大庆石化总厂机械厂（163711）

    我厂以前焊接奥氏体不锈钢压力容器采取的方法是手工电弧焊，该方法焊缝成形不美观，焊缝易夹渣，焊接质量难保证，且工作效率低。而一些压力容器制造厂家采用埋弧自动焊焊接奥氏体不锈钢压力容器，焊缝成形美观，焊接质量好，且大大提高了工作效率，但焊材、焊缝稀释率以及焊接工艺参数是影响焊接质量的主要因素。本文通过焊接工艺试验，研究焊缝力学性能和焊接工艺参数，为奥氏体不锈钢埋弧自动焊在我厂压力容器制造中的应用提供了依据。

1 焊接工艺试验
1.1 试验材料
    采用两块20 mm 厚的 0Cr19Ni9奥氏体不锈钢试板，尺寸为 1000 mm x 150  mm x 20 mm，采用 Φ3.0 mm的H0Cr21Ni10焊丝和SJ－601焊剂。
1.2 焊前准备
    试板开不对称X形坡口。坡口形式见图1。焊前坡口及其两侧各50 mm范围内先用电动不锈钢丝刷除去表面杂质，露出金属光泽，然后再用丙酮擦洗，除去油脂，并涂白垩粉，以防止焊接飞溅。

1.3 焊接参数
    焊接时层间温度不大于150℃，直流正接，其它焊接参数见表1。

2 试验结果与讨论
2.1 焊接质量检验
    对焊接接头外表面观察，焊缝呈银白色和淡黄色的金属光泽，属于良好的保护等级。经宏观检查和X射线无损探伤证明，焊缝截面丰满，余高合理，未发现气孔、未熔合及未焊透等缺陷。焊前无须预热，焊后未发现焊接热裂纹，表明焊接接头质量合格。
2.2 焊接接头的力学性能
    本文测试的奥氏体不锈钢母材和焊接接头试样的力学性能列于表2。可见，0Cr19Ni9奥氏体不锈钢采用埋弧自动焊焊接的接头具有优良的综合性能。

2.3 接头的显微金相组织
    0Cr19Ni9奥氏体不锈钢埋弧自动焊对接接头的显微金相组织如图2所示。可见，焊缝组织为枝晶状奥氏体（图2a），过热区为奥氏体＋铁素体（带状）（图2b）。

    焊缝中δ相的有利作用，一方面可打乱单一奥氏体柱状晶的方向性，从而避兔贫Cr层贯穿于晶粒之间，构成腐蚀介质的集中通道；另一方面δ相富Cr，且Cr在δ相易扩散，碳化铬可优先在δ相内部边缘沉淀，并由于供Cr条件好，不会在奥氏体晶粒表层形成贫Cr层。因此，δ相的存在有利于提高焊缝区的抗晶间腐蚀性能。
    控制母材焊缝的稀释率是奥氏体不锈钢埋弧自动焊一个重要的技术问题。采用本文给出的工艺进行焊接，焊接接头可获得较理想的金相组织。埋弧自动焊时母材稀释率的变化范围相当宽（10％－75％），这就对焊缝金属的成分产生重大影响，它亦关系到焊缝组织中铁素体含量的控制，以防止奥氏体不锈钢接头在高温长期运行过程中δ相脆化。另外，埋弧自动焊时，钢板背面焊接接头两侧各100 mm处用胶管通风冷却。这是因为，焊接接头中的铁素体含量取决于焊缝的冷却速度，冷却愈缓慢，铁素体含量愈高。因此，奥氏体不锈钢埋弧自动焊时，要控制层间温度，最好不超过150℃，同时采取通风进行适当的强制冷却。
2.4 接头的晶间腐蚀
    焊接接头的晶间腐蚀试验为硫酸＋硫酸铜＋铜屑法，试样3件经腐蚀后，冷弯180度均无裂纹，按GB4334.5－84试验评定为合格。

3 结  论
    （l）0Cr19Ni9奥氏体不锈钢采用埋弧自动焊，选用合理的焊接材料、坡口形状尺寸及焊接工艺参数，焊缝成形美观，焊接质量优良。
    （2）焊接接头强度、塑性韧性、耐蚀性均达到母材水平，焊接接头具有优良的综合力学性能。
    （3）成功地进行了OCr19Ni9奥氏体不锈钢埋弧自动焊焊接工艺试验，对于推广应用采取埋弧自动焊方法焊接该类钢种的压力容器具有一定的指导意义。
    （4）我厂在为大庆油田化工总厂的不锈钢压力容器制造中部分采用此工艺方法获得成功，并取得较好的直接经济效益。

作者简介：张 勇，1972年生，学士，工程师。

转载自：《焊接》2002(2)