導語：如何才能寫好一篇不銹鋼焊接，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】不銹鋼；焊接技術；性能特點

不銹鋼是一種新型工業材料，工業當中以組織狀態作為劃分標準將不銹鋼劃分為馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體（雙相）不銹鋼以及沉淀硬化不銹鋼；而以成分作為劃分標準又可將不銹鋼分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼以及鉻錳氮不銹鋼等一些種類。正是由于不銹鋼具有特殊的化學元素結構，所以它據喲強烈的抗腐蝕性，這也是它逐漸取代了傳統普通鋼材的重要原因。不銹鋼焊接技術是伴隨不銹鋼在工業生產當中應運而生的。按照不同的劃分標準，焊接技術也分為很多種，目前，國內普遍使用的焊接技術是手工焊接、MIG/MAG焊接（一種自動氣體保護電弧焊接的方法，在使用MIG/MAG焊接技術時，電弧在保護氣體的屏蔽下，在電流載體金屬絲和工件之間進行燒接，機器送入的金屬絲作為焊條，在自身電弧下進行融化。）和TIG焊接（又稱為惰性氣體鎢極保護焊，它是厚度在0.5～4.0mm之間的不銹鋼進行焊接時最常用的焊接技術。）不銹鋼焊接具有自身的一些特點、性能，而在不銹鋼的焊接過程中也會存在一些常見的問題。

一、不銹鋼焊接的性能特點

不同種類的不銹鋼在焊接時的性能特點也不同，前面以不同的標準將不銹鋼進行了分類，下面就以奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼來研究分析不銹鋼焊接的性能特點。

（一）奧氏體不銹鋼。當奧氏體不銹鋼當中含金屬鉻量在18%左右，金屬鎳含量810%時，便會形成穩定的奧氏體組織，這樣的組織結構最有利于形成焊接的最佳條件。因而奧氏體不銹鋼焊接性良好。此外奧氏體不銹鋼也具有良好的地塑性和高溫性能和耐腐蝕性能。

（二）馬氏體不銹鋼。由于馬氏體不銹鋼含碳量較高的原因，因而馬氏體不銹鋼的強度、硬度和耐磨性較高，但耐蝕性、塑性和可焊性較差。

（三）鐵素體不銹鋼。鐵素體不銹鋼的含鉻量在12%～30%之間。因而其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應力腐蝕性能優于其他種類不銹鋼。鐵素體不銹鋼因為含鉻量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結構及作抗氧化鋼使用。

二、不銹鋼焊接的方法

不銹鋼常見的有手工焊接、MIG/MAG焊接和TIG焊接，下面就以手工焊接和MIG/MAG焊接做一個分析說明。

（一）手工焊接。在不銹鋼焊接技術當中，手工焊接是使用最簡單和最普遍的焊接方法，絕大部分的材料都可以可以用手工進行焊接。它的操作原理是通過手工來調節電弧的長度，也是通過手工來控制于電焊條和工件之間縫隙的間隔大小。手工焊接的方法十分簡單，特別是很多對于室外作業，它有很強的適用性，即使在特殊的工作環境下也能使用。具體的焊接步驟有以下幾個方面：第一，焊接前準備。在準備的時候，首先要清潔被焊接元器件的灰塵和油污等不干凈物質，然后將被焊元器件周圍的元器件左右活動活動，這樣做的目的是讓電烙鐵頭可以接觸到被焊元器件的焊錫處，從而避免烙鐵頭伸向焊接處時不慎對其他的元氣造成損害。第二，焊接時加熱。將沾有少許焊錫和松香的電烙鐵頭接觸被焊元器件約幾秒鐘的時間。如果需要對印刷板上面的元器件進行拆卸，則要等到烙鐵頭加熱后，用手或者鑷子輕輕拉動元器件，試看能否將元器件順利取下。第三，焊接面清理。若所焊部位焊錫過多，可將烙鐵頭上的焊錫甩掉（這個過程要注意安全），用光烙錫頭“沾”一些些多余的焊錫出來。若焊點焊錫過少、看起來不圓滑時，可以用電烙鐵頭蘸些焊錫對焊點進行二次焊接。第四，焊接后檢查。檢查主要是看看焊點是否光亮、圓潤、牢固，是否有連焊的現象，如果存在問題要及時解決。

（二）MIG/MAG焊接。第一，焊前準備。在焊接前，要對噴嘴，導電嘴進行清理。同時調整氣體流量的大小，使其達到標準，另外要打底層的表面進行清理。另外要特別注意，由于填充、蓋面層用氣體保護焊，焊絲伸出長度的長短對焊接過程的穩定性影響較大。焊絲伸出長度和焊絲電阻成正比關系，也即焊絲伸出長度越長，焊絲電阻值增大，焊絲過熱而成段熔化，結果焊接過程不穩定，金屬飛濺嚴重，焊縫成形不良，不利于不熔池的保護；反之，焊絲伸出長度過短，則焊接電流增大，噴嘴與工件的距離縮短，同時若焊絲伸出長度過短，還會使噴嘴過熱，造成飛濺物粘住或堵塞噴嘴，從而影響氣體流量。第二，焊接。在焊接時，焊槍的角度要跟管子軸線垂直，因為管子是圓的，所以焊槍角度要隨時變化，這樣才能保證焊縫質量，避免焊縫產生氣孔、夾渣等不良現象。焊接時采用小月牙形擺動，兩側稍作停留穩弧，中間速度稍快，這樣可以避免焊出的焊縫凸起、不平整；上下接頭都要越過中心線5到10mm，后半圈填充、蓋面仰焊接頭時，可以把前半圈引弧焊接位置磨一個緩坡，使后半圈接頭時不致于產生缺陷；填充時，要防止坡口邊緣不要被電弧擦傷。蓋面時，需要在坡口邊緣稍作停頓，以保證熔池與坡口更好地熔合，焊接過程中，焊槍的擺動幅度和頻率要相協調，從而保證蓋面層焊縫表面尺寸和邊緣整齊的熔合。

三、不銹鋼焊接的常見問題

（一）焊縫不合格。焊縫不合格是因焊接工藝參數選擇不當，或操作技術不熟練，導致焊縫高低寬窄不一，焊縫成形不良，背面焊縫下凹。造成焊縫減弱過多，使焊縫強度不夠。

（二）未焊透或被燒穿。未焊透是主要有以下原因，一是電流過小，二是操作技術不熟練，焊接速度太快，對接間隙小，三是電弧過長或電弧未對準焊縫等，如果導致焊絲與基體金屬未熔合在一起或焊接金屬中局部未熔合的時候，該部位應及時進行補焊。燒穿的原因是因焊接電流過大，熔池溫度過高，焊絲加入不及時，帶鋼對接間隙過大，焊接速度過慢等，導致焊縫上出現單個或連續的穿孔。使焊縫強度減弱，從而被燒穿。

（三）裂紋和氣孔。裂紋的出現頻率很高，一般裂紋分為熱裂紋和冷裂紋兩種。由于液體金屬在凝固過程中或略低于固相線溫度下，產生沿晶間邊界的、斷口上就會形成具有氧化色的熱裂紋。在固態時發生相變，或有擴散氫存在，以及冷卻時在過大的焊接收縮應力作用下，就會生成的具有穿晶性質的、斷口發亮、沒有氧化色的冷裂紋。如果在使用焊絲時不合乎標準，焊接時高溫停留時間過長，造成氧化、過熱和晶粒度過度長大，材料本身雜質較多，或材料本身易淬硬時均易產生裂紋。而在焊件、焊絲表面有油污、氧化皮、鐵銹等情況，或在潮濕環境中進行焊接，或者氬氣純度低，或氬氣保護氣不佳以及熔池高溫氧化、飛濺等情況下都容易產生氣孔。

結束語

不銹鋼焊接技術對于不銹鋼的使用具有重要作用和意義。它的實際操作性要求操作人員要詳細了解不同種類的不銹鋼的特性，此外，也要熟練掌握不銹鋼焊接技術的具體方法，從而科學安全高效的完成焊接任務。

【參考文獻】

[1]孫勃，時炎，方總濤.平臺工藝管線用TP316L不銹鋼焊接工藝研究[J].金屬加工（熱加工），2010（12）.

[2]馮兆龍，楊澍.00Cr21Ni14Mo2Mn5N不銹鋼仰焊焊接接頭組織與性能研究[J].金屬加工（熱加工），2010（22）.

