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奥氏体不锈钢的焊接特点及焊条选用

不锈钢是指主加元素Cr高于12%,能使钢处于钝化状态、又具有不锈钢特性的钢。

不锈钢根据其显微组织分为铁素体型、马氏体型、奥氏体型、奥氏体+铁素体型

和沉淀硬化型不锈钢。奥氏体不锈钢通常在常温下的组织为纯奥氏体,也有一些

为奥氏体+少量铁素体,这种少量铁素体有助于防止热裂纹。

一、奥氏体不锈钢的焊接特点:

1、容易出现热裂纹。

防止措施:(1)尽量使焊缝金属呈双相组织,铁素体的含量控制在3-5%以下。因为

铁素体能大量溶解有害的S、P杂质。（2）尽量选用碱性药皮的优质焊条,以限制

焊缝金属中S、P、C等的含量。

2、晶间腐蚀:根据贫铬理论,焊缝和热影响区在加热到450-850℃敏化温度区时

在晶界上析出碳化铬,造成贫铬的晶界,不足以抵抗腐蚀的程度。

防止措施:（1）采用低碳或超低碳的焊材,如A002等;采用含钛、铌等稳定化元

素的焊条,如A137、A132等。（2）由焊丝或焊条向焊缝熔入一定量的铁素体形成

元素,使焊缝金属成为奥氏体+铁素体的双相组织,(铁素体一般控制在4-12%)。

（3）减少焊接熔池过热,选用较小的焊接电流和较快的焊接速度,加快冷却速度。

（4）对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊件进行焊后稳定化退火处理

3、应力腐蚀开裂:应力腐蚀开裂是焊接接头在特定腐蚀环境下受拉伸应力作用时

所产生的延迟开裂现象。奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂是焊接接头比较

严重的失效形式,表现为无塑性变形的脆性破坏。

应力腐蚀开裂防止措施:(1)合理制定成形加工和组装工艺,尽可能减小冷作变形

度,避免强制组装,防止组装过程中造成各种伤痕(各种组装伤痕及电弧灼痕都会

成为SCC的裂源,易造成腐蚀坑)。(2)合理选择焊材:焊缝与母材应有良好的匹配,

不产生任何不良组织,如晶粒粗化及硬脆马氏体等;(3)采取合适的焊接工艺:保

证焊缝成形良好,不产生任何应力集中或点蚀的缺陷,如咬边等;采取合理的焊接

顺序,降低焊接残余应力水平;(4)消除应力处理:焊后热处理,如焊后完全退火或

退火;在难以实施热处理时采用焊后锤击或喷丸等。(5)生产管理措施:介质中杂

质的控制,如液氨介质中的O2、N2、H2O等;液化石油气中的H2S;氯化物溶液中

的O2、Fe3+、Cr6+等;防蚀处理:如涂层、衬里或阴极保护等;添加缓蚀剂。

4、焊缝金属的低温脆化:对于奥氏体不锈钢焊接接头,在低温使用时,焊缝金属的

塑韧性是关键问题。此时,焊缝组织中的铁素体的存在总是恶化低温韧性。

防止措施:通过选用纯奥氏体焊材和调整焊接工艺获得单一的奥氏体焊缝。

5、焊接接头的σ相脆化:焊件在经受一定时间的高温加热后会在焊缝中析出一

种脆性的σ相,导致整个接头脆化,塑性和韧性显著下降。σ相的析出温度范围

650-850℃。在高温加热过程中,σ相主要由铁素体转变而成。加热时间越长,σ

相析出越多。

防止措施:(1)限制焊缝金属中的铁素体含量(小于15%);采用超合金化焊接材料,

即高镍焊材。(2)采用小规范,以减小焊缝金属在高温下的停留时间;(3)对已析出

的σ相在条件允许时进行固溶处理,使σ相溶入奥氏体。

二、奥氏体不锈钢的焊条选用要点:

不锈钢主要用于耐腐蚀,但也用作耐热钢和低温钢。因此,在焊接不锈钢时,焊条

的性能必须与不锈钢的用途相符。不锈钢焊条必须根据母材和工作条件(包括工

作温度和接触介质等)来选用。

1、一般来说,焊条的选用可参照母材的材质,选用与母材成分相同或相近的焊条。

如:A102对应0Cr19Ni9;A137对应1Cr18Ni9Ti。

2、由于碳含量对不锈钢的抗腐蚀性能有很大的影响,因此,一般选用熔敷金属含

碳量不高于母材的不锈钢焊条。如316L必须选用A022焊条。

3、奥氏体不锈钢的焊缝金属应保证力学性能。可通过焊接工艺评定进行验证。

4、对于在高温工作的耐热不锈钢(奥氏体耐热钢),所选用的焊条主要应能满足焊

缝金属的抗热裂性能和焊接接头的高温性能。

(1)对Cr/Ni≥1的奥氏体耐热钢,如1Cr18Ni9Ti等,一般均采用奥氏体-铁素体不

锈钢焊条,以焊缝金属中含2-5%铁素体为宜。铁素体含量过低时,焊缝金属抗裂

性差;若过高,则在高温长期使用或热处理时易形成σ脆化相,造成裂纹。如A002、

A102、A137。

在某些特殊的应用场合,可能要求采用全奥氏体的焊缝金属时,可采用比如A402、

A407焊条等。

(2)对Cr/Ni1的稳定型奥氏体耐热钢,如Cr16Ni25Mo6等,一般应在保证焊缝金

属具有与