不锈钢焊接特性：奥氏体、马氏体、铁素体的比热容和热导率的差异产生的影响

（一）不锈钢的分类

不锈钢中的主要合金元素是铬（Cr），当[w（Cr）]（含铬量）＞12%时，铬比铁优先与氧化合，并在钢的表面形成一层致密的氧化膜，氧化膜可以提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性能。只在空气、水及蒸汽中具有不腐蚀、不生锈的不锈钢是普通不锈钢；在不锈钢中加入Ni、Mn等元素，使钢材能抵抗某些酸性、碱性、及其他化学介质侵蚀的不锈钢是耐腐蚀不锈钢；在不锈钢中加入一定量的Si、Al等合金元素，可以提高不锈钢在高温下的抗氧化性和高温强度的不锈钢是耐热不锈钢。

1.按化学成分分类

（1）铬不锈钢 12Cr13^[1]（1Cr13）、10Cr17（1Cr17）等。

（2）铬镍不锈钢 12Cr18Ni9（1Cr18Ni9）、14Cr23Ni18（1Cr23Ni18）等。

2.按室温金相组织分类

（1）奥氏体型不锈钢 在钢中加入w（Cr）为18%，w（Ni）为8%～10%时，钢中便有了稳定的奥氏体组织，这种钢就是奥氏体型不锈钢。该钢无磁性，具有良好的耐蚀性、塑性、高温性能和焊接性，焊接时一般不需要采取特殊的焊接工艺措施，虽然经淬火也不会硬化，但经冷加工后，钢材表面有加工硬化性。属于这类钢的牌号有12Cr17Ni7（1Cr17Ni7）、12Cr18Ni9（1Cr18Ni9）、06Cr25Ni20（0Cr25Ni20）等，现实中应用最多的是：12Cr17Ni7（1Cr17Ni7）、12Cr18Ni9（1Cr18Ni9）、06Cr25Ni20（0Cr25Ni20）等不锈钢。

（2）马氏体型不锈钢 这种钢除了含有较高的铬外[w（Cr）为11.5%～18%]，还含有较高的碳[w（C）为0.1%～0.5%]，室温下钢的金相组织是马氏体，具有淬硬性，提高了钢的强度和硬度，属于这类钢的牌号有20Cr13（2Cr13）、30Cr13（3Cr13）、14Cr17Ni2（1Cr17Ni2）等，现实中应用最多的是20Cr13（2Cr13）、14Cr17Ni2（1Cr17Ni2）等不锈钢。

（3）铁素体型不锈钢 室温下的金相组织为铁素体，w（Cr）为13%～30%，含碳量很低，其w（C）为0.15%以下，经过淬火也不会硬化，具有良好的热加工性和冷加工性，属于这类钢的牌号有10Cr17（1Cr17）、06Cr13AI（0Cr13AI）、10Cr17Mo（1Cr17Mo）等，现实中应用最多的是10Cr17（1Cr17）、10Cr17Mo（1Cr17Mo）等不锈钢。

（4）奥氏体-铁素体型不锈钢 这种不锈钢室温下的金相组织为奥氏体+铁素体，铁素体的体积分数小于10%，它是在奥氏体钢的基础上发展的钢种，这种钢与含碳量相同的奥氏体型不锈钢相比，具有较小的晶间腐蚀倾向和较高的力学性能，并且韧性比铁素体型不锈钢好。当铁素体的体积分数在30%～60%时，该类钢还具有特殊抗点蚀、抗应力腐蚀性能。从金相组织上分类，属于典型的双相不锈钢。属于这类钢的牌号有14Cr18Ni11Si4AlTi（1Cr18Ni11Si4AlTi）、12Cr21Ni5Ti（1Cr21Ni5Ti）钢等。

（5）沉淀硬化型不锈钢 这种钢有很好的成形性能和良好的焊接性，属于这类钢的牌号有07Cr17Ni7Al（0Cr17Ni7Al）、07Cr15Ni7Mo2Al（0Cr15Ni7Mo2Al）、05Cr17Ni4Cu4Nb（0Cr17Ni4Cu4Nb）钢等。