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關鍵詞：焊接工藝；不銹鋼；焊接變形

引言

隨著時代的進步發展，在人們的生活中所用到的不銹鋼材料越來越多，而且在企業或重工業中用到的不銹鋼材料更加多。由于不銹鋼具有非常強的耐腐蝕性，所以被廣泛分應用到工業發展之中，一般的機械設備多是用于不銹鋼進行生產加工，而其中焊接是制造機械設備的最佳手段，然而我國畢竟是發展中國家，在焊接技術和設備商都不如國外先進。因此，在對不銹鋼進行焊接的時候，經常會出現焊接變形的問題，而要避免這種情況，就必須加大措施，促進焊接工藝的技術創新和變革，提高焊接質量。

1 焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響分析

不銹鋼不僅制作成本較低，而且還具有很強大的耐腐蝕，因此擁有廣闊的市場，在諸多重工業中，不銹鋼被廣泛運用于生產過程之中，而由于我國的焊接技術還沒有達到最先進的水平，因此，在進行焊接不銹鋼的過程中，常常會出現焊接變形的問題，這對不銹鋼焊接有很大的影響，其主要原因有三點，分別是焊接方法、焊接順序和焊接參數。

1.1 焊接方法對不銹鋼焊接變形的影響

一般而言，在重工業和人民生活中，常用到的焊接方法只有那么幾種，分別是焊條電弧焊、埋弧焊、熔化極氣體保護焊等，另外還有一些特殊的焊接方法，多數在比較大的重工企業里會用到。由于焊接工藝技術多種多樣，在對不銹鋼進行焊接操作的時候，對不銹鋼焊接變形的影響也會不一樣。在諸多焊接工藝施工中，大部分焊接操作會使不銹鋼焊接部位出現高溫情況，而當焊接部位的溫度降下來之后，就會使不銹鋼焊接部位出現變形，比如使用電弧焊進行不銹鋼焊接的操作時，冷卻后的不銹鋼的焊接部位就會產生一個橫向的收縮過程。因此，在使用電弧焊進行不銹鋼焊接操作時，就需要根據其中的不銹鋼材料的整體功能和需求進行操作，以更加科學合理的方式進行焊接操作。除此之外，在對不同的不銹鋼材料進行焊接的時候，也需要根據其不同的制造需求，針對性的選擇焊接工藝，必須要以焊接材料作為基礎，否則很容易就會在焊接操作過程中使不銹鋼材料焊接變形。由此可見，使用焊接工藝對不銹鋼實施焊接操作時，必須以不銹鋼材料的特點作為基本條件，這樣在焊接的過程中才不會使不銹鋼發生變形的現象[1]。

1.2 焊接順序對不銹鋼焊接變形的影響

在對不銹鋼進行焊接操作的過程中，一定要注意焊接操作的順序，一旦焊接操作的順序不當，會在很大的程度上影響其焊接變形，在日常對于焊接工藝的使用之中，大量的實例已經充分證明了焊接順序的重要性，就不銹鋼焊接變形的影響來說，造成不銹鋼焊接變形的主要因素不是焊接方法，而是焊接操作時對不銹鋼焊接的順序。隨著焊接順序的變化和前后操作的顛倒，在很大程度上會對不銹鋼構件產生影響，改變其實際應力和分布的狀態，從而產生焊接變形現象，一旦焊接順序缺乏科學合理的依據，那么針對不銹鋼焊接時，也會使得不銹鋼焊接變形大大提高。因此，在進行不銹鋼焊接的具體操作過程中，必須要對其功能和需求有著充分的了解，對其中極易產生較大焊接變形的部位進行優先焊接操作，對于不銹鋼構件出現的焊接縫隙，應該及時進行焊接操作。若是發現不銹鋼構件待焊接的部位出現大面積或者長縫隙的地方，必須要放在首要順序部分，采用分段焊接的操作流程展開焊接操作，如此確定了應對不銹鋼構件的焊接順序，才能有效的控制焊接變形。然而大部分不銹鋼構件的焊接操作并非一起進行的，尤其是對于一些超大型的不銹鋼構件，在進行焊接操作的時候，會有相當大的困難，一般的焊接順序很難適應于這種超大型不銹鋼的焊接工作，這個時候就需要先考慮焊接變形情況，將可能會出現的焊接變形提前考慮到，之后才能夠確定焊接操作順序[2]。

1.3 焊接參數對不銹鋼焊接變形的影響

焊接參數指的是焊接電流和電弧電壓等方面的數值，這些對不銹鋼都會產生焊接變形，簡單來說，在進行對不銹鋼焊接操作的時候，焊接方式和焊接順序都是可以隨時改變的，而焊接參數也是可以隨時進行調節的，基于此點可知焊接實際電流對焊接溫度會產生影響，2500-1300℃時為極區溫度，中間弧柱溫度可達5000℃，而在焊縫中心也會產生2500℃的高溫。但是在具體操作過程中，焊接參數是有一個標準值的，這個焊接參數主要目的就是為了保證焊接過程中不會對不銹鋼造成焊接變形，焊接電流過大，為使焊件受熱均衡，因此要嚴格控制焊接電流，焊接電流過小會影響焊接質量，一旦對這個參數的數值控制不當，在焊接不銹鋼時，將會很容易產生變形現象。

2 預防不銹鋼焊接變形的焊接工藝優化措施

2.1 焊接前的控制

根據不同的不銹鋼構件的功能和需求，在進行針對性焊接操作過程中，需要分析不銹鋼構件的具體功能需求，選擇最有利的施工方式，再考慮焊接過程中可能會出現的一些焊接變形問題，從而制定一個有效的焊接順序，并能夠隨時對這個焊接順序做好應變程序，這就是在實際進行不銹鋼焊接之前的工作。除此之外，在針對不銹鋼焊接變形方面，還需要一些具體措施，可以根據不同的不銹鋼構件，對其進行固定裝法，嚴格控制住可能會出現變形的地方，如此，在焊接不銹鋼之前，就已經做好了焊接方法、順序、參數以及控制措施，這樣在實際進行不銹鋼焊接的時候，就能有效降低焊接變形現象的發生。

2.2 焊接過程的控制

對不銹鋼進行焊接操作，在這一過程中是唯一能夠使不銹鋼焊接變形的主要因素，在保證焊接前的控制因素之后，進行實際焊接操作的過程中，能夠有效降低焊接變形的發生。但是在實際焊接過程中，還需要進行嚴格控制，可把跟蹤激冷、隨焊兩側加熱碾壓等方式進行焊接過程，如此可有效控制不銹鋼焊接變形，發現與實際不符合的情況，必須要及時補救，確保焊接操作能有序進行。除此之外，對于工作人員也要嚴格注意，建立好監督機制，避免工作人員不按要求進行，如此，才能夠有效避免焊接過程中對不銹鋼焊接不會影響其產生變形現象[3]。

2.3 焊接后的矯正

針對不銹鋼焊接操作完工之后，若是發現焊接部位發生嚴重的焊接變形現象，必須要進行矯正工作，對于某些因局部高溫變形的區域，可以使用壓縮性變形的變化來抵消其變形的現象，具體矯正的方法一般是使用高溫加熱，這也是最簡便的方法，能夠有效的矯正不銹鋼變形部位。

3 結束語

焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響，是焊接工藝中普遍存在的現象，是現代焊接工藝不可避免的技術性問題，因此在進行不銹鋼焊接時，必須采取優化焊接工藝，只有在焊接過程中注意掌控焊接方法、焊接順序和焊接參數，在進行對不銹鋼實際焊接過程中，能夠有效的控制住焊接變形。

參考文獻

[1]王步美，陳挺，徐濤，等.焊接工藝對奧氏體不銹鋼焊接接頭應變強化性能的影響[J].機械工程材料，2013（2）.

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關鍵詞：管道支架、管道及其配件、焊接、酸洗、壓力試驗、沖洗及吹掃

1 工程概況

廣西金桂漿紙業有限公司一期工程包括火力發電廠、備木車間、1＃化機漿車間、2＃化機漿車間、半干漿車間、造紙車間、物料車間、污水處理廠、機修車間、儀修車間等多個車間及配套輔助項目。1＃化機漿車間、2＃化機漿車間生產出來的漿液輸送至各車間中濃儲漿塔后，各由兩臺漿泵輸送至900噸半干漿車間進行干燥處理。

900噸半干漿車間的管道系統包括漿系統、濾液系統、真空系統、排空透氣系統、清水系統、壓縮空氣系統等多個系統的約3500米管道及其附件。各系統均采用304（OCr18Ni9）不銹鋼焊接鋼管，氬弧焊焊接。本文主要介紹304不銹鋼管道的安裝施工過程。

2 管道支吊架制作安裝

2.1支架間距

鋼管水平安裝的支、吊架間距不得大于表1的規定

表1 鋼管水平安裝的支、吊架最大間距

2.2管道安裝時，須及時固定和調整支吊架。支吊架位置須準確，安裝平整牢固，與管子接觸緊密。支吊架不得有漏焊、欠焊和焊接裂紋等缺陷。

2.3大口徑管道上的閥門，須設置專用支架，不得以管道承重；管道的重量不得由設備承受，所有設備的進口管道均采用支架固定方式。

2.4為防止不銹鋼管與管夾間的直接接觸發生電好學腐蝕，不銹鋼管道與支吊架間須墊氯離子含量不大于50×10-6（50ppm）的非金屬墊片，如圖1所示。（在整個安裝、調試、使用過程中均應避免不銹鋼與碳鋼直接接觸，不得使用鐵錘敲擊）

3 管道及其配件安裝

3.1管道預制

3.1.1管道預制按單線圖（ISO圖）規定的數量、規格、材質選配管道組成件、并按單線圖標明管道系統號和按預制順序標明各組成件的順序號。

3.1.2 自由管段（在管道預制加工前，按照單線圖選擇確定的可以先行加工的管段）和封閉管段（在管道預制加工前，按照單線圖選擇確定的、經實測安裝尺寸后再行加工的管段）的選擇應合理，封閉管段應按現場實測后的安裝長度加工。

自由管段和封閉管段的加工尺寸允許偏差應符合表2的規定。

表2 自由管段和封閉管段加工尺寸允許偏差(mm)

3.1.3管子切口表面平整，無裂紋、重皮、毛刺、凸凹、縮口、熔渣、氧化物、鐵屑等。切口端面傾斜偏差不大于管子外徑的1%，且不超過3mm。

3.2管道安裝

3.2.1為保證焊接質量，管道焊接須由技術過硬的持證焊工進行。采用氬弧焊焊接，焊絲H00Cr21Ni10；氬弧焊焊接的風速不得超過2m/s，否則需采取防風措施；焊接電弧1m范圍內的相對濕度不得大90%；氬氣純度不得低于99.96%。

3.2.2直管段上兩對接焊口中心面間的距離，當公稱直徑大于或等于150mm時，不應小于150mm；當公稱直徑小于l50mm時，不應小于管子外徑。

3.2.3焊縫距離彎管起彎點不得小于100mm，且不得小于管子外徑。

3.2.4環焊縫距支、吊架凈距不應小于50mm；需熱處理的焊縫距支、吊架不得小于焊縫寬度的5倍，且不得小于100mm。

3.2.5坡口加工采用坡口機、手握砂輪機等方式進行，管壁厚度≤3mm的開“I”形坡口（不開坡口），管壁厚度大于 3~12mm 的開單面 60°~70°“V”形坡口，鈍邊厚度 1~1.5mm，加工后的坡口斜面及鈍邊端面的不平度不大于 0.5mm。

