不锈钢焊接要点及注意事项

一、施焊前的准备工作

1、

根据产品图纸要求用机械加工的方法在接头处，去除不锈钢复合层，对接焊缝需开合适的坡口。详见下面典型节点图。

2、焊缝两侧各10-20mm宽度范围内作好清理工作，用钢丝刷或打磨的方法，去除氧化物、锈、油、水分等影响焊接质量的物质。

3、按产品图纸装配，在碳钢侧用CJ422，φ3.2mm焊条定位焊，定位焊焊工应具有有效的岗位操作证书，保证定位焊的质量，定位焊有效长度为25-30mm。

二、焊接过程

1、不锈钢复合钢板对接缝的焊接工艺

1.1基层碳钢焊接

1.1.1采用埋弧自动焊的方法，正面焊一层，翻身后反面先用碳弧气刨方法清根，再封底焊一层。焊接规范如下：

位置

焊丝

焊剂

焊丝直径

电弧电压

焊接电流

焊接速度

正面

H08A

J431

φ5mm

31-33V

500-550A

44-46

cm/min

反面

H08A

J431

φ5mm

32-34V

580-620A

44-46

cm/min

1.1.2焊后清渣，并打磨，要求详见下图。

1.1.3焊后用X射线抽样检查，抽样比例为10—20%，或用UT探伤检

1.2过度层焊接

采用CO2半自***保焊方法，焊接一层，焊接规范选择如下：

药芯焊丝

TS-309（天泰）

焊丝直径

φ1.2（MM）

电弧电压

19-21V

焊接电流

130-150A

过渡层焊后的截面如右图所示：

1.3复层焊接

采用CO2半自***体保护焊的方法，焊接一层，焊接规范如下：

药芯焊丝

TS-316L（天泰）

焊丝直径

φ1.2（MM）

层间温度

150。C

复层焊后的截面图如下：

1．1

焊后清理焊渣，并打磨光顺焊缝后外观检查。

2、不锈钢复合钢板角接缝焊接工艺。

2.1

基层碳钢焊接

2.1.1

按图纸要求的焊脚尺寸，采用CO2半自***保焊方法，进行角接缝焊接。焊接规范要求：

药芯焊丝

TWE—711（天泰）或SF—71（现代）

焊丝直径

φ1.2（MM）

电弧电压

19—21V

焊接电流

150—180（A）

焊缝形式如右图所示：

2．1．2

焊后对焊缝进行清理，去飞溅，清渣，并对不锈钢侧

的焊缝进行打磨。

2．2

过渡层焊接

2．2．1．

采用CO2半自***保焊方法，焊接一层，焊接规范及焊材选择如下：

药芯焊丝

TS316（天泰）

焊丝直径

φ1.2（MM）

电弧电压

20—22V

焊接电流

140—160（A）

层间温度

150。C

2．3．2．

焊后做好清理工作，去飞溅和焊渣，用外观检查焊缝。

2．3．3．

角接缝的节点图如下：

三、注意事项

1、不锈钢复合钢板对接缝装配时，基准面为不锈钢复层面，防止错边过大，影响复层焊接质量。

2、装配，焊接过程中，严防机械碰伤，电弧烧伤不锈钢复层表面。

3、严防碳钢焊丝焊接在复层上或过度层焊丝焊在复层上。

4、碳钢焊接时的飞溅落在复层面上时，要仔细清除。

5、焊接过度层时，为了减少稀释率，在保证焊透的情况下，应尽可能采用小规范。

6、凡是参与焊接的电焊工，均需有效的合格上岗证书，并经过相应机械考核认可，方可上岗操作。

7、所用焊接材料均需有效相应的材质认可证书。

薄板不锈钢焊接成本的分析与对比

薄板薄板不锈钢焊接成本不锈钢焊接成本的分析与对比

目前的不锈钢压力容器生产企业，普遍采用的主要焊接方法均为成熟的焊接工艺，如钨极氩弧焊（GTAW）、焊条电弧焊（SMAW）、药芯焊丝电弧焊（FCAW）、埋弧自动焊（SAW）等。对于4～10mm的1Cr18Ni9Ti薄板不锈钢，主要采用钨极氩弧焊（GTAW）、焊条电弧焊（SMAW）和药芯焊丝电弧焊（FCAW）；而对于4～10mm的304薄板不锈钢(相当于我国的0Cr18Ni9)，则主要采用钨极氩弧焊（GTAW）、焊条电弧焊（SMAW），由于药芯焊丝电弧焊（FCAW）采用的保护气体为Ar+CO2，易使焊接接头产生增碳问题，导致其耐腐蚀性能下降，故对于低碳、超低碳不锈钢的焊接，一般情况下不采用药芯焊丝电弧焊。