3.按用途分类

（1）不锈钢 包括高铬钢（Cr13之类）、铬镍钢（12Cr18Ni9、12Cr17Ni7之类）等。这些不锈钢主要用于有浸蚀性的化学介质（主要是各类酸），要求能耐腐蚀，对强度要求不高的工况。

（2）热稳定钢 主要是用于高温下要求抗氧化或耐气体介质腐蚀的一类钢，也称为抗氧化不起皮钢，对高温强度并无特别要求。常用的钢种有铬镍钢，如06Cr25Ni20、高铬钢，如10Cr17等。

（3）热强钢 热强钢在高温下既要能抗氧化或耐气体介质腐蚀，又必须具有一定的高温强度。常用的钢种有高铬镍钢，如07Cr19Ni11Ti（1Cr18Ni11Ti），以及多元合金化的以12Cr12（1Cr12）为基础的马氏体型钢也可用来做热强钢。

（二）不锈钢的物理性能

1）奥氏体型不锈钢的线胀系数比碳钢大50%，只有马氏体型不锈钢和铁素体型不锈钢的线胀系数与碳钢大体相等。

2）不锈钢的电阻率高，奥氏体型不锈钢的电阻率是碳钢的5倍。

3）不锈钢的热导率低于碳钢，奥氏体型不锈钢的热导率约为碳钢的1/3。

4）奥氏体型不锈钢的密度大于碳钢，马氏体型不锈钢和铁素体型不锈钢的密度比碳钢稍小。

5）奥氏体型不锈钢没有磁性，马氏体型不锈钢和铁素体型不锈钢有磁性。

6）奥氏体型不锈钢、马氏体型不锈钢比热容与碳钢相差不大，而只有铁素体型不锈钢的比热容比碳钢要小一些。

（三）奥氏体型不锈钢的焊接性

1.焊接接头的热裂纹

奥氏体型不锈钢焊接时，在焊缝及近缝区都可以见到热裂纹，但是，最常见的是焊缝凝固裂纹，有时也以液化裂纹形式出现在近缝区。其中，25-20型高镍[一般w（Ni）＞15%]奥氏体型耐热钢的焊缝产生凝固裂纹倾向比18-8型类钢大得多，而且含镍量越高，产生裂纹的倾向也越大，并且越不容易控制。

（1）奥氏体型不锈钢焊接时热裂纹产生的原因如下：

1）奥氏体型不锈钢焊接时，容易形成方向性较强的柱状晶焊缝组织，有利于有害杂质的偏析，促使形成晶间液态夹层并产生焊缝凝固裂纹。

2）奥氏体型不锈钢的热导率小而线胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，焊接接头在冷却过程中，可以形成较大的拉应力，焊缝金属在凝固过程中存在较大的拉应力，这是产生凝固裂纹的必要条件。

3）奥氏体型不锈钢及其焊缝的合金较复杂，不仅P、S、Sn、Sb元素之类的杂质可以形成易熔夹层，有些合金元素因溶解度有限，也能形成有害的易熔夹层。

（2）防止奥氏体型不锈钢焊接热裂纹的措施如下：

1）严格限制有害杂质：严格限制P、S杂质含量对18-8型钢防止热裂纹的产生很有效；对25-20型钢也有一定的效果，但不理想。

2）尽可能避免形成单相奥氏体组织：焊缝组织如果是奥氏体+铁素体的双相组织时，就不容易产生低熔点杂质偏析，由此可减少热裂纹产生。但双相组织中铁素体的体积分数不宜超过5%，否则，会产生σ相而脆化。

3）适当调整合金成分：在不适宜采用双相组织焊缝时，必须在焊接过程中，进行合理的合金化。适当提高奥氏体化元素Mn、C、N的含量，可以明显地改善单相奥氏体焊缝的抗裂性。必须注意的是，当w（Mn）＞4%～6%时，产生热裂纹倾向最小，当w（Mn）＞7%时，热裂纹倾向反而有增大趋势。