3.2.6管道連接時，不得用強力對口、加熱管子或多層墊片等方法來消除接口端面的空隙、偏差、錯口或不同心等缺陷。

3.2.7連接的管子應平直（應檢查組對的平直度，允許偏差 1mm/m，但全長允許偏差最大不宜超過 10mm），標高、坐標、坡度、坡向應符合設計要求。其標高、坡度、坡向可用支座下金屬墊板或吊架升降桿來調整。漿管的順流向坡降為：1～3％。

3.2.8穿墻及過樓板的管道，應加套管，管道焊縫不宜置于套管內。穿墻套管長度不得小于墻厚。穿樓板套管應高出樓面50mm。管道與套管之間的空隙應采用不燃材料填塞。

3.2.9管道吊裝應由起重工統一指揮，繩扣要捆扎牢固，嚴禁超負荷吊裝。不得用鋼絲繩直接捆扎（須用尼龍吊帶），避免把管表面劃痕，不得與碳鋼管混吊。

3.2.10管道焊接完畢，用不銹鋼酸洗鈍化膏對焊口氧化物進行清洗，并用清水完全清除焊口處。對管道局部生銹，也可同理處理。

3.3法蘭安裝

3.3.1本工程的法蘭有突面板式平焊法蘭和對焊法蘭。安裝前主要檢查密封面有無影響密封的缺陷存在，測量法蘭接口是否與管子的口徑（壁厚）相符合。

3.3.2安裝時，平焊法蘭套入管端為法蘭厚度的 2/3，對焊法蘭與管子組對后內壁平齊。法蘭面與管中心線須垂直。

3.3.3安裝后的法蘭，接口嚴密，緊固螺栓能在自由狀態下全部垂直通過螺栓孔，螺栓緊固力矩一致，力度適宜。緊固螺栓時應對稱反復進行，初次緊固力矩不宜過大（按螺栓最終緊固力矩的30%），緊固完第一次后，增加緊固力矩重復緊固，每次緊固的力矩逐步增加，直至達到緊固力矩要求。

3.3.4使用的非金屬墊片，其氯離子含量不得超過 50PPm。

3.4閥門安裝

3.4.1安裝閥門前應核對閥門的材質、規格、類型及壓力等級是否符合設計要求，并應按規范要求進行強度及嚴密性試驗合格。 如漿系統的閥門應從每批中抽查10％，且不少于一個，進行殼體壓力試驗和密封試驗。當不合格時，應加倍抽查，仍不合格時，這批閥門不得使用。

3.4.2法蘭或螺紋閥門，應在關閉狀態下安裝，焊接閥門應在開啟狀態下安裝。

3.4.3對有方向性的閥門，應按照閥門的流體流向要求安裝，切勿倒裝。

3.4.4閥門安裝應緊固、嚴密，與管道中心線應垂直，操作機構應靈活、準確。

3.4.5閥門安裝標高除圖中注明者外，垂直管道上閥門的安裝高度離地面或樓板的距離一般不超過1.2米，手動閥門安裝應盡量考慮操作的方便。

3.4.5不銹鋼螺栓安裝前，螺栓、螺母應涂以二硫化鉬油脂，以免損傷螺栓和利于今后拆卸。

3.5電磁流量管的安裝

3.5.1電磁流量管內壁構造精細，不能有損傷，因此在管道沖洗前，先安裝替代法蘭短管，待沖洗、吹掃完畢后再更換電磁流量管。

3.5.2電磁流量管的安裝位置要求：為保證測量數據的準確性，電磁流量管距介質流入端（對電磁流量管而言）的最近管件距離須大于10倍管道直徑，距另一端的最近管件距離須大于5倍管道直徑。

3.6連接設備的管道安裝

3.6.1連接設備的管道，其固定焊口應盡量遠離設備。

3.6.2 管道與設備連接前，應在自由狀態下，檢驗法蘭的平行度和同軸度，允許偏差應符合表3的規定。

3.6.3管道系統與設備最終連接時，應在聯軸節上架設百分表測量設備位移。當轉速大于6000r／min時，其位移值應小于0.02mm；當轉速小于或等于6000r／min時．其移值應小于0.05mm。

3.6.4 管道安裝合格后，不得承受設計以外的附加載荷。

3.6.5 管道經試壓、吹掃合格后，對該管道與設備的接口進行復位檢驗，其偏差值應符合表3的規定。

3.7 其它儀表的安裝

管道試壓、沖洗前，對須在管道上開孔安裝的溫度計、壓力表等，必須全部安裝完成。

4 管道壓力試驗

4.1管道系統壓力試驗及吹掃要求

管道系統壓力試驗及吹掃應按系統進行，或視管道布置的情況分段進行。試驗、吹掃前應將系統內設備隔離或盲堵，防止雜物進入設備內。 管道系統試驗采用水壓試驗，清水清洗，不銹鋼管道試驗或清洗用的水中氯離子含量不得超過25×10-6（25ppm）。

4.2水壓試驗

緩慢升壓至1.5倍設計壓力（見表4）后，穩壓十分鐘，將壓力降至設計壓力，穩壓三十分鐘，以壓力不降，無滲漏為合格。試驗過程中發現滲漏時，不得帶壓處理。消除缺陷后，須重新進行壓力試驗。試驗結束后，須及時拆除盲板、膨脹節等限位設施，排盡積液。排液時須防止形成負壓，并不得隨地排放。

5 管道沖洗及吹掃

5.1沖洗管道應使用潔凈水，沖洗的順序應按主管、支管、疏排管依次進行，吹洗出的贓物不得進入已合格的管道。

5.2沖洗時，宜采用最大流量，流速不得低于1.5m/s。

5.3排放水應引入可靠的排水井或溝中，排放管的截面積不得小于被沖洗管的截面積的60％，排水時不得形成負壓。

5.4水沖洗應連續進行，以排出口的水色和透明度與入口目測一致為合格。

5.5當管道經水沖洗合格后暫不運行時，應將水排凈，并應及時吹干。

6 成品保護

6.1不銹鋼管道安裝后不得腳踏攀蹬，更不能借搭腳手架和吊掛起重用具。

6.2管道安裝前須清除里面的雜物，安裝完畢須及時封堵，避免雜物進入管道內。

6.3不得在鄰近作業時將碳鋼物件停放在不銹鋼管道上。

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關鍵詞：不銹鋼復合板；坡口；焊接；技術工藝

中圖分類號： TG4 文獻標識碼： A 文章編號：

0 前言

在石油、化工及電力建設行業中，復合鋼板越來越多地應用在耐磨、抗腐蝕較高的設備上。使用復合鋼板可節省大量的不銹鋼或非鐵等貴金屬材料，可以降低工程成本，具有很大的經濟價值。復合層一般只有復合板總厚度的10%～20%，可節約成本80%以上。

本公司承接了某電廠2×360MW工程雙曲線原煤斗的制作及安裝任務。該工程共有8座不銹鋼復合板雙曲線原煤斗，總質量為320噸；雙曲線原煤斗斗壁鋼材采用Q345B+1Cr13/10+2不銹鋼復合板，其余附件為Q235B鋼材。

1 不銹鋼復合板焊性能分析

不銹鋼復合板是由碳素鋼或合金鋼為基層，不銹鋼為復層，以軋制等方法制成的雙金屬復合板。不銹鋼復合板的基層主要滿足焊接結構設計的強度和剛度要求，而復層則滿足耐腐蝕性、耐磨性等特殊性能的要求。由于基層與復層在化學成分、金相組織、物理性能等方面差別很大，這些差異大大增加了焊接難度，其中不銹鋼的線膨脹系數比碳鋼大50%左右，但不銹鋼的導熱率僅為碳鋼的1/2，因此，焊接時應對基層和復層分別進行焊接。碳鋼的焊接性非常優良，只是在焊接熱輸入過大時，才會在熱影響區出現晶粒粗大，降低沖擊韌性；不銹鋼的焊接也較為容易，但由于線膨脹系數大而熱導率小，使其焊接接頭內存在較大的焊接殘余應力。而最為關鍵的是過渡層的焊接，其屬于異種鋼的焊接，焊接時要兼顧基層和復層兩種鋼材的性能。不銹鋼復合板在焊接過程中可能存在以下幾個方面的問題：

（1）由于Cr元素在焊接過程中部分被燒損，使焊縫中的Cr含量降低，影響復層的耐蝕性。

（2）由于基層焊縫對復層焊縫的稀釋作用，將降低復層焊縫中的鉻含量，增加復層焊縫的含碳量，易導致復層焊縫中產生馬氏體組織，從而降低焊接接頭的塑性和韌性，并影響復層焊縫的耐蝕性。

（3）基層焊接時可能熔化不銹鋼復合層，使得合金元素摻入而導致碳鋼基層焊縫金屬嚴重硬化和脆化，其過渡層硬化帶的厚度可達2.5mm，該硬化帶對冷裂紋極為敏感，容易產生裂紋。

