焊接应力，导致裂纹的产生。需要预热和缓冷处理，
选择低碳或稳定化处理的焊材以减少晶间腐蚀。
马氏体不锈钢：
具有高碳含量和高硬度，焊接时容易产生硬而脆的马氏体组织，需要进行适当的预热和后热处理，选择合适的焊接材料和工艺。
不锈钢焊接采用垂直外特性的电源，一般适合于6mm以下薄板的焊接，为使氩气很好地保护焊接熔池，和便于施焊操纵，钨极中心线与焊接处工件一般应保持80~85°角,填充焊丝与工件表面夹角应尽可能地小，一般为10°左右。
1.采用垂直外特性的电源，直流时采用正极性（焊丝接负极）
2.一般适合于6mm以下薄板的焊接，具有焊缝成型美观，焊接变形量小的特点
3.保护气体为氩气，纯度为99.99%。当焊接电流为50~150A时，氩气流量为8~10L/min，当电流为150~250A时，氩气流量为12~15L/min。
4.钨极从气体喷嘴突出的长度，以4~5mm为佳，，在角焊等遮蔽性差的地方是2~3mm，在开槽深的地方是5~6mm，喷嘴至工作的间隔一般不超过15mm。
5.为防止焊接气孔之出现，焊接部位如有铁锈、油污等务必清理干净。
6.焊接电弧长度，焊接普通钢时，以2~4mm为佳，而焊接不锈钢时，以1~3mm为佳，过长则保护效果不好。
7.对接打底时，为防止底层焊道的背面被氧化，背面也需要实施气体保护。
8.为使氩气很好地保护焊接熔池，和便于施焊操纵，钨极中心线与焊接处工件一般应保持80~85°角,填充焊丝与工件表面夹角应尽可能地小，一般为10°左右。
9.防风与换气。有风的地方，务请采取挡网的措施，而在室内则应采取适当的换气措施。
不锈钢MIG焊要点及留意事项
1.采用平特性焊接电源，直流时采用反极性（焊丝接正极）
2.一般采用纯氩气（纯度为99.99%）或Ar+2%O2,流量以20~25L/min为宜。
3.电弧长度，不锈钢的MIG焊接，一般都在喷射过渡的条件下来施焊，电压要调整到弧长在4~6mm的程度。
4.防风。MIG焊接轻易受到风的影响，有时微风而产生气孔，所以风速在0.5m/sec以上的地方，都应当采取防风措施。
不锈钢药芯焊丝焊接要点及留意事项
1.采用平特性焊接电源，直流焊接时采用反极性。使用一般的CO2焊机就可以施焊，但送丝轮的压力请稍调松。
2.保护气体一般为二氧化碳气体，气体流量以20~25L/min较适宜。
3.焊嘴与工件间的间隔以15~25mm为宜。
4.干伸长度，一般的焊接电流为250A以下时约15mm，250A以上时约20~25mm较为合适。
前 言
近几年，在石油化工装置中一种新型钢材-双相不锈钢的应用越来越多。因为双相不锈钢的屈服强度是普通不锈钢的2倍，抗腐蚀性能（特别是在腐蚀性介质中）明显优于普通不锈钢，在石油化工装置施工中多用在很重要的位置。因此，一般双相不锈钢的焊缝要求100%RT检验，对其焊接接头的综合性能的要求也高于一般奥氏体不锈钢。所以，必须选派焊接经验丰富的奥氏体不锈钢焊工，经培训和考试合格后，才能持证上岗进行焊接作业。
1 焊接性分析
1.1 化学成分（见表1）
1.2 焊接时易出现的问题
双相不锈钢焊接时，焊接热影响区（HAZ） 存在高温区和低温区，低温区基本处于δ+γ（铁素体+奥氏体）平衡组织，而高温区几乎为单相δ组织，因为焊缝根部和表面N的扩散，导致靠近焊缝表面的部位，由于N的损失，铁素体增加，从而促进氮化物的产生，使焊接接头性能恶化，焊接采用高线能量时，可以得到较多的γ相，铁素体含量低会促进δ相产生，所以容易产生δ相和粗晶组织；线能量较低时，得不到足够的γ相。如果焊接金属中δ相过多，N很容易与cγ形成化合物，而且析出二次γ变为针状和羽毛状，具有魏氏体组织特性，导致焊接接头力学性能和耐腐蚀性下降。双相钢一般不会产生δ相，但如果焊接线能量较高，导致使焊接头塑性大幅度下降。
