高性能奧氏體不銹鋼的焊接 — 通用原則

高性能奧氏體不銹鋼的焊接工藝 (1) — 氣體保護鎢極電弧焊

高性能奧氏體不銹鋼的焊接工藝 (2) — 熔化極氣體保護焊

高性能奧氏體不銹鋼的焊接工藝 (3) — 藥芯焊絲電弧焊

高性能奧氏體不銹鋼的焊接工藝 (4) — 手工電弧焊

高性能奧氏體不銹鋼的焊接工藝 (5) — 埋弧焊

高性能奧氏體不銹鋼的焊接 — 異種金屬焊接

焊縫未焊透通常發生在管子對接焊縫或其他非雙面焊接的對接焊縫。未焊透是指焊縫存在一個縫隙，會引發腐蝕，藏污納垢。縫隙會降低焊縫的強度和耐腐蝕性，而且很難消毒(清潔)。高質量對接焊縫要求全焊透。否則焊縫的機械強度和抗疲勞性會顯著降低。為了避免這些問題，合適的焊縫設計或背部清根很重要，而且盡可能焊接背面。

表面氣孔是污垢的理想藏身之處，也是腐蝕的發源地。由于表面氣孔吸附污垢和細菌，很難清理消毒。氣孔多由濕氣造成，濕氣可能來自于焊條助焊劑，保護氣體或工件表面。要想最 大限度地減少氣孔，要對焊條干燥度，氣體化學成分和清理操作給予足夠重視。同時，還要確定孔隙率驗收等級，以指導焊接件的射線探傷和目檢。

起弧和焊接飛濺造成縫隙并引發縫隙腐蝕。為了盡量減少這種缺陷，焊工應在焊縫內起弧，而不是在焊縫旁邊起弧。如果有起弧和焊接飛濺，應該用細砂輪打磨去除。

避免焊接飛濺和不平整焊縫 ?Outokumpu

含碳量不同的304不銹鋼的時間-溫度-敏化(TTS)圖

為了提高高溫強度，高溫牌號的碳含量通常不少于0.04%(304H)。幸運的是，高溫應用一般不擔心敏化造成的水溶液腐蝕。這些牌號通常需用高碳填充金屬以提供足夠的焊縫高溫強度。

在焊接過程中，經過穩定化處理的321和347不銹鋼如果暴露在480-900°C溫度下，容易產生窄的刀狀腐蝕。如果擔心刀狀腐蝕，就要明確規定焊后固溶退火及穩定化熱處理。有關刀狀腐蝕機理的討論，見本系列文章前面的章節。

絕大多數高性能奧氏體不銹鋼的碳含量上限低于常規的 “L” 牌號，碳含量相同的情況下，高性能奧氏體不銹鋼的敏化速度比常規牌號更快。不過，對于高性能奧氏體不銹鋼焊接而言，二次相的形成比敏化更令人頭痛。

形成σ相和χ相的溫度區間為500-1050°C。含有σ相和χ相的不銹鋼的耐腐蝕和韌性明顯降低。5%的σ相會使沖擊韌性降低50%。

增加鉻、鉬含量大大促進了金屬間相的析出，臨界溫度下，高性能奧氏體不銹鋼中σ相和χ相的形成時間不足一分鐘。因此，這些材料的焊接參數必須包括低熱量輸入(低于1.5 kJ/mm)和層間溫度不超過100°C，盡量縮短臨界溫度的時間。應當在一道焊接結束時測量焊道的層間溫度，用熱電偶測量保證精度。禁止使用對溫度敏感的彩色筆，因為它們會污染焊縫。

在非理想溫度下，標準牌號中任何金屬間化合物的析出時間通常需要100小時或更長。由于它們的動力學緩慢，σ相和χ相析出在標準牌號的加工制造期間不是問題，但是長期高溫服役不容樂觀。

高鉬高性能奧氏體不銹鋼的焊縫金屬尤其容易發生鉬的微觀偏析。微觀偏析發生在固化過程中，因為先凝固的金屬鉬含量較低，后凝固的金屬鉬含量較高，鉬含量出現微梯度。在6%Mo不銹鋼中，低鉬區域可能耐腐蝕性明顯降低。

因此，為了補償微觀偏析，焊接高性能奧氏體不銹鋼需要使用過匹配填充金屬。焊接6%Mo不銹鋼時，最好使用鉬含量不低于9%的鎳基填充金屬，這樣可以確保先凝固區域的鉬含量不低于6%，使焊縫金屬保持良好的耐腐蝕性能。

由于微觀偏析問題，不能進行焊后退火處理的高性能不銹鋼構件不能采用自熔焊(不使用填充金屬)。自熔焊只適用于要進行焊后固溶退火的焊件，固溶退火可以使焊縫均質化，減少微觀偏析，使耐腐蝕性得到恢復。