2 焊接工藝措施

由于存在上述問題，一般在焊接不銹鋼復合板時在基層和復層間加一道過渡層。即對于不銹鋼復合板的焊接分三部分考慮：基層的焊接，過渡層的焊接及復層的焊接。

2.1坡口形式確定

根據圖紙及工藝要求，該工程雙曲線原煤斗縱縫、拼接縫的坡口采用V形的坡口形式，如圖a所示；環縫的坡口采用UV形的坡口形式，如圖b所示。

采用這兩種坡口形式的優點為：

（1）縱縫、拼接縫采用V形的坡口，可以提高焊接功效，保證焊接質量?；鶎雍缚p焊完后，在焊復層時，首先利用角向磨光機對復層焊道進行淸根、打磨處理，然后再進行焊接。從而減少對復層的焊接熱影響，降低過渡層硬化帶的厚度，防止焊接裂紋的產生；而環縫采用UV形的坡口，有利于每節筒體的組對及拼裝，降低不銹鋼復合板的錯邊量，同時減少過渡層與復層的填充金屬量，以提高焊接功效，也減少復層焊縫的多次受熱，避免熔合線附近產生晶間腐蝕。

（2）焊接過渡層時熔合比小，可降低焊縫金屬的稀釋率，以保證過渡層焊縫的性能。

（3）能避免基層焊縫金屬焊到復層上，以保證復層的耐蝕性。

2.2焊接材料的選擇

焊接材料選擇時應根據母材的化學成分、力學性能和焊接接頭的抗裂性、碳含量、焊前預熱、焊后熱處理以及使用條件等綜合考慮。為了保證焊縫質量，焊接時應嚴格控制焊縫中有害雜質元素S、P的含量和焊縫金屬的碳含量，限制焊接熱輸入及高溫停留時間。雙曲線原煤斗不銹鋼復合板的焊接材料選用情況見表1。

表1不銹鋼復合板的焊接材料選用

2.3 焊接技術要求

2.3.1焊接參數

雙曲線原煤斗不銹鋼復合板的焊接參數具體見表2。焊接基層時的消氫溫度控制在300～350℃/2h為宜。

表2不銹鋼復合板的焊接參數

2.3.2焊接工藝要求

不銹鋼復合板焊接時，大部分都采用手工電弧焊。對于直徑大、厚度大的不銹鋼復合板產品，基層也可以采用埋弧焊等機械化焊接?；鶎硬捎脵C械化焊接的優越性是多方面的：主要表現生產效率高、焊縫質量優、表面成形美觀等。而過渡層和復層的焊接，最常用的方法是手工電弧焊。

（1）基層的焊接

基層一般采用普通碳鋼或低合金鋼，屬于同種材料焊接，焊接性能較好，焊接工藝比較成熟，焊接質量可靠，在此不再多述。

（2）過渡層的焊接

過渡層的焊接屬于異種材料的焊接，它是保證不銹鋼復合板焊接質量的關鍵，也是不銹鋼復合板焊接難度較大的區域。焊接工作者作了大量的研究，認為主要應從以下幾個方面來解決。

①選擇鉻鎳含量高的雙相鉻鎳不銹鋼焊條，這樣即使過渡層受到基層稀釋，也可以避免在熔敷金屬中產生馬氏體組織。

②為減少基層對過渡層的稀釋，應盡量采用較小的焊接電流，較大的焊接速度。

③在過渡層焊接前及焊接中，應用角磨機將焊縫周圍藥皮清理干凈，露出金屬光澤，這樣可以有效地防止氫熔入焊縫，從而防止冷裂紋的產生。

④焊接前將焊條在烘干箱內350℃條件下烘干2小時，然后保溫。焊接時應使用保溫桶裝焊條，隨用隨取。

⑤過渡層焊接應選用多人分段對稱焊接，從而減少應力的產生。

⑥采用短弧操作，焊條在坡口兩側稍作停留，以保證焊縫與母材金屬充分熔合。

⑦進行多層多道焊接時，層間溫度嚴格控制在350℃左右直至焊接結束。嚴格控制層間溫度的目的是為了防止裂紋的產生。

⑧收弧時應讓熔化的鐵水填滿弧坑，否則易出現裂紋。

為了保證不銹鋼復合板的焊接性能，對于過渡層覆蓋范圍以及過渡層的厚度是有一定要求的。過渡層應盡可能地覆蓋基層碳鋼部分，從而避免復層與基層的相互溶解和稀釋。過渡層的厚度為1.5-2.5mm，在復層側的厚度應大于1.2mm。

（3）復層的焊接

復層焊接可以認為是在過渡層上堆焊，過渡層的成分及組織性能一般與復層較接近，因此復層焊接基本上可以認為是同種材料焊接。由于復層材料是不銹鋼，因此焊接的主要問題是焊接接頭易于出現焊縫晶間腐蝕、熱影響區的晶間腐蝕、焊接接頭的應力腐蝕和裂紋等。

產生以上晶間腐蝕的主要原因是在晶界上析出鉻的碳化物，形成貧鉻的晶粒邊界；影響應力腐蝕的因素，有焊接區的殘余拉應力、焊縫鑄造組織以及接頭區的碳化物析出；熱裂紋的形成主要原因是導熱系數小，線膨脹系數小，焊縫柱狀晶間存在低熔點夾層膜等。

對復層不銹鋼焊接過程中存在的上述問題一般采用以下幾種解決措施：

①合理選擇焊接材料，盡量使焊縫組織為雙相組織。

②采用小電流，較大的焊接速度，小線能量施焊。

③采用反極性，多層多道焊。

④嚴格控制層間溫度，層間溫度應小于60度。

⑤復層焊縫應在最后焊接，以免其抗晶間腐蝕的性能受重復加熱的影響。

⑥允許在前后焊道施工間隙時冷卻接頭。

（4）焊接檢驗

在基層焊接完畢之后、過渡層與復層焊接之前，對基層一般應進行無損探傷檢查。發現超標缺陷，立即進行返修。返修完畢再次經超聲波或射線探傷檢查合格后，將復層側的基層焊縫表面打磨平整、光滑，方可進行過渡層和復層焊接。

2.3.2焊縫的返修要求

（1）表面缺陷的返修

缺陷經修磨清除后，修磨處理的厚度不應小于設計厚度，磨除厚度應小于斗壁名義厚度的2%且不大于1mm，超出時應進行補焊。缺陷清除后，應進行外觀檢查，要求外表面光滑平整，曲線過渡順暢，返修處表面需作無損檢測。

（2）內部缺陷的返修

在焊縫缺陷返修前應對返修周圍進行預熱，預熱溫度為100～150℃，并應用超聲波檢測儀測定缺陷范圍、深度，根據缺陷深度，確定在那一側返修。清除缺陷時，應使用砂輪磨光機清除裂紋（不宜用碳弧氣刨，以減少坡口邊緣的淬硬傾向），同時采用著色探傷檢查，以確保裂紋全部清除。然后立即進行補焊，補焊時應采用多層多道焊，不需要擺動焊。焊后立即對基層進行300～350℃的消氫處理1～2h，保溫緩冷。對過渡層的返修應進行預熱100～150℃，然后按照焊接工藝要求進行過渡層和復層的焊接。

3 防止復層損傷的措施

（1）為了防止復合層的損失，在不銹鋼復合板出廠前應對復層用粘膠布進行保護；卷板時，對卷板機滾筒用麻繩或包不銹鋼皮進行保護。

（2）起吊時用專用工裝卡具進行起吊。

（3）焊工在筒體內進行焊接時，必須穿布鞋或膠底鞋，嚴禁用電焊榔頭在復層表面進行敲擊。

4 結論

不銹鋼復合板的應用具有廣闊的發展前景，其焊接技術的難點是過渡層的焊接，而控制熔合比，特別是基層材料的熔合比是過渡層焊接的關鍵；雙相組織具有優良的抗腐蝕性能和抗裂紋性能，在不銹鋼焊接過程中采取的大多數措施都是圍繞減小熔合比，以及使焊縫獲得雙相組織而制定的。只要合理的選擇焊接材料，制定合理的焊接工藝規范，各種不銹鋼復合板焊接結構中遇到的焊接問題是不難解決的。在本工程雙曲線原煤斗不銹鋼復合板的焊接過程中嚴格按照以上焊接工藝技術，保證了工程焊接質量，取得了良好的焊接效果。

參考文獻：

[1] 嚴華，顧芝敏14Cr1MoR與321復合鋼板的焊接技術[J]焊接技術 2011,9:53-55

篇5

焊接是不銹鋼管道施工中的必要環節，焊接工藝質量與管道整體質量、使用壽命、安全性等息息相關。文章結合不銹鋼管道焊接過程中影響質量問題展開分析，結合2000米Φ10×2的06cr19ni10不繡鋼管焊接，施工要求100%一級片，100%通球項目為例展開焊接過程的焊接質量控制分析，并就其成因及應對策略展開研究，為后續不銹鋼管道焊接質量提升奠定基礎。

關鍵詞：

不銹鋼；管道；焊接；質量

不銹鋼是一種鐵合金，其性能穩定，耐腐蝕，表面光亮美觀，強度高，可滿足多種需求，當前已經被運用到多個行業中。管道運輸過程中會受到較為惡劣環境影響，且會受到多種物理應力作用，因此要求管道具有較強耐腐蝕性和強度，基于此可選用不銹鋼管道作為施工材料。不銹鋼材在焊接中較為復雜，焊接難度大，質量控制存在一定困難，基于此需要對焊接過程中存在的質量問題展開研究，針對性消除焊接質量隱患。

1不銹鋼管道焊接過程中質量控制的主要內容

1.1技術控制

不銹鋼管道焊接技術控制執行方主要是管理層，即對施工中存在的各種技術問題及時發現、及時更改、及時消除，保證焊接技術規范性和技術操作標準性。技術控制主要內容有焊接過程中是否按照設計圖紙進行施工，施工過程中是否按照標準工藝流程及標準操作規范展開作業，檢驗過程中是否按照相應標準核對施工部位，施工后是否對施工處進行維護等。不銹鋼焊接過程技術控制不僅是保證不銹鋼焊接質量的前提，也是對焊接過程進行資源優化的根本保障。

