不锈钢氩弧焊的操作技巧

二、焊接工艺与操作技巧

氩弧焊焊接不锈钢的适用范围如表4-1所示。

表4-1　氩弧焊焊接不锈钢的适用范围

1.奥氏体不锈钢

氩弧焊主要用于多层焊时的封底焊和薄件焊接，特别是当焊接接头的拘束度较大时，最好采用钨极氩弧焊或熔化极氩弧焊。在不使近缝区过热脆化的前提下适当增大焊接热输入，可减小产生冷裂纹的倾向。氩弧焊的焊接接头有较高的质量，所以，对于厚度较薄的不锈钢焊件通常采用氩弧焊，其中又以手工钨极氩弧焊应用最为普遍。

（1）手工钨极氩弧焊用于焊接0.5～3mm的不锈钢薄板。一般采用直流正极性，也可以采用交流弧焊电源。厚度大于3mm的不锈钢，可采用熔化极氩弧焊，此时用直流反极性或用交流弧焊电源。

（2）氩弧焊的焊接材料（焊丝）一般与基本金属相同，也可根据钢材的化学成分和使用条件从有关手册中选用。其中，18-8型不锈钢氩弧焊时，一般采用H0Cr18Ni9或H1Cr18Ni9Ti焊丝。用H1Cr18Ni9Ti焊丝时，飞溅较少，焊缝成形良好，并具有良好的抗晶间腐蚀性能。HCr18Ni11Mo焊丝可用于在高温下工作的设备。

（3）氩气的纯度不得低于99.6%。为了获得高质量的焊缝，常在氩气中掺入2%～5%氧气可以细化熔滴尺寸，达到电弧稳定、成形良好以及去氢的目的。

（4）必须采取背面充氩保护工艺，使焊缝背面受到氩气的保护，防止接头因氧化而产生未熔合缺陷，即背部焊道“发渣”现象，可以通过在工件背面充氩气或者在焊件背面用焊剂保护的方法来防止，如图2-31～图2-33所示。

（5）焊接速度适当快些为佳，这有利于减小焊件的变形和减少焊缝中的气孔。但也不应过快，以免造成焊缝不均匀和形成未焊透等缺陷。施焊过程中，焊枪不应做横向摆动，以减少过热区。

（6）熔化极氩弧焊的特点是生产率高，焊缝热影响区小，焊件变形小，抗腐蚀性好，易于实现自动化。

手工钨极氩弧焊焊接规范见表4-2。

表4-2　手工钨极氩弧焊焊接规范

（7）在不锈钢氩弧焊过程中，可以通过观察焊缝表面颜色来判断氩气的保护效果。当采用99.99%的氩气作为保护气体，焊缝表面颜色呈银白、金黄色时的保护效果最佳，呈蓝色时为良好，红灰色次之，灰色和黑色的保护效果不好，其中焊缝呈黑色时保护效果最差，应停止施焊，进行操作和气路系统的调整。

（8）对奥氏体不锈钢焊接接头进行酸洗钝化主要是为了增加奥氏体不锈钢焊件的耐腐蚀性而进行的一种表面处理方法。钝化处理的流程为。

焊件表面清理和修补→酸洗→水洗、中和→钝化→水洗和吹干。

①处理前先对焊件进行表面清理和修补，将表面损伤的地方修补好，用手提砂轮磨光，最后把焊缝上的渣壳和近旁的飞溅物清除干净。

②酸洗的目的是去除氧化皮。因为经热加工的不锈钢及焊接热影响区都会产生一层氧化皮，影响其耐腐蚀性。酸洗有酸液酸洗和酸膏酸洗两种方法。

a．酸液酸洗有浸洗和刷洗两种。酸液的配方如下。

浸洗酸液配方：硝酸（密度1.42g/cm³）的质量分数为20%、氢氟酸5%、其余为水，酸洗温度为室温。

刷洗酸液配方：盐酸50%＋水50%。

b．酸膏配方：盐酸（密度1.19g/cm³）20mL、水100mL、硝酸（密度1.42g/cm³）30mL、膨润土150g。

浸洗法适用于较小的设备和零件。浸洗时，将设备和部件浸没在酸洗液里25～45min，取出后用清水冲净。刷洗法适用于大设备，用刷子蘸取酸洗液刷洗，直到呈白亮色为止，再用清水冲净。

③钝化是在酸洗后进行。钝化液的配方为：硝酸5mL、重铬酸钾1g、水95mL。处理温度为室温，处理时间1h。方法是将钝化液在焊件表面抹一遍，保持1h后用冷水冲，用布仔细擦洗，最后用热水冲洗干净，并将其吹干。经钝化处理后的不锈钢，外表全部呈银白色，具有较高的耐腐蚀性。

2.马氏体不锈钢

马氏体不锈钢有强烈的淬硬倾向，焊后残余应力较大，容易产生裂纹。含碳量越高，则淬硬和裂纹倾向也越大。为了提高焊接接头的塑性，减少内应力，避免产生裂纹，焊接马氏体不锈钢时应注意以下几点：

（1）焊接方法。当焊接接头的拘束度较大时，最好采用钨极氩弧焊或熔化极氩弧焊。在不使近缝区过热脆化的前提下适当增大焊接热输入，可减小产生冷裂纹的倾向。钨极惰性气体保护焊主要用于多层焊时的封底焊和薄件焊接。

（2）由于这种钢具有很大的冷裂敏感性，焊前必须严格清理焊件、焊丝，使焊接保持低氢甚至超低氢条件。

（3）焊接材料的选择。当选用与母材成分相近的焊丝时，焊后需进行回火处理；当选用奥氏体不锈钢焊丝时，焊后可不进行热处理。

（4）焊前预热。预热温度首先要考虑钢中的含碳量，其次根据焊件厚度和刚性大小、焊接材料成分和焊接方法等来决定，见表4-3。为防止脆化，一般预热温度不宜超过400℃。

表4-3　马氏体钢焊接时的预热温度

（5）焊接参数应选用大电流，以减缓冷却速度。

（6）焊后缓冷。一般应缓冷到150～200℃。

3.铁素体不锈钢

（1）尽量采用小的热输入、窄焊道等焊接技术。

（2）焊接时将焊件预热100～150℃，含铬量越高，预热温度越高。

（3）焊丝的选用见表4-4。采用铬镍奥氏体不锈钢焊丝时，不用进行焊前预热和焊后热处理。

（4）避免连续施焊。多层焊时应控制层间温度高于150℃，采用小的焊接线能量。

（5）焊后进行回火处理，回火温度750～800℃，改善焊件的塑性，提高耐蚀性。回火后必须快冷，防止出现475℃脆性和σ相脆化。

表4-4　铁素体不锈钢氩弧焊焊丝