4）尽量减小焊缝的过热：在选择焊接参数时，尽量减小熔池过热，避免焊缝形成粗大柱状晶，采用小热输入、快速焊，小截面焊道对提高焊缝抗热裂性是有益的。

5）选择适当焊条药皮类型：低氢型药皮焊条可以使焊缝晶粒细化，减少杂质偏析，提高抗裂性。不利的因素是随着含碳量的增加，焊接接头的耐腐蚀性能将下降。

2.焊接接头的晶间腐蚀

沿焊缝金属晶粒边界发生的腐蚀破坏现象称为晶间腐蚀。这类腐蚀发生以后，有时从外观不易被发现，但由于晶界区因腐蚀已遭到破坏，晶粒间的结合强度几乎完全丧失。腐蚀深度较大的可以失去金属声，焊件因有效承载面积减小而导致过载断裂。受腐蚀严重的不锈钢甚至形成为粉末状，从焊件上脱落下来，这种腐蚀危害极大。

（1）奥氏体型不锈钢晶间腐蚀的机理

奥氏体型不锈钢在450～850℃温度区停留一段时间后，则在晶界处会析出碳化铬（Cr₂₃C₆），其中铬主要来自晶粒表层，当w（Cr）＜12%时，在内部的铬来不及补充而使晶界的晶粒表层的含铬量下降形成贫铬区，在强腐蚀介质作用下，晶界贫铬区受到腐蚀而形成晶间腐蚀。受到晶间腐蚀的不锈钢在表面上没有明显的变化，受到外力作用后，会沿晶界断裂，这是不锈钢最危险的一种破坏形式。

（2）防止和减小奥氏体不锈钢晶间腐蚀的措施

1）采用小电流，快速焊，短弧焊，焊条不作横向摆动，减小焊缝在高温停留时间；为了加快焊接接头的冷却速度，减小焊接热影响区，可以给焊缝采取强制性冷却措施（如，用铜垫板、水冷等）；多层焊时，要控制好层间温度（前一道焊缝冷却到60℃以下再焊第二道焊缝）。

2）选择超低碳[w（C）≤0.03%]焊条，或用含有Ti或Nb等稳定元素的不锈钢焊条。

3）先焊接不与腐蚀介质接触的非工作面焊缝，与腐蚀介质接触的工作面焊缝最后焊接。

4）焊后进行固溶处理，把焊件加热至1050～1150℃后进行淬火处理，使晶界上的Cr₂₃C₆溶入晶粒内部，形成均匀的奥氏体组织。

5）对于奥氏体型不锈钢焊缝金属，一般希望铁素体δ相的体积分数为4%～12%比较适宜，实践证明，体积分数为5%的铁素体δ相是可以获得比较满意的耐晶间腐蚀性能的，焊接生产中常用的18-8型不锈钢焊条，就是出于这一要求而研制的。

3.焊接接头的应力腐蚀

（1）奥氏体型不锈钢应力腐蚀的机理 奥氏体型不锈钢由于热导性差、线胀系数大，焊接过程中在约束焊接变形时，会产生较大的残留应力。众所周知，拉应力的存在是应力腐蚀开裂不可缺少的重要条件，而焊接残留应力所引起的应力腐蚀开裂事例约占全部应力腐蚀开裂事例的60%以上。

1）应力条件：应力腐蚀对应力有选择性，通常压应力是不会引起应力腐蚀开裂的，只有在拉应力的作用下才会导致应力腐蚀裂纹开裂。

2）材料条件：一般情况下，纯金属不会产生应力腐蚀，应力腐蚀大多发生在合金中（含各种杂质的工业纯金属，也属于合金），在晶界上的合金元素偏析是引起晶间型开裂应力腐蚀的重要因素之一。

3）介质的影响：应力腐蚀的最大特点是腐蚀介质与材料组合上有选择性，在特定组合以外的条件下不会产生应力腐蚀。如奥氏体型不锈钢在Cl^-环境中的应力腐蚀，不仅与溶液中的Cl^-离子浓度有关，而且还与溶液中的含氧量有关。当溶液中的Cl^-离子浓度很高而含氧量很少，或者Cl^-离子浓度较低而氧含量较高时，都不会引起奥氏体不锈钢应力腐蚀。

