Q235-A钢板与1Cr18Ni9Ti钢板焊接工艺

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摘要：焊接q235-a1Cr18Ni9Ti钢板，一般是采用手工电弧焊的焊接方法。测试钢板的可焊性和力学性能，通过焊后对其进行检测知道达到产品质量要求。结果表明，异种钢的焊接工艺选择是符合要求的。

关键词：焊接；Q235-A；1cr18ni9ti；工艺

中图分类号：TU392.4 文献标识码：A 文章编号：

各种不锈钢有一百多种类型，广泛用于各个领域，最常见的厨房洗涤槽，锅架，门柄，甚至家具往往都是用不锈钢制造出来的。不锈钢作为特殊的焊接材料，以被人们熟悉，如今不锈钢氩弧焊以广泛被现代使用。2012年我们想采用手工电弧焊的方法来认证一下，低碳钢和奥氏体不锈钢两种钢材的可焊性，通过合理的焊接工艺及焊后的热处理，检查两种钢材能否达到满足构件的使用要求。

1 焊接性分析

不锈钢分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢，1cr18Ni9Ti是比较常见的不锈钢，归类于奥氏体不锈钢，它的平均碳含量0.1%，含铬量18%左右，平均镍含量为9%.铬钛合金元素在焊接时极易氧化烧损，它的应力腐蚀占湿态腐蚀事列的50%，期中18-8型和18-12mo型不锈钢设备应力腐蚀可占不锈钢应力腐蚀是列80%.晶间腐蚀不锈钢极危险的一种破坏形式。焊接时容易出现裂纹焊缝中容易产生气孔，熔合区塑性下降，出现淬硬组织；在熔合线附近被加热到1300℃以上部位受到敏化温度复加热在腐蚀中工作会发生刀状腐蚀；焊接过程中焊接变形大；焊条中焊芯电阻率大焊条容易发红。低碳钢由于含碳量低，其含碳量在0.25%以下，强度硬度不高，塑性好所以应用广泛。它淬火倾向小，焊缝和近缝区不易产生冷裂纹，焊前一般不需要预热，但对打厚度结构或在寒冷地区焊接时，需将焊件预热至100-150℃左右。镇静钢杂质很少，偏析很小，不易形成熔点共晶，所以对热裂纹不敏感，沸腾钢中硫磷等杂质多产生热裂纹的可能性要大一些。如果工艺选择不当，可能出现热影响区晶粒长大现象而且温度越高，热影响区高温停时间越长，则晶粒长大越严重。对焊接接电源没有特殊要求，可采用交直流弧焊机进行全位置焊接，工艺简单。

2 焊前准备

（1）焊机采用AX-320型直流弧焊机。X-320型直流弧焊机是利用电枢反应而获得陡降特性焊机空载电压为50-80伏特，工作电压30伏左右，电流调节范围45-320安培，当焊机空载时由于发电机无焊机电流通过不产生电枢反应，所以发电机空载电压高，便于引弧。

（2）Q235-A和1Cr18 Ni9Ti的化学分析，见表1。

表1 Q235-A和1Cr18 Ni9Ti的化学分析表

（3）焊接方法及焊条选择。手工电弧焊打底，填充，盖面的焊接方法。因为两种钢热导率高，线膨胀系数和化学成分等有较大的差异所以焊接接头的成分和性能的变化很复杂，焊接时的主要问题是焊缝容易产生脆性层这与母材的焊缝稀释作用有关，严格控制母材的熔合比使熔合比控制在30%以下，以提高焊缝抗裂性能，焊接时采用过渡层，即在低碳钢坡口表面，用含铬、镍量高的焊条堆焊一层奥氏体过渡层厚度为5-6毫米，然后焊接不锈钢与过渡层的焊缝，应选用大的焊接电流，增加熔池搅拌作用和熔池边缘金属的流动性，改善结晶条件使熔合区脆性的宽度变小，选用含镍量高的填充材料，如选用奥氏体化能力较强的焊条焊接时脆性层宽度将显著减小，若选用镍基焊条焊接时脆性层宽度会完全消失。另外由于低碳钢与不锈钢的线膨胀系数不同，会产生很大的热应力而导致焊缝剥离，所以焊接时最好选用线膨胀系数接近低碳钢的镍基焊条。选用E309-16(A302),E309-15(A307)焊条焊接，接头熔合线附近的马氏体组织宽度比用E347-15(A137)焊条小。