2 焊接工艺
2.1 工艺参数及电特性（见表2）
2.2 焊接方法
双相不锈钢薄壁管全部采用GTAW焊接，直流正极性。
2.3 焊接设备
焊机采用高频引弧焊机，直流正极性，钨极直径Φ2.5mm，钨极端头用磨光机磨出锥形，采用大喷嘴。
2.4 气体保护
焊接保护气体采用混合气体Ar97.5%+N2.5% 进行保护，保护气采用成品混合气，要求生产的成品混合比为Ar97.5%+N2.5%，由于混合气体中Ar比N多，放置一段时间后将会产生分层，影响气体保护效果，现场所采用摇勺或加气体分配器进行配比，确保气体保护质量。
2.5 环境要求
双相不锈钢焊接要求环境清洁。无铁离子污染，预置工作将在室内进行，地面采用胶皮隔离、安装必须做好环境保护。采用防风防尘设施，环境温度70℃，相对温度≤90%，所有与双相钢焊接坡口相接触的，如：焊材、工具、手套等，都必须无铁锈污染。坡口均采用坡口机加工，坡口角度为单边30°±2.5°，钝边0~ 0.5mm，单面坡口（见附图），加工坡口不允许母材产生过烧变色；其两侧各50mm以内的内外表面要进行严格清理，清理程序是磨光机打磨、丙酮（或无水乙醇）清洗，清洗后不能直接进行焊接作业，待坡口端面晾干后方可焊接作业；焊丝也用沾丙酮（或无水乙醇）的海绵擦拭干净。对铁离子、水锈、油、灰尘、油漆、记号笔印都必须清理干净，防止其影响化学成份和机械性能。另外，还要注意坡口形状必须无凹凸和划痕，这样焊接时电弧在焊道的每一点上都能保证停留相同的时间，焊接线能量才能确保一致。
2.6 焊接措施
尽量采用多层焊，因为后续焊道对前层焊道有热处理作用，焊缝中的δ相进一步转化为γ相，使焊接接头的组织和性能显著改善，而最后一道焊缝处于非工作介质面，因为对焊接接头影响不大，保护气采用Ar97.5%+N2.5%。因为焊接根部保护气体中加氮气增加焊缝金属氮量，由于采用多层焊工艺，焊接材料中含N量与母材相当，而最后一道焊缝处于非工作介质面，因为对焊接接头影响不大，采用合适的线能量焊接，使焊接接头得到足够的γ相，使Cγ、N1 和M有足够的时间扩散。
2.7 坡口的组对及点焊
坡口组对前应仔细检查坡口管径是否相同，错边应控制在0.5~1mm之间，并用磨光机打磨清理坡口及坡口正反面两侧50mm以内的表面，并用丙酮擦试干净，坡口打磨时不允许使母材产生过热变色。点焊时，应采用与正式的焊接工艺相同的参数，点焊长度为7~8mm，高度为2~ 3mm，点焊点应为过桥型式，不应焊透，以防内部氧化，点焊电流不宜过大，点焊点位置应在组对管子的上部及两侧，点固三点，从第四点起焊，当焊到点焊时，将点固点打磨清理干净，焊缝组对间隙应控制在2~2.5mm，间隙不应过大，并留有0~0.5mm的钝边。
2.8 双相不锈钢的焊接操作
双相不锈钢焊接时，应采用正反面气体保护焊，正面背面都应采用混合气体Ar97.5%+N2.5% 进行保护，焊接前不得在焊件表面引弧和试验电流，焊接时应按指定的焊接作业指导书进行施焊。在焊接前，管子两端用布或胶皮封好，并留有进气孔和排气孔，焊缝间隙用胶布贴好，并留有20~30mm的长度，使管子内部的空气能够排出，确保焊缝内部的气体保护效果。焊接时，焊枪不宜摆动，手法要稳，严格控制线能量，尽量采用小焊丝，严格控制电流，弧长尽量压低控制电压，尽量用大喷嘴，提高气体保护效果，降底O、H污染；引、收弧避开点焊点，防止产生二次γ和δ相，引弧点必须在焊道内进行，不能在母材表面引弧，防止F量超标；点焊点打磨后，封底焊焊接过程中通过观察焊道颜色来确定焊接气体保护效果，采用混合气体施焊时焊道最好为金黄色，稍差一些为黄铜色，尽量减少焊缝发蓝，杜绝焊道发灰和发黑，并严格控制层间温度，控制熔池在红热状态下停留时间。