Cr-Ni奥氏体型不锈钢由于所处的腐蚀介质不同，其应力腐蚀开裂形式也不同，可以呈晶间开裂形式、也可以呈穿晶开裂形式、或者穿晶与沿晶混合开裂形式。

（2）控制应力腐蚀的措施

1）降低焊接残留应力：焊接施工中，在尽量消除应力集中源和减小焊接应力外，焊后消除应力处理也是非常重要的。

2）合理调整焊缝成分：在奥氏体型不锈钢中增加铁素体含量，使铁素体组织在奥氏体组织中起到阻碍裂纹的发展，从而提高其耐应力腐蚀的能力（铁素体的体积分数不宜超过60%，否则，将使不锈钢性能下降）。

4.焊接接头的脆化

奥氏体型不锈钢在高温下持续加热的过程中，就会形成一种以Fe-Cr为主、成分不定的金属间化合物，即σ相，σ相性能硬脆而无磁性，并且分布在晶界处，使奥氏体型不锈钢因冲击韧度大大下降而脆化。实践表明，σ相的析出温度为650～850℃。常用的12Cr18Ni9（1Cr18Ni9）钢在700～800℃温度下，06Cr25Ni20（0Cr25Ni20）钢在800～850℃温度下，σ相析出的敏感性最大。以上两类钢在低于σ相的析出温度时，σ相的析出速度要缓慢得多；在高于σ相析出温度时，σ相将不再析出。在高温加热过程中，如伴有塑性变形或施加应力，就将大大加速σ相的析出。

σ相对奥氏体型不锈钢性能最明显的影响就是促使缺口冲击韧度急剧下降。此外，σ相对奥氏体型不锈钢抗高温氧化、蠕变强度也产生一定的有害影响。

为了消除已经生成的σ相，恢复焊接接头冲击韧度，焊后可以把焊接接头加热到1000～1050℃，然后快速冷却。

5.焊接变形与收缩

奥氏体型不锈钢的热导率小而线胀系数大，在自由状态下焊接时，容易产生较大的焊接变形。

（四）奥氏体型不锈钢的焊接工艺

1.奥氏体型不锈钢的焊接工艺特点

（1）焊接热输入要小 奥氏体型不锈钢焊接过程中，为了缩小高温停留时间，加快冷却速度，采用小的热输入，短弧快速焊，不仅能防止晶间腐蚀，而且还能减小焊接变形。

（2）焊接操作正确 焊接过程中，焊条不作横向摆动，直线形运条，每道焊缝不宜过宽，焊缝宽度应小于焊条直径的3倍。

（3）快速冷却 为了防止晶间腐蚀，奥氏体型不锈钢焊后可采取强制性冷却措施，如，采用铜垫板和用水冷却等。

（4）焊前预热和后热处理 为了防止焊后冷却速度降低，奥氏体型不锈钢焊前不进行预热，焊后不采取后热工艺措施。多层多道焊时，其层间温度应低于60℃。

2.焊后热处理

焊后一般不进行热处理，只是在有应力腐蚀开裂倾向时，进行消除应力退火处理，退火温度的选择，可根据设计要求在低于350℃退火或者在高于850℃进行退火处理。热处理前，必须将钢材表面的油脂洗净，以免加热时产生渗碳现象。当在800～900℃以上温度进行加热消除应力处理时，850℃以下升温要缓慢，在850℃以上的升温速度要快，以免焊缝晶粒受热长大。

3.焊后表面处理

奥氏体型不锈钢焊后进行表面处理，可以增加不锈钢的耐蚀性，主要处理方法如下：

（1）表面抛光处理 不锈钢光滑的表面，能产生一层致密而均匀的氧化膜，保护内部的金属不再受到氧化和腐蚀，所以，焊后应对不锈钢表面的凹痕、刻痕、污点、粗糙点和焊接飞溅等进行表面抛光处理。

（2）表面钝化处理 为增加不锈钢焊后的耐腐蚀性，把在它表面人工形成一层起保护作用的氧化膜工艺措施称为表面钝化处理。钝化处理的工艺流程如下：表面清理和修补→酸洗→水洗和中和→钝化→水洗和吹干。

