奥氏体不锈钢薄板立向下焊接工艺改进

株洲南车时代电气股份有限公司（湖南 412001）谢建良

由于奥氏体不锈钢具有优良的耐蚀性、抗氧化性及良好的力学性能和加工性能，故在我公司生产的地铁电气屏柜中已广泛应用。我公司的地铁电气屏柜主要以薄板为主，因柜体的结构特点，为防止变形及保证尺寸，必须用工装紧固在焊接平台上，由于不便于翻转，因此有些非承力焊缝不可避免地在立焊的位置向下施焊。立向下焊时，铁液因自重易下坠滴落，不易控制熔池形状和大小；另外，由于焊接材料、焊接参数、焊枪操作角度等选择的不合理，导致出现了焊缝发黑、焊瘤、焊缝成形不良、焊缝熔深浅等缺陷，因此必须对立向下焊接工艺进行改进，从而提升焊缝的质量。

1.原焊接工艺存在的问题

（1）原焊接工艺 焊接参数如表1所示，原焊枪角度如图1所示。

表1 焊接参数

（2）存在问题 按照表1的焊接参数和图1的操作方式焊接了试板，进行焊缝外观检查，发现焊缝表面发黑、有焊瘤等，对试板取样进行了宏观金相试验，发现焊缝熔深浅，金相照片如图2所示。

图1 焊枪角度

图2 宏观金相照片

2.工艺改进

从焊接材料（包括保护气体和焊丝）、焊接参数、操作方法方面考虑进行改进。

（1）保护气体的选择 当用99.99%Ar作为保护气体焊接不锈钢时，存在液体金属的粘度及表面张力较大，易产生气孔，焊缝金属润湿性差，焊缝两侧容易形成咬肉等缺陷；电弧阴极斑点不稳定，产生阴极漂移现象，会导致焊缝熔深及焊缝成形的不规则。所以必须保证保护气体具有一定的弱氧化性，但是在保护气体加入超过5%的CO2会导致焊缝金属中渗碳，从而降低接头的抗腐蚀性能，也是焊缝发黑的主要原因。在Ar中加入一定数量的O2有利于金属熔滴的细化，降低了熔滴过渡的临界电流值，阴极漂移现象便可克服。但是，当含氧量超过2%时，焊缝表面氧化严重，接头质量下降，因此，选用的焊接保护气体为98%Ar＋2%O2。

（2）焊丝的选择 由于奥氏体不锈钢在敏化温度区域会在晶界上易析出铬的碳化物，形成贫铬的晶粒边界，在腐蚀介质的作用下，贫铬层遭到腐蚀破坏，发生晶间腐蚀。为防止晶间腐蚀选用奥氏体-铁素体双相组织或含有铌、钛稳定化元素以及超低碳的焊接材料，使焊缝的wC<0.03%，选用ER308LSi焊丝（化学成分见表2），增加Si含量是为了改善熔池的流动性，使焊缝成形美观。

表2 ER308LSi焊丝的化学成分（质量分数） （%）

（3）焊接参数 增加了焊接电流、电压，增加焊缝的熔深；提高了焊接速度，改善焊缝成形。改进后的焊接参数如表3所示。

表3 焊接参数

（4）焊枪角度 调整了焊枪的角度（见图3），改善了焊缝的熔深及成形。

图3 焊枪角度

按照上述的改进措施，焊接了试板，通过外观检查发现焊缝成形美观，表面呈金黄色，对试板取样进行了宏观金相试验，发现焊缝有足够的熔深，金相照片如图4所示。

图4 宏观金相照片

3.结语

通过对奥氏体不锈钢立向下焊进行工艺改进后，焊缝的外观质量及内在质量满足了产品要求，提升了焊缝质量。