1.2焊接過程質量控制

焊接過程質量控制主要有焊接前質量控制、焊接過程質量控制、焊接完成后質量控制幾個方面。焊接前質量控制主要指在焊接前對設計方案及工藝流程進行分析，研究是否存在影響質量問題的因素；焊接過程質量控制即在焊接過程中對整個作業過程進行科學監測；焊接完成后質量控制主要指施工完成后對施工產品進行質量品定及抽樣檢驗。

2不銹鋼管道焊接過程存在的質量問題

2.1焊接人員資格檢驗不嚴密

焊接人員需要對焊接過程原理及影響質量的因素有所了解，且需要焊接人員具有較強專業水平。若焊接人員技術水平不過關則會導致焊接部位易出現夾渣、氣孔、未熔合等不良情況，甚至出現接頭性能問題，因此在進行管道焊接過程中尤其是壓力管道、鍋爐等要求較為嚴格的管道焊接過程中需要由專業認證人員，進行施工。

2.2焊接標準不當問題

不銹鋼管道焊接過程中存在不按照標準執行焊接標準情況，且工作環境不符合實際施工需求，標準制定也存在一定問題，這些問題會導致不銹鋼管道焊接過程出現較為嚴重的質量問題。

2.3焊接電流控制不力問題

不銹鋼焊接過程中，焊接人員由于意識欠缺等導致其認為在焊接過程中可通過提高焊接電流從而節省工作時間，提升工作效率，由此導致施工人員在施工中并未按照工藝標準展開焊接工作，在工作中擅自加大焊機的使用電流。

2.4焊后焊縫外觀檢查存在的問題

不銹鋼管道焊接施工完成后需對其進行外觀檢查，當前一些焊接人員覺得焊縫從外形上看其寬度和高度越大越好，則其焊接質量越好。該種想法具有一定片面性，當焊縫寬度、高度等過大時均會出現焊接缺陷，該類缺陷會導致焊接處疲勞強度降低，且會導致應力集中于局部地區，易對結構造成損傷。其次焊縫寬度過大會浪費焊接材料，延長施工周期，降低焊接效率。

3不銹鋼管道焊接質量控制策略

3.1檢驗焊接人員資格

首先需檢驗焊接人員資格證有效期。一般而言從焊接人員通過考試后算起其有效期不可超出3年。其次若焊接人員中斷焊接工作超過半年以上則需要求其重新進行資格考試，只有確認其資格證仍舊處于有效期內方可擔當焊接工作。其次焊接人員考試項目需與其焊接項目一致。焊接人員具備的焊接能力會在資格證中做出標示，因此在工作前需檢驗其考試項目與焊接產品一致性。焊接人員資格證中焊接項目代號由焊接方法、焊接材料、母材鋼號、證件類別幾個部分組成，確定以上幾個部分滿足工作需求后還需保證其證件在有效期內。例如在進行2000米Φ10x2不銹鋼管道焊接過程中，首先需檢驗施工人員是否具備政府及相關部門頒布的焊接合格證件，并由業主及監理人員進行復核，現場讓焊工操作相關焊接作業，證明其能力可勝任奧氏體不銹鋼管道焊接工作，確保其焊接技術符合焊接要求，證件在有效期內。

3.2貫徹執行焊接標準

不銹鋼管道焊接過程中應該建立完善的標準作業規范，并將其作為焊接人員工作標準貫徹執行，在實際焊接工程中不可違背標準。例如在進行2000米Φ10×2口不銹鋼管道焊接過程中，管道薄壁，采用手工氬弧焊焊接，氬弧焊所用氬氣純度不低于99.95%。按照氬弧焊標準管徑小于60mm或壁厚小于6mm的管道采用全氬弧焊焊接；管徑大于60mm或壁厚大于6mm的管道采用氬弧焊打底，手工電弧焊蓋面的焊接工藝。氬弧焊打底時最好采用搖擺滾動法工藝，確保根層及蓋面層的質量。承插焊或角焊采用手工電弧焊焊接。因此在進行2000米Φ10×2口不銹鋼管道焊接時采用全氬弧焊焊接。其標準作業流程見圖1。

3.3焊接電流控制策略

焊接電流的大小對不銹鋼管材的焊縫質量、焊接頭性能、焊條融化速度及焊接效率等有一定影響。若焊接電流過大則會導致表皮過熱，因此在焊接過程中無法有效保護焊條，易產生夾渣和氣孔等缺陷。此外電流過大易導致母材金屬坡口一側出現咬邊及燒口等問題。因此需加強對電流強度控制，在焊接過程中嚴格按照焊接工藝標準值貫徹執行，管理人員應該將其作為工作檢驗標準，對擅自更改工藝條件人員給予一定懲罰。例如在進行2000米Φ10×2鋼管焊接時電流標準值見表1。

3.4焊后焊縫外觀檢查問題應對策略

針對焊后焊縫外觀問題應該根據國家相關標準，控制焊縫余高不可超出標準高度2mm，焊縫寬度應控制在比坡邊緣寬度的0.5-2.5mm之間。在此基礎上根據施工實際需求制定施工工藝標準，并在施工中積極宣傳，讓施工人員按照施工標準展開施工，管理人員應該將其作為工作檢驗標準，對擅自更改工藝條件的人員給予一定懲罰。

4結束語

隨著社會經濟不斷發展，我國不銹鋼管道已經被廣泛應用到各行各業中，由于其性能優良且可在多種復雜環境中發揮作用，因此成為眾多管道施工首選。不銹鋼管道施工焊接過程中必須控制焊接質量，對當前存在問題的部分展開研究，針對性給出改善策略并貫徹執行，確定焊接施工質量，為社會發展奠定基礎。

參考文獻：

[1]劉新剛.芻議壓力管道焊接過程的質量控制[J].山東工業技術，2016，14：28.

篇6

【關鍵詞】 不銹鋼/碳鋼層狀金屬材料 焊接技術 工藝

現階段我國科學技術的高速發展，使得既具有基層金屬材料剛度和強度，又具有復層金屬材料耐腐蝕性、耐熱性、耐磨損性能的層狀金屬材料得到了較大范圍的應用。和純不銹鋼板材料相比，不銹鋼復合板能夠降低成本、節約珍貴稀有的材料，所以這種不銹鋼復合板在當今時代具有很大的市場優勢和價格優勢，已經大量的應用在船舶、電力、機械、化工等領域。但若想進一步促進這種不銹鋼復合板的廣泛應用，焊接技術就成為了最重要的一種連接工藝，也愈發受到社會各方面的重視。

一、焊接過程中的難點和應關注的問題

不銹鋼或者碳鋼在物理性能上的差別是焊接復合板時最應該考慮的因素，其次也要關注這兩種材料的焊接性能。在表1中可以清楚的看到，碳鋼的線膨脹系數大約為不銹鋼的一半，但是熱導率卻大約是碳鋼的3倍。在所有鋼材中，碳鋼是焊接性能最優秀的一種焊接材料，通常來說不銹鋼也非常容易進行焊接，然而由于不銹鋼自身的特點，在焊接接頭非常容易產生大量的殘余應力。在不銹鋼進行熔焊的過程中，因為其中過熱碳化物的溶解，在焊接的接頭會產生熱裂紋。

在不銹鋼復合板的焊接^程中應該注意下面這些問題：一是對基層材料進行焊接時，應避免由Cr、Ni等合金含量的升高所導致的基層焊接縫隙中發生裂紋進而影響焊接之后的強度的現象；二是對復層材料進行焊接時，要避免發生增碳現象，防止其耐腐蝕性能受到影響，所以應該采取特殊的焊接方式；三是過渡層的焊接，也是最重要的焊接工藝。

二、目前不銹鋼/碳鋼層狀金屬在焊接技術上的現狀

1、選擇合適的焊接方式。針對手工電弧焊具有的局限性，部分學者采用了埋弧焊對基層進行焊接，對復層和過渡層均采取藥芯焊絲融化級氣體保護焊，并通過實踐證明，這種焊接方式達到了使用的要求。而基于雙相復合板焊接過程中面臨的工藝參數問題，相關人員對不同焊接工藝的參數進行了分析比較，并通過完整的數學模型及復制技術對其進行了多元回歸法發展，最終得到了滿足的參數。總而言之，針對復合板的復層及過渡層焊接過程中容易發生的冷熱裂紋、淬硬傾向、耐腐蝕性降低等現象，在焊接的方式和材料處著手，利用合理、科學的焊接工藝，才能夠獲得優秀的焊接的效果。

2、焊接之后的工藝研究。部分學者根據焊接之后產生的裂紋、氫含量過高、殘余應力過大、耐腐蝕性降低等現象，對焊后的工藝處理進行了研究。首先針對焊后生成冷裂紋的現象，采取了焊前預熱和焊后熱處理等工藝。焊前預熱能夠顯著降低淬硬程度，但是溫度要適宜，在焊接過程中還需要對層間溫度進行控制；而焊后的熱處理工藝是為了降低氫含量，同時降低殘余應力，進而保證焊后材料優異的性能和組織。而為了進一步提升耐腐蝕性，相關學者對焊接縫隙復層表面采取酸洗鈍化的工藝進行改善，但是由于這種工藝有殘留和滲氫的負面影響，為了避免這種影響，提出了運用拋珠的方式來改善層狀金屬的耐腐蝕性，并取得了良好的效果。

3、研究焊接過渡層。過渡層的焊接是不銹鋼復合板焊接過程的難點，在此過程中，需要盡可能的讓過渡層變薄，降低基層和復層的擴散速度。通過實驗分析得出，可以采用以下措施解決過渡層的問題：一是利用階梯V形坡口；二是嚴格遵守焊接工藝，采用小電流快速焊對過渡層進行焊接，對復層同樣采取小輸入；三是選擇富含Cr、Ni的焊接材料進行焊接，以期控制過渡層的焊接質量，保證焊后強度。

4、研究焊接后的耐腐蝕性。復合板焊接之后在確保接頭強度的前提下，還要保證復合板的使用性能，即耐腐蝕性。通關研究發現，焊縫區在不同的溶液中均具備很好的耐點腐蝕性能，并通過對其化學成分和組織的分析得出，在焊接接頭處，合金元素的分布不均勻，稀釋率比較大，在滲碳作用的影響下，焊接接頭的晶間腐蝕敏感性會增加，組織分布不均勻，晶粒粗大，很容易加速基體的腐蝕速度。

結論：通過上文的分析可以清楚的看到：第一對不銹鋼/碳鋼層狀金屬進行焊接時，基層焊接方式一般采用氬弧焊、CO2氣體保護焊、埋弧焊、焊條電弧焊等焊接方式，而復層和過渡層的焊接方式則大多采用焊條電弧焊或者氬弧焊，一減小融合比；第二在焊接材料的選擇上，基層材料通常依據等強原則進行選擇，復層材料通常按性能選擇，過渡層材料通常選用Cr、Ni含量高的焊材。

參 考 文 獻

[1]華學明，蔡艷，吳毅雄，王歡，石少堅，唐永生.大型LNG船圍護系統低溫金屬材料焊接技術現狀及發展[J].電焊機，2015，05：28-35.