1）表面清理和修补：用手提砂轮将焊接飞溅、焊瘤磨光，再将表面损伤处修好。

2）酸洗：用酸洗液或酸膏去除经热加工和焊接高温所形成的氧化皮。

3）水洗和中和：经酸洗的焊件，用清水冲洗干净。

4）钝化：在焊件表面用钝化液擦拭一遍，停留1h后。

5）水洗和吹干：用清水冲洗，再用布仔细擦洗，最后再用热水冲洗干净并吹干。

（五）焊接工艺方法的选择

奥氏体型不锈钢有优良的焊接性，可以采用焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、埋弧焊和等离子弧焊等焊接。最常用的是焊条电弧焊和氩弧焊。

1.焊条电弧焊

（1）焊条的选择 焊条的选用应根据焊件的化学成分来考虑，焊条的化学成分类型尽量与母材相近，焊条的含碳量不要高于母材，铬镍的含量应不低于母材。奥氏体型不锈钢焊接时焊条的选用见表1-11。不锈钢焊条药皮分为如下三类：

1）焊条药皮类型代号为15的焊条，通常为碱性焊条。焊接电弧不够稳定，飞溅较多，脱渣性稍差，焊缝外观容易形成凸形，可以进行全位置焊接，焊波粗糙，只适用直流反接电源。焊条金属抗裂性好，适用于焊接刚度较大、中板以上的焊接结构。

2）焊条药皮类型代号为16的焊条，药皮可以是碱性的，也可以是钛型的或钛钙型的。焊接工艺性良好，电弧柔软，焊接飞溅少，焊缝光滑、美观，熔深稍浅，可使用交流或直流电源进行全位置焊接，由于不锈钢焊条钢芯电阻大，交流电源焊接时，焊条药皮容易发红、开裂，使后半根焊条工艺性能恶化，因此，最好不用交流电源。

表1-11 奥氏体不锈钢焊接时焊条的选用

3）焊条药皮类型代号为17的焊条，它是焊条药皮类型代号为16的变型，可以使用交流或直流电源进行全位置焊接。这类焊条熔滴以渣壁过渡为主，比药皮类型代号为16的焊条焊缝成形更好，焊波更细密、圆滑和扁平，横角焊焊缝的形状呈凹形，立角焊焊缝是由下向上焊接时，熔渣凝固较慢，焊条要作轻微摆动，加速熔池冷却速度，使焊缝形成合适的形状，因此，角焊缝的最小尺寸，比药皮类型为16的焊条焊接的角焊缝大一些。与药皮类型代号为16的焊条相比：熔化系数提高20%以上，焊接过程中，焊条药皮不发红、减少了焊条头的损失，并且提高了熔敷效率，是目前国内外大力发展、推广的一种焊条。

（2）焊接参数的选择 采用直流反接电源。为了防止热影响区晶粒长大及碳化物析出，应严格控制多层焊的层间温度＜60℃和小的焊接热输入，由于不锈钢焊条的电阻大，焊接过程药皮容易发红而失去保护作用，焊接电流要比碳钢焊接时小20%左右。奥氏体型不锈钢焊接时焊接电流的选择见表1-12。(www.xing528.com)

表1-12 奥氏体型不锈钢焊接时焊接电流的选择

（3）焊接操作技术 奥氏体型不锈钢焊接过程中，采用小电流、短弧、快速、焊条不作横向摆动。为了加快焊缝冷却速度，减少焊缝在450～850℃停留时间，可以采取强制性冷却措施，如用水冷却焊缝。

