國產焊材在904L鋼焊接中的應用

1 　904L 鋼焊接性分析

1. 1 　904L 鋼的化學成分及力學性能

904L 鋼符合ASME SA—240中的N08904。
根據成分可以計算出Creq=24.82%，Nieq=25.28%，查舍費勒圖可知，904L是全奧氏體高鎳低碳不銹鋼。

1. 2 　焊接中易出現問題及預防措施

常見的熱裂紋形式有弧坑裂紋、熱影響區裂紋、焊縫橫向和縱向裂紋。904L鋼是單相奧氏體組織，其焊接接頭易出現熱裂紋，主要為弧坑裂紋，其原因主要有：①焊縫金屬凝固期間由于熱脹冷縮存在較大的拉應力，被拉開的縫隙沒有足夠的液態金屬來填充，因此產生弧坑裂紋；②焊縫為單相奧氏體柱狀晶組織，易于雜質的偏析及晶間液態薄膜的形成；③904L鋼含鎳量比較高，鎳易于S和P形成低熔共晶物，其中Si和Nb也能形成有害的易熔晶間層。

為防止弧坑裂紋應采取如下措施：①采購時嚴格控制母材和焊材中S、P等有害元素的含量；②采用適當的焊接坡口和焊接方法，即采用小的熔合比；③選用低氫型焊條；④焊接參數選用小的熱輸入（即小參數快速焊）；⑤層間溫度不宜過高(≤100℃)，以避免焊縫過熱產生高溫液化裂紋，并且施焊過程中焊條不允許擺動；⑥選擇合理的焊接結構、焊接接頭形式和焊接順序，盡量減少焊接應力；⑦在焊接收弧處應進行打磨后施焊，以避免弧坑裂紋。

2 　焊接工藝性試驗

2. 1 　焊材的選擇

由以上分析，904L鋼為全奧氏體單相組織，對焊接熱裂紋極其敏感，為此應選用低S、P的焊接材料。對904L鋼的焊接，選用與之相匹配的國產高溫合金Ni182（符合GB/T.15620-1995標準）和鎳合金焊條ENiCrFe-3（Ni307B）（符合AWSA5.11-90標準）。采用鎳基焊材,不但抗裂性好,而且獲得較好的焊接工藝性。

2. 2 　坡口制備

坡口加工最好采用機械加工，若用等離子切割加工則加工面必須用機械方法打磨；因焊接熔池粘滯性強，流動性差，因此裝配時要求坡口角度比通常稍大（選70°）；又因其線膨脹系數大，所以對接間隙稍寬（3～4mm）；為保證背面焊透要求打磨清根而不用碳弧氣刨（防止滲碳)。

2. 3 　焊接方法及工藝參數的選擇

由于904L鋼導熱率小，熱膨脹系數大，因此采用小熱輸入、短弧焊、快速焊，這樣即可減小熱裂紋傾向又可防止變形。其焊接順序為：手工氬弧焊打底→手工電弧焊填充→手工電弧焊蓋面→背面機械打磨清根→背面手工電弧焊蓋面，其焊接方法及工藝參數見表4 。

2. 4 　焊接接頭檢驗

（1） 對焊縫進行了外觀檢查，焊縫余高在0～2 mm之內，滿足要求

（2） 對焊縫表面進行100 %PT 檢驗，結果表明無裂紋、氣孔和弧坑等缺陷

（3） 對焊接接頭進行100 %RT 檢驗，均達到Ⅰ級

（4） 對焊接接頭進行力學性能試驗，結果未發現裂紋、未熔合等缺陷，其力學性能試驗數據及結果見表5。此外，對焊縫及熱影響區進行了金相觀察，均符合要求。

3 　質量控制

在實際產品焊接時，為獲得優良的焊縫質量，要嚴格按焊接工藝評定執行。同時還應注意以下幾點：

（1） 焊接時盡量使用引弧板和收弧板或處理好弧坑

（2） 用砂輪進行打磨清根

（3） 焊接時要嚴格控制層間溫度

（4） 減少在敏化區停留的時間

4 　結　　論

實踐證明，對于904L奧氏體不銹鋼，選用NiCrFe-3（Ni307B）焊條焊接是可行的，所選擇的焊接工藝參數能夠使焊縫力學性能滿足技術要求，實際產品焊接過程中所采取的措施保證了制造過程的質量，使醋酸去除塔再沸器順利完成生產的同時也為904L奧氏體不銹鋼焊接積累了一定的經驗。