本文以板厚8mm的低碳、304不锈钢为例，对其常用焊接方法及焊接成本进行分析和对比。

焊接方法分析

钨极氩弧焊采用的保护气体为纯Ar，焊接时它既不与金属起化学反应，也不溶解与液态金属中，故可以避免焊缝中金属元素的烧损和由此带来的其它焊接缺陷，同时因其密度较大，在保护时不易漂浮散失，保护效果好。该焊接方法由于热源和填充焊丝是分别控制的，热量调节方便，使输入焊缝的焊接线能量更容易控制，故适合于各种位置的焊接，也容易实现单面焊双面成型。钨极氩弧焊的最大缺点是熔深浅、熔敷速度慢、生产效率低，因而其焊接变形也就较大。

焊条电弧焊由于操作灵活、方便，焊接设备简单、易于移动，设备费用比其它电弧焊方法低，因而得到了广泛的应用。该焊接方法与熔化极气体保护焊（GMAW）、埋弧自动焊（SAW）等焊接方法相比，其熔敷速度慢及熔敷系数低，并且每焊接完一条焊道均需要清理熔渣，而坡口内的清渣是比较繁琐的。

熔化极惰性气体保护焊（MIG焊），由于采用Ar或在Ar中添加了少量的O2作为保护气体，因而其电弧稳定，熔滴细小且过渡稳定，飞溅很小。该焊接方法的电流密度高、母材熔深深，因而其焊丝的熔化速度和焊缝的熔敷速度高，焊接生产效率高，尤其适于中等厚度和大厚度结构的焊接。该焊接设备比较复杂，设备成本较高。

表1给出了薄板不锈钢常用焊接方法的相关数据。该表中的GTAW焊的熔敷速度为实际测量的数据。

表1

薄板不锈钢常用焊接方法数据

焊

接

方

法

TIG

SMAW

MIG

热源

最小加热面积(cm2)

10-3

10-2

10-4

特性

最大功率密度(W/cm2)

1.5×104

104

104～105

热效率（功率有效系数）

0.77～0.99

0.77～0.87

0.66～0.69

焊接电流（A）

100～130

170～200

200～300

焊接速度

焊材直径(mm)

Φ2.4

Φ4.0

Φ1.2

及效率

熔敷速度(g/min)

7～10

18～22

75～85

熔敷效率(%)

98～100

55～60

96～99

低碳、超低碳薄板不锈钢焊接成本对比

对于薄板不锈钢压力容器，由于其特殊性及相关标准的要求，因而对打底焊的焊缝背面的质量要求比较高。

对于打底焊而言，钨极氩弧焊（GTAW）均优于焊条电弧焊（SMAW）、熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）等焊接方法，这主要是由于热源和填充焊丝是分别控制的，热量调节方便；同时，该种焊接方法对焊工的操作技能、接头的组对质量要求不高。因此，对于单面焊双面成型的焊接接头，其打底焊均采用钨极氩弧焊（GTAW）。对于不锈钢的焊接，焊接时必须充背面保护气（通常为纯Ar），以防止焊缝背面的氧化。

1

焊接成本对比

表2给出了板厚8mm、材质304不锈钢对接接头的焊接成本对比。表中的焊材、气体及工资的价格均是按照目前的价格进行计算的。GTAW焊的Ф2.4mm的焊丝是直条的，长度为36英寸，每根焊丝的剩余长度约80～100mm；不锈钢焊条的剩余长度约50～80mm。