焊接开始时，不要在坡口之外的焊件上直接引弧，要用引弧板，收弧时要填满弧坑。与腐蚀介质接触的焊缝，为了防止因多次焊接热循环使其过热而产生晶间腐蚀，应该最后焊接。

（4）焊接生产注意事项

1）奥氏体型不锈钢的焊缝金属性能，对化学成分的变动有很大的敏感性，为保证焊缝金属成分的稳定，必须保证有稳定的熔合比，也就是必须设法保证焊接参数的稳定性。

2）钢材的表面避免碰撞和摩擦损伤，划线下料时不要打样冲眼和用划针划线，以免损失不锈钢的耐蚀性。

3）焊缝根部接触腐蚀介质时，要保证背面焊缝焊透，禁止使用金属垫板。

4）焊接地线电缆卡头，在焊件上要卡紧，防止在焊接过程中出现引弧或过烧现象。为避免焊接飞溅损伤不锈钢表面，在坡口及其两侧刷涂石灰水或防飞溅剂。

5）焊缝交接处要错开，不要出现十字交接型焊缝。

6）钢材的储存及运输，要与一般的结构钢分开，以免不锈钢被铁锈污染。

7）尽量用机械加工或等离子弧切割下料，避免用碳弧切割。

8）钢材的矫正不得用铁锤敲击，以免破坏不锈钢表面的保护膜。

9）容器封头等零件最好冷压成形，如热压成形时，应检查耐蚀性的变化，并且做相应的热处理。奥氏体型不锈钢焊后不能用火焰矫正变形而只能采用机械矫正。

10）焊接前后需要进行热处理时，加热前必须把钢材表面的油脂洗净，以免在加热时产生渗碳现象。

2.埋弧焊

奥氏体型不锈钢含有较高的容易氧化元素如Ti、Cr等，当采用普通焊剂进行埋弧焊时，焊丝中的这些元素将被严重氧化和烧损，同时还形成与焊缝表面牢固结合的渣壳，恶化了脱渣性，使焊缝金属的力学性能、耐蚀性能降低，为了保证焊缝金属各项性能基本等同焊件母材的相应指标，必须保证焊缝金属的主要合金成分与母材的成分相匹配。

（1）焊接材料的选择

1）焊剂的选择：奥氏体型不锈钢埋弧焊时，应选用无锰中硅中氟焊剂、低锰低硅高氟焊剂、无锰低硅高氟焊剂，如HJ150、HJ151、HJ151Nb、HJ172等。

对于耐蚀性要求较低的焊接接头，可以选择低锰高硅中氟焊剂，如HJ260。

烧结焊剂具有焊缝金属成分稳定、易于控制、脱渣容易、工艺性能良好等优点，在奥氏体型不锈钢埋弧焊中已逐渐推广。

2）焊丝的选择：奥氏体型不锈钢用焊丝选择原则是：在没有裂纹的前提下，保证焊缝金属的耐腐蚀性能达到设计要求，保证焊缝金属的力学性能与母材基本相当或略高，应尽量保证焊缝金属合金成分与母材成分一致或相近。在不影响耐腐蚀性能的前提下，希望焊缝中含有一定数量的铁素体，这样既能保证良好的抗裂性能，又能有良好的耐腐蚀性能。但在某些特殊介质（尿素）中，奥氏体型不锈钢焊件中，要限制焊缝金属内铁素体的体积分数不得超过5%，以防止在使用过程中铁素体发生脆性转变。常用的奥氏体型不锈钢埋弧焊用焊接材料见表1-13。

表1-13 常用的奥氏体型不锈钢埋弧焊用焊接材料

注：表中括号外钢材牌号摘自GB/T 20878—2007标准，括号内牌号为其对应的旧牌号，下同。

（2）焊接参数的选择 奥氏体型不锈钢埋弧焊焊接参数主要有焊接电流I、电弧电压U、焊接速度v和焊丝伸出长度L等，焊接参数选择总的原则是：选用小的焊接热输入、小的焊接电流、较高的焊接速度及与其相配的电弧电压。奥氏体型不锈钢薄板加铜垫板埋弧焊的焊接参数见表1-14。奥氏体型不锈钢焊剂垫上双面焊的焊接参数见表1-15。