（4）坡口和接头形式。选择的坡口形式，坡口角度60℃，间隙为2-2.5毫米，反变形量3-4度，这也是经过试验总结出的结果。见图1。

图1坡口示意图

3 焊接工艺措施

（1）用短弧施焊，选用氧化性低的焊条，以稳定化元素Nb代替Ti参合金。使焊缝金属呈奥氏体加质量分数为5%铁素体的双向组织，可减少和防止热裂纹。

（2）焊前仔细清除待焊处油污锈垢。采用直流反接电源短弧、高速焊尽量减少摆动，焊接处应采用强冷措施减少焊接区450-850℃停留时间。

（3）焊后进行固熔化热处理（加热至1050-1100℃然后迅速冷却稳定奥氏体组织）防止产生晶间腐蚀。

（4）多层焊时，层间温度小于100℃每焊完一层焊缝应仔细清除焊渣与腐蚀介质接触的焊缝应最后施焊。严禁在焊接点以外引弧，引弧时要用引弧板，收弧时必须填满弧坑。

（5）含有NbTi等稳定元素的不锈钢，焊后进行稳定化处理（850-950℃保温2小时）。

（6）选用合适的焊接材料，可以减少热裂纹（如减少C S P 增加cr mo mn si 等元素）。

（7）母材焊材应严格保持低氢状态。

（8）合理选择焊接电流，焊接顺序及夹具钢性固定等措施，防止产生变形。

4 焊接

4.1确定焊接工艺参数，见表2。

表2焊接工艺参数

4.2焊条可在100-150℃范围内烘干，保温一小时左右随用随取。

4.3 焊接过程

4.3.1预热：一般低碳钢在温度不低于0 ℃时不预热，因为和不锈钢焊接为防止裂纹的产生，我们采取预热温度100-150℃。

4.3.2施焊过程

①用砂轮机打磨坡口，清理毛边，然后进行组对，其目的除锈除杂质，它们的存在对焊缝质量有影响易产生气孔夹渣等缺陷。

②施焊顺序。定位焊：将铁板对好间隙，两端点固，作反变形量夹在夹具上对其进行定位焊。打底焊：在定位焊缝始端坡口上10-15毫米处引弧然后沿直线运条至定位焊缝与坡口根相接处，以稍长的电弧（弧长均为3.5毫米）在该处摆动2-3个来回进行预热，当呈现“出汗”现象时，立即压低电弧弧长约2毫米，听到“噗噗”的电弧穿透坡口发出的声音，同时还看到坡口两侧，定位焊缝与坡口根部相接金属开始熔合，形成熔池并有熔孔，然后迅速熄弧在熔池将要凝固时，又在灭弧处引燃电弧，击穿、停顿、周而复始重复进行，这是采用一点击穿法，以减少母材的熔合比，焊条与母材焊接方向夹角为45-55度。

填充：对前一层焊缝仔细清渣，特别是死角处焊渣更要清理干净，防止夹焊渣。在距焊缝起始端10-15毫米处引弧，然后将电弧拉回到起始端施焊，焊条与焊接前进方向成75-85度夹角，月牙形或锯齿形运条，焊条摆动到坡口两侧的温度均衡，防止填充金属与母材交界处形成死角，焊条摆动时匀速保持铁水波纹平整过渡。最后一层填充应比母材表面低0.5-1.5毫米并且焊缝中心要凹而两边与母材交界处要高，使盖面焊接时，能看清坡口保证盖面焊缝边缘平直。盖面层：焊前仔细清除最后一层，填充与坡口两侧 夹角处及填充焊道间的焊渣，焊缝始端10-15毫米处引弧，拉回锯齿形运条，焊接电流比填充要小些，焊条摆动到坡口边缘时要稳住电弧并稍长停留，注意控制坡口边缘，使之熔化1-2毫米即可，控制弧长及摆动幅度，防止焊缝发生咬边缺陷。焊接速度要均匀一致，做到焊缝表面高低差符合技术要求，更换焊条前应向熔池稍填些液态金属然后迅速更换焊条，在弧坑前10-15毫米处引燃并将其引到弧坑处，划一个小圆圈预热弧坑待坑重新熔化形成熔池延伸进坡口两侧边缘各1-2毫米时即可进行正常焊接，接头的位置很重要，如果接头部位离弧坑较远偏后，盖面接头的焊缝就偏高，如果接头部位离弧坑较近偏前时在盖面层焊缝接头部位会造成脱节，所以要适当掌握接头的部位。

4.4.3 焊接注意事项

（1）施焊过程中要保持层间温度100 ℃左右。施焊要控制基材的熔化量，只要它能熔合就行，否则易产生裂纹。

（2）采用过渡层过渡段焊接。

（3）焊接过程中断或收尾时，必须仔细填满弧坑要防止焊缝冷作硬化。

5结束语

通过以上焊接工艺进行焊接后，对焊缝进行了射线、超声波、拉伸试验，未发现较大缺陷，基本达到性能要求，证明异种钢之间焊接是可行的。

参考文献：

（1）刘云龙.焊工技师手册[M].北京：机械工业出版社，1998.