篇7

關鍵詞：不銹鋼焊接接頭；晶間腐蝕；檢驗方法；抗晶間腐蝕能力；腐蝕裂紋 文獻標識碼：A

中圖分類號：TF764 文章編號：1009-2374（2016）33-0046-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.33.024

不銹鋼材料是當前我們生產、生活中經常見到的一種材料，它具有很多優點，但這種不銹鋼材料用于冷加工成形與進行焊接作業時，時常會對其實際抗腐蝕性能造成影響，若其抗腐蝕性能不強，很容易被腐蝕，影響到構建的穩定性，因此在成形與焊接不銹鋼產品后，在焊后不進行熱處理的情況下，要求母材與焊接頭的抗腐蝕性能必須足夠強，特別是抗晶間腐蝕性能。為此必須掌握不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕的檢驗方法，了解造成焊接接頭晶間腐蝕的原因，并采取相關策略努力提高不銹鋼焊件抗晶間腐蝕能力。

1 不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕檢驗

在氧化與弱氧化環境中晶間腐蝕經常會出現在奧氏體不銹鋼中，一旦不銹鋼件出現這種腐蝕，腐蝕會從不銹鋼表面沿晶界深入內部，對不銹鋼材料的實際機械強度會造成嚴重影響，出現晶間腐蝕的材料，稍受外力斷裂現象就有可能沿晶界線發生，只觀看材料表面很難判斷出晶間腐蝕，晶間腐蝕有高危性的特點。這就要求在用不銹鋼材料制作設備時，母料與焊接接頭的實際抗晶間腐蝕性能必須足夠強。為使焊接構件足夠牢固，必須檢查焊接接頭的晶間腐蝕性。

在測定不銹鋼對晶間腐蝕的敏感情況時，一般采用的是加速法。這種方法主要是采用適當腐蝕劑，在一定條件下，加速選擇性腐蝕晶間，找一個萬能材料試驗機，把試樣放置于上面，彎曲材料然后再評定，我們用與介質接觸的面作為檢驗面，借助高倍放大鏡對彎曲試樣處的表面進行觀察，看有無晶間腐蝕引發的裂紋。

2 判別晶間腐蝕裂紋

位于試樣彎曲部位棱角處的裂紋以及無裂紋的滑移線、皺紋等以上情況不一定都是由于晶間腐蝕引發的裂紋，發生晶間腐蝕的試驗，在實施冷彎曲操作時，其表面鱗狀裂紋隨處可見，對試樣進行敲擊金屬聲響不會出現，在很難評定的情況下，可借助金相法進行判斷，在實施斷面金相檢查時，若發現局部腐蝕發生于晶界或其毗鄰區域，晶粒脫落，沿晶界腐蝕推進，并且推進有一定均勻性。這種沿晶界形成的腐蝕通常為晶間腐蝕。

3 焊接接頭抗晶間腐蝕能力控制

奧氏體不銹鋼發生晶間腐蝕通常是由于晶界碳化鉻發生沉淀析出造成的，不銹鋼晶界區缺乏鉻是晶間腐蝕的主要原因，因此可從控制不銹鋼焊接處碳化鉻的沉淀來防止發生晶間腐蝕，具體可從沉淀碳化鉻的分量情況、部位以及形成沉淀物的動力方面進行考慮。

3.1 焊接方法的選擇

選擇的不銹鋼焊接方法應科學、合理，讓焊件在敏化溫度下停留的時間盡可能縮短，使焊件受危險溫度的影響降到最低。

在進行薄件與小件的焊接操作時，可采用真空電子束焊或等離子焊，這兩種焊接方法的能量都較高。在進行中等厚度板材的焊接操作時，可采用熔化極自動焊或半自動保護焊。在進行大厚度板材焊接作業時，埋弧焊或焊條電弧焊是我們經常選用的焊接方法。

3.2 焊接材料的控制

對于焊接作業而言，焊接材料的選擇也非常重要，在進行焊接材料的選擇時，必須以不銹鋼件的材質為基礎，綜合考慮實際作業過程中的實際條件，如介質、溫度等，選擇的焊縫材料最好與母料相近。在實際操作中，可以采用下列措施來提高不銹鋼焊縫區抗晶間腐蝕性能：

3.2.1 選用的不銹鋼焊材應盡可能的含碳量低。使碳在焊縫金屬中的含量達到最短，盡快控制在不銹鋼溫室溶解極限下，讓碳化鉻不易形成，這樣后期形成貧鉻區的可能性便會很小，焊縫金屬實際抗晶間腐蝕能力將得到提高。

3.2.2 盡量選用有鈦、鈮、鉭等元素的焊材。碳與鈦、鈮、鉭的親和力要遠遠大于鉻，這樣碳會和它們優先結合形成碳化物，具體會以彌散顆粒的形式分布于晶內，這樣就可有效降低奧氏體內碳固溶量，如果降得特別低，低于了0.01%，碳化鉻便不會再形成，這樣不銹鋼件的實際抗腐蝕能力便會得到大幅提高。

3.2.3 選用的焊材最好具有γ-δ雙向組織。有5%～10%的δ鐵素體存在于熔敷金屬中，這樣δ/γ相界面會比奧氏體晶界γ/γ界面低，碳化物會選擇析出在δ相側，可使碳化物析出于奧氏體相界面的量大幅減少，而鉻易擴散于δ鐵素體，其擴散速度要比在奧氏體中快近乎10倍左右，對于危險敏化溫度導致的貧鉻區，會從鐵素體邊很快得到補充逐漸消失，這樣可有效降低不銹鋼件的晶間腐蝕。

3.2.4 控制焊材直徑。焊接材料的實際直徑，會對焊接熱輸入量的大小造成直接影響，在焊接質量達標的前提下，為使焊接時，輸入的熱量得到有效降低，選用的焊材直徑應盡可能的小。

3.3 控制焊接參數

為有效減少焊接實際熱輸入量，在確保不銹鋼件完全焊透，實現全熔合的前提下，焊接選用的電流應盡量小，電壓應盡量低，這樣可使焊接接頭性能得到改善。

3.4 控制焊接過程

3.4.1 焊前準備。應把焊件清潔干凈，把焊件坡口的油漆、油污去除，對自動焊絲做表面除油、除銹處理，并應在干凈、干燥處保存，對于電弧焊焊絲，應烘干后在保溫筒中保存。

3.4.2 焊接過程。應使用直線運條的方式進行焊接，最好不要進行橫向擺動，若選用的是多層焊，層間不能有過高溫度，若溫度過高熔池溫度與冷卻時間都會延長，在實際焊接過程中，應先讓焊件冷卻，進行必要的清渣，然后再繼續進行焊接，應把各層間接頭都錯開，并且應填滿收弧。

可采用必要的強制手段來快速冷卻焊區，如可邊施焊邊灑水冷卻焊縫，在灑水時焊接熔池不能侵入水。

條件允許的情況下，也可把水與惰性氣體同時通入焊縫背面，這樣不但能使冷卻加速，而且又可對焊縫形成保護。

總之，應使焊接時輸入的熱量盡可能少，并且焊縫冷卻應及時，讓焊件停留危險溫度的時間最短，這樣可使不銹鋼焊件晶間腐蝕達到最小。

3.5 控制焊接環境

應清潔干凈奧氏體不銹鋼焊接場地，以防焊接環境中的油、銹、風等，對焊接接頭的強度與腐蝕性造成

影響。

3.6 控制好焊接人員

不銹鋼焊接具有一定難度，易形成裂紋，發生晶間腐蝕，加之不銹鋼本身沒有很好的導熱性，易膨脹，熔池缺乏很好的流動性，這就對焊接人員的焊接技能提出了更高要求，應嚴格培訓施焊焊工，培訓完成后要進行相應考試，考試通過獲得操作資格證的人員，才可上崗操作。

4 結語

450℃～850℃是不銹鋼晶間腐蝕的主要溫度范圍，晶界會沉淀碳化物，以致貧鉻區出現在晶界及其鄰近區域，進而使晶界的實際耐腐蝕性大幅降低?？傊谶M行不銹鋼焊接作業時，科學、合理地控制焊接質量，使工件盡量避免或減少碳化物的沉淀析出，可有效防止不銹鋼晶界腐蝕，提高焊接的牢固性。