表2

薄板不锈钢常用焊接方法的成本对比

焊

接

方

法

GTAW

GTAW+SMAW

GTAW+MIG

施

焊

条

件

V型坡口，对接接头，单面焊双面成型。

母材厚度为8mm，材质为304；坡口角度70°，钝边0mm，

根部间隙2.0mm

焊丝直径

打底焊

Φ2.4

Φ2.4

Φ2.4

(mm)

填充及盖面

Φ2.4

----

Φ1.2

焊条直径

打底焊

----

----

----

焊

(mm)

填充及盖面

----

Φ4.0

----

接

焊接电流

打底焊

110

110

110

规

(A)

填充及盖面

130

170

140

范

电弧电压

打底焊

12

12

12

(V)

填充及盖面

12

24

24

焊缝厚度

打底焊

2.5

2.5

2.5

(mm)

填充及盖面

5.5

5.5

5.5

气体流量(L/min)

20

20

20

需要金属量

打底焊

74.4

74.4

74.4

(g/m)

填充及盖面

407.9

407.9

407.9

综合熔敷效率

打底焊

90

90

90

焊

(%)

填充及盖面

90

48

98

材

焊材消耗量

焊

丝

535.9

82.7

82.7+416.2=498.9

费

(g/m)

焊

条

----

849.8

----

用

焊材单价

焊

丝

70.0

70.0

70.0

(元/kg)

焊

条

----

34.0

----

焊材费用(元/m)

37.51

5.79+28.89=34.68

34.92

熔敷速度

打底焊

7

7

7

气

(g/min)

填充及盖面

10

20

80

体

燃弧时间

打底焊

10.6

10.6

10.6

费

(min/m)

填充及盖面

40.8

20.4

5.1

用

气体单价(元/L)

0.003

0.003

0.003/0.012

气体费用

焊接气体

3.09

0.***

1.85

(元/m)

背面保护气体

3.09

1.86

0.95

其它时间

层间冷却时间

3×20=60

3×20=60

1×20=20

其

(min/m)

清渣时间

3×3=9

1×3+2×10=23

1×3=3

它

总作业时间(min/m)

120.4

114.0

38.7

费

工资单价(元/h)

11.36

11.36

11.36

用

工资费用(元/m)

22.80

21.58

7.33

电力费用(元/m)

0.***

0.92

0.26

焊接成本(元/m)

67.13

59.68

45.31

当然，焊接成本还包括焊接设备的折旧、维修等费用。由于该费用很少，故本文未予考虑。

各种焊接数据的计算公式为：

焊材消耗量=需要金属量÷综合熔敷效率

焊材费用=焊材消耗量×焊材单价

燃弧时间=需要金属量÷熔敷速度

气体费用=气体流量×燃弧时间×气体单价

总作业时间=燃弧时间+其它时间

工资费用=总作业时间×工资单价

电力费用=（焊接电流×电弧电压×燃弧时间×单价）÷60000

焊接成本=焊材费用+气体费用+工资费用+电力费用

2

焊接成本分析

以往的资料所进行的焊接成本对比，均是九十年代初的相关数据，它是在不同坡口尺寸条件下进行的，且主要是对碳钢、中厚板常用的药芯焊丝电弧焊、实芯焊丝CO2电弧焊、焊条电弧焊等焊接方法进行成本对比与分析。

表2的焊接成本是对于相同的坡口尺寸、薄板不锈钢进行对比的。市场经济条件下的产品随客户要求的不同而不同，且对于生产制造企业而言，产品也会随不同板厚而采取更加经济的焊接工艺。因此，相同类别的焊接接头，如果采用不同的坡口尺寸，会给生产带来许多弊端和不便。

由表2的数据可以看出，对于70°的V型坡口、304材质、8mm板厚的对接次之，GTAW+MIG最低。GTAW+MIG的焊接成本约为GTAW的67%左右，其焊接生产效率为GTAW的3.1倍左右。不仅如此，由于MIG焊的焊接热输入少，因而GTAW+MIG的焊接变形比GTAW要小的多，它更有力于产品的质量保证。

结论

通过表2的焊接成本对比，可以得到如下结论：

（1）

GTAW+MIG焊的焊接成本低，生产效率高，应加以推广应用。

（2）

对于薄板不锈钢的焊接，提供了焊接方法的选择依据。