表1-14 奥氏体型不锈钢薄板加铜垫板埋弧焊的焊接参数

注：坡口为Ⅰ型。

表1-15 奥氏体型不锈钢焊剂垫上双面焊的焊接参数

（3）焊接操作技术 焊丝伸出导电嘴外长度不要过长，焊丝直径为2～3mm时，焊丝伸出长度不应超过20～30mm，以免在焊接过程中发红影响焊接质量。焊接过程中，导电嘴要经常更换，以保证焊接电流的稳定；10mm以下的薄板进行单面焊接时，背面的铜垫板要夹紧和压紧，以防止在焊接过程中产生变形，影响焊缝背面成形质量；厚板开坡口焊接时，采用窄焊道多层焊接技术时，应仔细清渣层间，并控制好层间温度，最好不要超过60℃。焊接地线铜质导电端头用弹簧夹夹紧，防止因接触不良而影响焊接电流的稳定；与腐蚀介质接触的焊缝需最后焊接。

（4）焊接生产注意事项

1）奥氏体型不锈钢可以采用等离子弧切割下料，切割后用机械加工的方法去除切割边缘的热影响区；如果用冲剪方法下料，则加工硬化带也要用机械加工方法去除。

2）所有的焊接坡口都应用机械加工的方法制备，焊接前用丙酮仔细擦洗待焊处的油、污、垢。

3）焊丝表面用丙酮脱脂，焊丝送给轮、焊丝校正轮焊前也应清洗干净。

4）与奥氏体型不锈钢待焊处接触的工装、夹具表面，都应采用铜垫板，防止碳钢器具的表面铁离子粘附在不锈钢表面，导致该部位耐腐蚀性能降低。

5）焊剂焊前应进行烘干，烘干温度为250～300℃，保温2～3h。

6）奥氏体型不锈钢焊丝，是已经加工硬化的焊丝时，焊前应进行退火软化处理，退火软化温度为900～1000℃。

7）奥氏体型不锈钢焊前进行组装、定位焊，定位焊焊缝长度见表1-16。

表1-16 奥氏体型不锈钢定位焊焊缝的长度和间距 （单位：mm）

3.钨极氩弧焊（TIG焊）

钨极氩弧焊适用于8mm以下的板结构焊接，特别适宜3mm以下的薄板焊接，以及ϕ60mm以下管子焊接、大直径管子的打底焊。

（1）焊接材料的选择

1）钨极：常用的钨极有纯钨极、钍钨极及铈钨极。

①纯钨极价格比较便宜，焊接电弧稳定，但不足之处是空载电压较高，导电性能差、承载电流能力小、引弧性能差，使用寿命短。

②钍钨极：比纯钨极降低了空载电压，改善了引弧、稳弧性能，增大了焊接电流承载能力，但有微量放射性。

③铈钨极。比钍钨极更容易引弧，电极损耗更小，放射剂量也低得多，目前应用广泛。

2）氩气：奥氏体型不锈钢焊接时，要求氩气的纯度（体积分数）较高（大于等于99.7%）。

3）焊丝：奥氏体型不锈钢用焊丝的选择原则是，在没有裂纹的前提下，保证焊缝金属的耐腐蚀性能达到设计要求，保证焊缝金属的力学性能与母材基本相当或略高，尽量保证焊缝金属合金成分与母材成分一致或相近。在不影响耐腐蚀性能的前提下，希望焊缝中含有一定数量的铁素体，这样既能保证良好的抗裂性能、又能有良好的耐腐蚀性能。但在某些特殊介质（尿素）中，在奥氏体焊件中，要限制焊缝金属内铁素体的体积分数不得超过5%，以防止在使用过程中铁素体发生脆性转变。奥氏体型不锈钢钨极氩弧焊（TIG焊）用焊丝选择见表1-17。

表1-17 奥氏体型不锈钢钨极氩弧焊（TIG焊）用焊丝的选择

（2）焊接参数的选择 由于焊接参数对奥氏体型不锈钢焊缝金属的合金成分有一定的影响，钢中的Cr、Nb、Ti等合金元素对氧的亲和力较高，为了避免这些元素在焊接过程中被氧化，防止不锈钢特有性能的降低，所以，要求选用较低的焊接热输入，即较低的焊接电流、电弧电压和较高的焊接速度焊接。常用的奥氏体型不锈钢钨极氩弧焊（TIG焊）的焊接参数见表1-18。