參考文獻

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關鍵詞：不銹鋼；管道；焊接；質量

不銹鋼是一種鐵合金，其性能穩定，耐腐蝕，表面光亮美觀，強度高，可滿足多種需求，當前已經被運用到多個行業中。管道運輸過程中會受到較為惡劣環境影響，且會受到多種物理應力作用，因此要求管道具有較強耐腐蝕性和強度，基于此可選用不銹鋼管道作為施工材料。不銹鋼材在焊接中較為復雜，焊接難度大，質量控制存在一定困難，基于此需要對焊接過程中存在的質量問題展開研究，針對性消除焊接質量隱患。

1 不銹鋼管道焊接過程中質量控制的主要內容

1.1 技術控制

不銹鋼管道焊接技術控制執行方主要是管理層，即對施工中存在的各種技術問題及時發現、及時更改、及時消除，保證焊接技術規范性和技術操作標準性。技術控制主要內容有焊接過程中是否按照設計圖紙進行施工，施工過程中是否按照標準工藝流程及標準操作規范展開作業，檢驗過程中是否按照相應標準核對施工部位，施工后是否對施工處進行維護等。不銹鋼焊接過程技術控制不僅是保證不銹鋼焊接質量的前提，也是對焊接過程進行資源優化的根本保障。

1.2 焊接過程質量控制

焊接過程質量控制主要有焊接前質量控制、焊接過程質量控制、焊接完成后質量控制幾個方面。焊接前質量控制主要指在焊接前對設計方案及工藝流程進行分析，研究是否存在影響質量問題的因素；焊接過程質量控制即在焊接過程中對整個作業過程進行科學監測；焊接完成后質量控制主要指施工完成后對施工產品進行質量品定及抽樣檢驗。

2 不P鋼管道焊接過程存在的質量問題

2.1 焊接人員資格檢驗不嚴密

焊接人員需要對焊接過程原理及影響質量的因素有所了解，且需要焊接人員具有較強專業水平。若焊接人員技術水平不過關則會導致焊接部位易出現夾渣、氣孔、未熔合等不良情況，甚至出現接頭性能問題，因此在進行管道焊接過程中尤其是壓力管道、鍋爐等要求較為嚴格的管道焊接過程中需要由專業認證人員，進行施工。

2.2 焊接標準不當問題

不銹鋼管道焊接過程中存在不按照標準執行焊接標準情況，且工作環境不符合實際施工需求，標準制定也存在一定問題，這些問題會導致不銹鋼管道焊接過程出現較為嚴重的質量問題。

2.3 焊接電流控制不力問題

不銹鋼焊接過程中，焊接人員由于意識欠缺等導致其認為在焊接過程中可通過提高焊接電流從而節省工作時間，提升工作效率，由此導致施工人員在施工中并未按照工藝標準展開焊接工作，在工作中擅自加大焊機的使用電流。

2.4 焊后焊縫外觀檢查存在的問題

不銹鋼管道焊接施工完成后需對其進行外觀檢查，當前一些焊接人員覺得焊縫從外形上看其寬度和高度越大越好，則其焊接質量越好。該種想法具有一定片面性，當焊縫寬度、高度等過大時均會出現焊接缺陷，該類缺陷會導致焊接處疲勞強度降低，且會導致應力集中于局部地區，易對結構造成損傷。其次焊縫寬度過大會浪費焊接材料，延長施工周期，降低焊接效率。

3 不銹鋼管道焊接質量控制策略

3.1 檢驗焊接人員資格

首先需檢驗焊接人員資格證有效期。一般而言從焊接人員通過考試后算起其有效期不可超出3年。其次若焊接人員中斷焊接工作超過半年以上則需要求其重新進行資格考試，只有確認其資格證仍舊處于有效期內方可擔當焊接工作。

其次焊接人員考試項目需與其焊接項目一致。焊接人員具備的焊接能力會在資格證中做出標示，因此在工作前需檢驗其考試項目與焊接產品一致性。焊接人員資格證中焊接項目代號由焊接方法、焊接材料、母材鋼號、證件類別幾個部分組成，確定以上幾個部分滿足工作需求后還需保證其證件在有效期內。

例如在進行2000米Φ10x2不銹鋼管道焊接過程中，首先需檢驗施工人員是否具備政府及相關部門頒布的焊接合格證件，并由業主及監理人員進行復核，現場讓焊工操作相關焊接作業，證明其能力可勝任奧氏體不銹鋼管道焊接工作，確保其焊接技術符合焊接要求，證件在有效期內。

3.2 貫徹執行焊接標準

不銹鋼管道焊接過程中應該建立完善的標準作業規范，并將其作為焊接人員工作標準貫徹執行，在實際焊接工程中不可違背標準。例如在進行2000米Φ10×2口不銹鋼管道焊接過程中，管道薄壁，采用手工氬弧焊焊接，氬弧焊所用氬氣純度不低于99.95%。按照氬弧焊標準管徑小于60mm或壁厚小于6mm的管道采用全氬弧焊焊接；管徑大于60mm或壁厚大于6mm的管道采用氬弧焊打底，手工電弧焊蓋面的焊接工藝。氬弧焊打底時最好采用搖擺滾動法工藝，確保根層及蓋面層的質量。承插焊或角焊采用手工電弧焊焊接。因此在進行2000米Φ10×2口不銹鋼管道焊接時采用全氬弧焊焊接。

3.3 焊接電流控制策略

焊接電流的大小對不銹鋼管材的焊縫質量、焊接頭性能、焊條融化速度及焊接效率等有一定影響。若焊接電流過大則會導致表皮過熱，因此在焊接過程中無法有效保護焊條，易產生夾渣和氣孔等缺陷。此外電流過大易導致母材金屬坡口一側出現咬邊及燒口等問題。因此需加強對電流強度控制，在焊接過程中嚴格按照焊接工藝標準值貫徹執行，管理人員應該將其作為工作檢驗標準，對擅自更改工藝條件人員給予一定懲罰。例如在進行2000米Φ10×2鋼管焊接時電流標準值見表1。

3.4 焊后焊縫外觀檢查問題應對策略

針對焊后焊縫外觀問題應該根據國家相關標準，控制焊縫余高不可超出標準高度2mm，焊縫寬度應控制在比坡邊緣寬度的0.5-2.5mm之間。在此基礎上根據施工實際需求制定施工工藝標準，并在施工中積極宣傳，讓施工人員按照施工標準展開施工，管理人員應該將其作為工作檢驗標準，對擅自更改工藝條件的人員給予一定懲罰。

4 結束語

隨著社會經濟不斷發展，我國不銹鋼管道已經被廣泛應用到各行各業中，由于其性能優良且可在多種復雜環境中發揮作用，因此成為眾多管道施工首選。不銹鋼管道施工焊接過程中必須控制焊接質量，對當前存在問題的部分展開研究，針對性給出改善策略并貫徹執行，確定焊接施工質量，為社會發展奠定基礎。

參考文獻

[1]劉新剛.芻議壓力管道焊接過程的質量控制[J].山東工業技術，2016，14：28.

[2]聶光庭.壓力管道焊接過程的質量控制研究[J].冶金叢刊，

篇9

關鍵詞：不銹鋼鎢極氬弧焊自動切管機

隨著科學技術的不斷發展，我國各行業對焊接技術要求越來越高，薄板的焊接在國防、航空、化工、電子等行業應用較為普遍，超薄板的焊接也越來越多，如：廣告、裝璜、標志性建筑、日常生活等方面囚此，掌握好薄板焊接中的工藝要領十分必要。

1、鎢極氬弧焊特點

1.1鎢極氬弧焊的主要特性

TIG焊應用了脈沖電弧，它具有熱輸入低、熱量集中、熱影響區小、焊接變形小、熱輸入均勻，能較好地控制線能量；保護氣流具有冷卻作用，可降低熔池表面溫度，提高熔池表面張力；便于操作，容易觀察熔池狀態，焊縫致密，機械性能好，表面成形美觀。目前TIG焊廣泛應用于各行業，尤其是在不銹鋼薄板的焊接中應用較廣。

1.2焊接原理

我們選擇的焊接方法是：手工鎢極氬弧焊。由于鎢極氬弧焊是一種明弧焊，電弧穩定，熱量比較集中，在惰性氣體（氬氣）的保護下，焊接熔池純潔，焊縫質量較好。但是在焊接不銹鋼，特別是奧氏體不銹鋼時，焊縫背面也需要進行保護，否則將產生嚴重的氧化，影響焊縫成型和焊接性能。

1.4TIG焊的工藝技術要領。

（1）引弧、定位焊

引弧形式有非接觸式和接觸式短路引弧2種。前者電極不與工件接觸，既適于直流也適于交流焊接、后者僅適于直流焊接。采用短路方法引弧，不應在焊件上直接起弧，因易產生夾鎢或與工件粘接，電弧也不能立即穩定，電弧容易擊穿母材，所以應采用引弧板，在引弧點旁放一塊紫銅板，先在其上引弧，待鎢極頭加熱至一定溫度后再移至待焊部位，在實際生產中，TIG焊常用引弧器引弧，在高頻電流或高壓脈沖電流的作用下，使氬氣電離而引然電弧，定位焊時，焊絲應比常用焊絲細，因點焊時溫度低、冷卻快，電弧停留時間較長，故容易燒穿，進行點固定位焊時，應把焊絲放在點焊部位，電弧穩定后再移到焊絲處，待焊絲熔化并與兩側母材熔合后迅速?；?。

（2）正常焊接

用普通TIG焊進行薄板焊接時，電流均取小值，當電流小于20A時，易產生電弧漂移，陰極斑點溫度很高，會使焊接區域產生發熱燒損和發射電子條件變差，致使陰極斑點不斷跳動，很難維持正常焊接，而采用脈沖TIG焊時，峰值電流可使電弧穩定，指向性好，易使母材熔化成形，并循環交替，確保焊接過程的順利進行，能得到性能良好、外觀漂亮、形成熔池互相搭接的焊縫。