一般来讲，只要保证在5~15s时间内熔池由红转至常规颜色，就能达到要求。打底焊的层间温度≤100℃，可用远红外激光测温仪测量。当层间温度＜100℃时，才能进行下一层焊接，焊接电流不能超过打底焊的电流，焊第二层必须认真清理前一层焊道，除消除杂质外，连氧化色也需磨去，焊缝内部余高应控制在0.5 ~1mm；焊缝收弧时应将弧坑填满，多层焊的层间接头应相互错开，如果焊接作业时不慎出现夹钨时，应停止焊接作业，用磨光机消除钨点，钨极端部重新磨尖，达到要求后方可重新进行焊接作业，要求与开始焊接作业相同。
2.9 焊后清理和焊接检验
双相不锈钢的焊后清理也很重要，氧化色必须清除，因为氧化色下面就是贫铬层，若不去除将会导致耐蚀性能下降，去除氧化色可用专用不锈钢丝刷趁热擦刷；也可用酸或酸洗膏清洗。去除焊接飞溅，打磨收起弧点，去除咬边和粗毛刺。可用较细的砂轮片或抛光砂轮片研磨，杜绝粗糙打磨痕迹，否则易造成缝隙腐蚀；油污、着色剂、色笔印、灰尘均有可能成为孔腐蚀和缝隙腐蚀的起始点，可用硝酸+氢氟酸清洗，然后清水冲洗干净；焊工应对焊道表面进行清理，要求外观良好，宽度以每边盖过坡口边缘2mm为宜，角焊缝的焊脚高度符合设计规定外形平稳过渡，焊缝不允许咬边、裂纹、未焊透、气孔、夹杂存在。射线探伤方法按《压力容器无损检测》JB4730-g4执行，所有焊道必须进行硬度测定，测定母材-HAZ-焊道-HAZ-母材。
焊接专家——张文钺
张文钺教授 1928 年 6 月生于沈阳市。
1953 年毕业于沈阳东北大学，1955
年哈尔滨工业大学焊接与业研究生毕业，同年到天津大学从教，1983 年晋升为
教授，1986 年评为博士生导师。1981-1982 年赴日本大阪大学从事焊接冶金学方面的研究，1987 年赴美国田纳西大学讲学并被聘为名誉研究员，1993 年赴大阪大学从事双相不锈钢氢致裂纹研究并被聘为客座教授。
张文钺教授长期从事焊接冶金方面的教学和科研工作。先后完成国家“六五”“七五”攻关项目、国家自然科学基金、国家教委博士点基金和天津市科学基金
等多项重大科研成果，其中“国产低合金钢焊接冷裂纹敏感指数的研究”获国家
科委、冶金部“六五”攻关重大成果奖。“焊接冶金质量控制因子”和“焊接冷
裂纹控制因子”分别获国家教委科技进步二等奖和三等奖。近年来在焊接冶金研
究的基础上，对药芯焊丝冶金过程、熔滴过渡、飞溅和稳定性等方面进行了深入
的研究，并积极推劢科研成果转化为生产力，对我国发展药芯焊丝产业作出了重
要贡献。
在进行焊接冶金研究的同时，结合我国的钢种，建立了“国产低合金高强钢
焊接冷裂纹临界应力的经验公式”和“防止冷裂纹的最低预热温度公式”。得到
原国务院总理方毅的大力表扬和国家科委、冶金部的奖励。张文钺教授在 20 世
纪 60 年代初编写的我国第一本焊接冶金方面的全国通用教材——《焊接冶金基
础》，对当时全国焊接与业教学质量的提高起到了积极的作用。此后，又陆续写
出六本焊接方面的编著和与著，多本书成为全国通用教材及参考书。编写的《焊接物理冶金》获得国家教学成果二等奖。
张文钺教授长期担任全国焊接学会理事、常务理事，与业委员会副主任、天津市焊接学会副理事长、全国兵工学会焊接委员会委员、《焊接学报》、《焊接》、
《焊接技术》等杂志的编委，积极参加学会各项活劢，多次参加国际学术会议。
曾先后被上海交大、重庆大学和石油大学等高校聘为兼职教授。1987 年被评为
天津市优秀科技工作者，1990 年获天津大学最高荣誉奖——“金钥匙奖”，1991
年获国务院特殊津贴。
从 1978 年以来已培养出博士 22 人，硕士 23 人。此外，先后在各类学术
刊物和国内外会议共发表论文 150 余篇。