（3）焊接操作技术

1）引弧：正规生产常采用高频引弧法或高频脉冲引弧法引弧。引弧时，提前5～10s送气，以便吹尽送气管中的空气，保护好焊接过程熔池中的合金元素不被氧化。引弧时，钨极与焊件保持3～5mm距离，按下控制开关，此时，在高频高压作用下，击穿间隙、焊接电弧被引燃。

表1-18 常用的奥氏体型不锈钢钨极氩弧焊（TIG焊）的焊接参数

（续）

2）注意保持焊接电弧的适宜长度：焊接过程中，氩气的挺度稍差一些，弧长就会控制不好，从而降低保护效果。

3）控制好填丝：焊接过程中，掌握好填丝角度和焊丝填充位置。填丝时，焊丝不要触及钨极以免污染电极。焊丝在焊接过程中的运动，不要离开氩气保护区，避免高温焊丝端头被空气氧化。

（4）焊接生产注意事项

1）室外焊接时，在电弧周围要有防风措施，防止风力破坏氩气保护罩，影响奥氏体型不锈钢的焊接质量。

2）不要在焊件上随便引弧，引弧应在铜垫板上进行，铜垫板要紧临焊缝起始处。

4.熔化极氩弧焊（MIG焊）

采用熔化极氩弧焊焊接奥氏体型不锈钢，则焊缝成形很差，焊缝高而窄，所以这种焊接方法应用不广泛。但是，通过采用混合气体，外加脉冲电流，即可得到焊接过程稳定、焊丝熔化速度较快、电弧热量集中的焊接效果。通常有三种焊接方法：

（1）短路过渡MIG焊 短路过渡是指焊丝端部的熔滴与熔池短路接触，由于强烈的过热和磁收缩作用，使熔滴爆断，达到直接向熔池过渡的形式。所用保护气体成分（体积分数）为：Ar+O₂（1%～5%）或Ar+CO₂（5%～25%）的混合气体，用于焊接3mm以下的薄板，焊缝为1层。奥氏体型不锈钢短路过渡MIG焊的焊接参数见表1-19。

表1-19 奥氏体型不锈钢短路过渡MIG焊的焊接参数

（续）

（2）脉冲MIG焊 使用小于临界电流的平均电流值焊接，可通过调整脉冲参数控制焊缝成形，细化焊缝组织和改善焊缝抗裂性能。常用ϕ1.6mm以下焊丝焊接。奥氏体型不锈钢脉冲MIG焊的焊接参数见表1-20。

表1-20 奥氏体型不锈钢脉冲MIG焊的焊接参数

（3）喷射过渡MIG焊 喷射过渡MIG焊是指焊接过程中，熔滴呈细小的颗粒，沿着焊丝铅笔尖状的端头，以喷射状态快速通过电弧空间向焊缝熔池过渡的形式。所用保护气体成分（体积分数）为：Ar+O₂（1%～2%）或Ar+CO₂（5%～10%）的混合气体。奥氏体型不锈钢喷射过渡MIG焊的焊接参数见表1-21。

表1-21 奥氏体型不锈钢喷射过渡MIG焊的焊接参数

注：括号内的数字是双面焊接时，每面的焊接层数。

5.等离子弧焊

用等离子弧焊在开I形坡口的情况下，可以单面焊接8～10mm厚的奥氏体不锈钢板一次成形，而且焊接性能良好。但焊接过程中需要特别注意如下问题：

1）尽量缩小在450～850℃温度区间的停留时间，防止焊接接头产生晶间腐蚀。所以，等离子弧焊焊接过程中，要用高速度、小电流的小热输入焊接。

2）由于不锈钢的线胀系数较大，焊接过程容易产生变形。焊接1mm以下的薄板材时，要进行适当的装夹，防止焊接变形的产生。

3）为防止弧坑裂纹和引弧气孔的产生，焊接过程应采取引弧时，焊接电流递增，收弧时焊接电流递减的工艺措施。

4）与腐蚀介质接触的焊缝最后施焊。

5）焊前仔细清除待焊处两侧各20～30mm范围内的油、污、垢。