2、不銹鋼薄板的焊接性分析

不銹鋼薄板的焊接設備采用WZE-500機型，焊槍型號QS-75/500，焊縫質量和板形直接影響焊接質量。不銹鋼薄板導熱系數小，線膨脹系數較大，當焊接溫度變化較快時，產生的熱應力大，很容易出現燒穿、咬邊和波浪變形。不銹鋼薄板焊接多采用平板對接焊，熔池主要受到電弧作用力、熔池金屬重力和熔池金屬表面張力的作用，當熔池金屬體積、質量和熔寬一定時，熔池深度取決于電弧的大小，熔深和電弧力又與焊接電流相關，熔寬由電弧電壓決定。熔池體積越大，表面張力也越大，當表面張力不能平衡電弧作用力和熔池金屬重力時，會造成熔池燒穿，而且在焊接過程中局部受到加熱和冷卻作用，使焊件產生不均勻的應力和應變，當焊縫的縱向縮短對薄板邊緣產生的應力超過一定值時，會產生較嚴重的波浪變形，影響工件的外形質量。本試驗在相同的焊接方法和工藝參數下進行，采用不同形狀的鎢極，減少焊接接頭上的熱輸入量，解決焊縫燒穿和工件變形等問題。

3、鎢極氬弧焊在不銹鋼薄皮管焊接中的應用

3.1焊接設備及焊接方法選擇

根據不銹鋼的焊接特點，在焊接過程中當熱輸入量大，冷卻較慢時，易產生熱裂紋、腐蝕開裂和變形等缺陷，而且本工程不銹鋼管壁薄1.5~2mm，焊接熔淺，焊縫要求雙面成型，光滑無毛刺，管口不被氧化。故選擇管內充氬氣手工鎢極氬弧焊，焊接設備選擇鎢極氬弧焊機(正接法)，焊機型號為WS一300A。依據為：

(1)在常用的焊接方法中，TIG焊的熱輸入較小，且氬氣流除了保護高溫金屬外，還具有一定的冷卻作用，能提高焊縫的抗裂能力，減少焊接變形。

(2)鎢極因發熱量小，不易過熱，同樣大小直徑的鎢極可以采用較大的電流，工件發熱量大，生產率高，而且由于鎢極為陰極，熱電子發射力強，電弧穩定而集中。

(3)氬氣是惰性氣體，能有效地隔絕周圍空氣，使鎢極不發生反應，鎢極氬弧焊中電弧還有自動清除工件表面氧化的作用。

(4)鎢極電弧穩定，即在很小的焊接電流下仍可穩定燃燒，特別適用于薄壁管的焊接。

(5)熱源和填充焊絲可分別控制，因而熱輸入易調節，可進行各種位置的焊接，也是實現單面焊雙面成型的理想方法。同時還減少了清渣和酸純化等工序，焊速快，工效高，能滿足工程質量和工期要求。

3.2焊接工藝要求

3.2.1坡口選擇

由于不銹鋼薄壁管厚度都在2.0mm以下，選用Ⅰ型坡口，

坡口寬度A=1/2t+0.5mm。

3.3.2焊口充氬保護

管內充氬氣保護，在引弧前，啟動開關送氣閥，將管內的空氣排除。針對氬氣耗費量大的問題，我項目部在不同焊接條件下，選用不同的充氬形式，主要有：

(1)54mm以下管道焊接采用整條充氬保護。當管線長度較長、整體充氬困難時，可在組對焊口前內部放置易溶紙，封堵做成氣室，易溶紙與焊口距離在不被損壞的情況下盡可能近，然后在坡口處采用局部充氬的方法進行保護。

(2)54mm以上直管對接或直管與彎頭對接，采取局部充氬，以減少氬氣用量。

為防止氬氣從對口間隙中大量泄漏，焊前需在坡口間隙中貼一層高溫膠帶，焊接過程中隨時將妨礙焊接操作的那部分高溫膠帶撕去，每次撕去的長度視保護情況而定。

該措施充氬的效益很明顯，耗氬量可減少40%左右，并且焊口部氬含量高，有利于提高焊口質量。充氬流量保持在3～8L/min，視管徑而定。焊后繼續送氣10～30s。

4、結論

對于薄壁不銹鋼管道現場安裝，采用管內充氬手工鎢極氬弧焊的焊接工藝，能夠獲得高質量的焊接接頭。焊后X射線檢測一次合格率達97.8%，焊縫雙面成形，過渡均勻、光滑，無毛刺，能滿足生產工藝要求。

參考文獻：

［1］張立新,周天錫.復合鋼板加工中常見裂紋及解決方法探討［J］.中國化工裝備，2003（3）：25.

［2］中國機械工程學會焊接分會.焊接手冊［M］.北京：機械工業出版社，1992.

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【關鍵詞】激光焊；應力場；數值模擬

激光焊接時由于激光束的能力密度高，局部的快速加熱與冷卻，在焊接過程中和焊接冷卻后會產生相當大的焊接殘余應力和殘余變形。它不僅可使焊縫產生裂紋，降低強度和韌性，而且這些殘余應力與工作應力疊加，使結構的應力強度增加，影響焊接結構的安全可靠性。因此為了保證結構的安全使用，準確的評估焊接結構的殘余應力和變形已成為一個極為重要的研究課題。

激光焊接是不均勻的局部加熱，工件溫度變化范圍較大，要經歷急速升溫和降溫的過程，是非靜態的。材料在高溫會發生相變，材料的機械性能和熱物理性能均隨溫度變化，是非線性的。所以激光焊接過程非常復雜，它包含相變、塑性和非線性等因素影響的熱彈塑性問題。只有借助與有限元法才能使這種復雜過程的數值分析與計算成為可能。

1 焊接應力場的模型的建立

本文采用順序耦合方法進行焊接應力場的數值模擬。將前一個分析的結果作為載荷施加到下一個分析中的方式進行耦合。激光焊接應力應變場分析是典型的熱-應力順序耦合分析，先模擬出溫度場，再將熱分析中得到節點溫度作為“體載荷”施加到結構分析中。

2 網格劃分

對激光焊應力場的計算時，采用和溫度場模擬相同的網格。在溫度場的計算中，可將焊接過程看做是準穩態的過程，在長度方向可以取較短的一部分進行計算，而在應力應變場的計算中，模型尺寸的大小直接決定了焊接結構的約束狀態，對應力及應變場的模擬結果影響很大。如果在應力場的計算中采用和溫度場模擬中一樣的網格粗細大小，由于焊接長度的增加，會使得應力場計算的時間大大加長。如果采用較粗的網格，就會損失一定的溫度場計算的精度。因此，需要在計算精度與計算時間之間做出妥協。

模型使用映射網格，在計算應力場之前，首先把間隙板中的單元全部殺死，然后在計算焊接過程的子步中，逐步激活間隙板中的熔融溫度以上的單元加入計算，以此來模擬激光焊接熔池的形成。這樣，疊接的兩塊工件之間只有焊縫處的單元才結合在一起。

3 材料的力學性能參數

需定義20鋼和304不銹鋼的彈性模量E、熱膨脹系數α、泊松比μ、屈服強度σs、熱膨脹系數，材料塑性選項選取等向強化屈服準則。

4 初始條件和約束條件

設焊前母材的初始應力為0，初始溫度設為環境溫度25℃。本模型中不承受外載荷力，體積力、重力均忽略不計，只考慮熱應力的作用。讀入各節點的溫度值，即溫度場計算的結果，進行熱應力計算，時間步長與溫度場計算時一樣，有利于溫度載荷的讀入和計算精度的提高。對焊接構件自由度進行約束，加載邊界條件要注意兩點：一是防止有限元計算過程中產生位移，二是不能嚴重阻礙焊接過程中應力自由釋放和焊接結構自由變形。

圖1為有限元模型的位移約束示意圖。在焊縫中心面E-F上施加對稱約束，對稱面約束指的是將該面的所有節點在平面外的移動和平面內旋轉都被設置為零。即限制E-F面的節點在垂直該面（Z軸方向）的位移和繞其它兩個軸（X、Y軸方向）的旋轉，總之，該面的節點只能在XY軸方向做平移運動。在有限元模型的A-D邊施加Y方向位移約束，在A-B邊和C-D邊施加Z方向的位移約束。這樣，即防止了數值模擬中產生位移，又沒有嚴重阻礙焊接過程中應力的自由釋放和焊接結構的自由變形。

5 應力場計算結果及分析

以下結果均是在焊接工藝參數為I=350A，V=100mm/min，Δf=-1mm時計算出來的。平行于焊縫方向的殘余應力稱為縱向焊接殘余應力，記為σx，垂直于焊縫方向的殘余應力稱為橫向焊接殘余應力，記為σy，由于板的厚度很小，所以沿著厚度方向的殘余應力較小，一般不作考慮。

圖2為焊后冷卻到259.88s之后的上表面等效殘余應力云圖，在焊縫及其熱影響區附近，存在著較大的殘余應力，為200-400MPa之間，個別區域大于400MPa，從焊縫中心向兩邊殘余應力迅速降低。下表面在激光焊接的起始區域和結束區域，殘余應力最大，存在著明顯的邊界效應，特別是靠近焊接結束的地方，殘余應力達到最大值，而終焊點的前端存在著一個低應力區，如圖3。

焊接結束后，焊縫末端由于沒有熱量繼續施加，焊縫終了區域熔池中的液態金屬冷卻的速度比別處的要快很多，使此區域的溫度梯度很大，所以此區域的殘余應力較其它區域要高，焊縫中最大的殘余應力出現在此區域。

6 結論

焊縫及其熱影響區附近，存在著較大的殘余應力，從焊縫中心向兩邊殘余應力迅速降低。激光焊接的起始區域和結束區域，殘余應力最大，存在著明顯的邊界效應，特別是靠近焊接結束的地方，殘余應力達到最大值，而終焊點的前端存在著一個低應力區。

參考文獻：