[摘 要]Super304H钢是超级细化晶粒组织的不锈钢，在TP304H钢的基础上添加了ω（Cu）3%和ω（Nb）0.45%，通过弥散强化作用获得了极高的许用应力。HR3C钢是非细化晶粒不锈钢，在25-20型（AISI310）不锈钢的基础上添加了Nb和N元素而开发出来的新钢种。合金元素的增加使得液态金属黏度变大，流动性变差，焊接时很容易产生打底层焊接接头凹陷及层间未熔合的缺陷，并且对焊接热裂纹非常敏感。
　　[关键词]焊接；工艺；过程；缺陷
　　中图分类号：G692 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0012-01
　　1 产生的热裂纹主要有三类
　　1）结晶裂纹熔融状态的熔敷金属在结晶过程中，当残留在已凝固晶粒间的液体薄膜被收缩应力拉开后而又得不到足够液体的补充时，就会形成裂纹，这种裂纹被称为结晶裂纹。结晶裂纹常出现焊缝、引弧和收弧处。
　　2）高温液化裂纹在焊接热影响区的过热区，由于电弧加热作用使该区的部分母材或部分晶界熔化，在凝固过程中，局部熔融状态的母材金属的晶界上，有可能出现晶界液体薄膜，接头在冷却过程中薄膜被拉开而得不到液体金属的补充，造成焊接热影响区裂纹。这种裂纹称为高温液化裂纹。高温液化裂纹发生在热影响区的过热区。
　　3）高温脆性裂纹焊接接头的过热区在高温时塑性降到了最低程度，由于焊接冷却时的拉应力作用，从而产生高温脆性裂纹。
　　奥氏体钢的高温裂纹与材料中的Ni、C、Si、Nb、S、P、Sn、Sb等元素的含量有关，它们提高了材料热裂纹的敏感性。对于奥氏体钢Ni和Nb是必需加入的合金元素，其它元素含量则控制的越低越好。这不光是新型奥氏体钢化学成分设计的原则，也是其焊缝熔敷金属化学成分设计必需遵守的原则。
　　2 现场焊接工艺的制定及要点
　　1）现场焊接工艺的制定
　　根据两种钢材的焊接性，以焊接工艺评定为依据，结合现场的实际情况制定切合实际的焊接工艺，现场的Super304H钢管规格为Φ45×8.9mm，HR3C钢管规格为Φ45×9.8mm，焊接环境温度为摄氏35度左右，为减少焊缝金属在高温区域的停留时间，增加降温速度，对Super304H钢管焊缝采用分5层焊接方法，从第3层焊缝开始采用分2道焊接，第4层及盖面层分3道焊接；HR3C钢管焊缝采用分6层焊接方法，第3、4层分2道焊接，第5层及盖面层分3道焊接。控制每层厚度为1.5～2mm，打底层厚度为2～2.5mm。焊接速度控制为打底层3.7～4.0㎝∕min，其余各层为4.2～4.7㎝∕min，控制层间温度≤100℃。同时，因为工期紧，选择多道焊口顺序焊接，这样，在焊口降温的同时，不耽误时间。
　　2）焊接过程要点
　　针对Super304H钢和HR3C钢的焊接性能，确定本次焊接施工过程的要点
　　1）严格控制焊接热输入及层间温度控制焊接线能量为16KJ/cm左右，采用多层多道快速焊。并且每次在温度降到100℃以下再进行焊接，并辅以接触式测温仪跟踪测温。
　　2）打底层背面焊缝接头处的成型背面焊缝应透度均匀，焊接接头过度圆滑，收头封口处无氧化、凹陷、未焊透缺陷。
　　3）收弧弧坑处的裂纹以及氧化现象。
　　4）焊缝层间填充焊道与两侧坡口处是否熔合良好。此处是层间未熔合最易产生的地方，因此，亦作为此次监控重点。
　　5）焊缝的外观成型是否美观，盖面层焊道与母材过渡是否圆滑，无咬边，无未熔合，无夹沟现象。焊缝余高控制在0.5～1mm范围内。
　　6）焊缝附近母材无收弧及引弧痕迹，无电弧擦伤现象。
　　3 焊接过程中发现的问题及解决办法
　　此次焊接過程中的各项规范参数都能够保证在焊接工艺评定的合格要求范围之内，但是也出现一些问题，在这里简要做一汇总，为以后的类似焊接施工做一借鉴
　　问题一：打底焊道接头处的背面焊缝高度低于正常焊接过程中的高度，造成射线探伤底片效果不佳，另外，在此次焊接中，打底焊缝最终封口处出现两道口的接头内凹比较严重，焊接至封口处感觉铁水外溢，分析原因为内部充氩气体受热膨胀后产生向外溢出压力，使铁水难以进入焊缝内部。后经磨掉接头，重新焊接解决。
　　解决办法：焊至管剩余最后1/4周时，拔掉充氩气管，不要急于施焊，用火机在焊缝近处实验，当火苗倾斜变为轻微微抖动时迅速引燃电弧，开始焊接，完成封口。建议打底焊道焊接过程中焊工自检，并由技术水平稍高的焊工做最后焊接封口工作（因最后的封口焊接无法观测）。
　　问题二：管子加工的坡口无钝边。坡口在加工后没有打磨钝边对焊缝尤其是高合金钢焊缝会产生两方面不利影响，一是焊口的背面焊缝的边缘不整齐，垂直焊口焊肉易下坠，水平焊口焊肉仰焊部分易产生凹陷，平焊部分易产生焊瘤。二是在采用相同的对口间隙的情况下，焊缝的宽度增加，填充量即热输入亦随之增加，对焊缝的内部组织产生一定的不利影响，同时也增加了焊接施工的工作量。
　　解决办法：打磨出0.5～1mm钝边，尤其是对管壁厚度相对较大的焊缝其填充量会大量减少，直接降低焊接热输入，使获得合格金相组织的焊缝变得更加容易。
　　问题三：焊枪的选用。此次焊接用的两把氩弧焊枪只有一把带有高频引弧功能，没有高频引弧的焊枪在焊接时出现了弧坑裂纹、管子母材电弧擦伤、夹钨的缺陷，现场发现后都及时打磨、补焊解决，无形中增加了工作量。
　　解决办法：建议保证以后在高合金焊口如Super304H、HR3C、T/P91、T/P92等以及密集型管排的焊接施工中采用带高频引弧的焊机及焊枪，从根源上杜绝以上问题的产生。
　　问题四：焊接施工环境的粉尘影响。由于此次焊接施工时在停炉不久后开始，因此现场的粉尘很多，透过弧光可以看见粉尘呈密集型在焊缝周围，大量的粉尘进入焊接熔池中对焊接质量会产生很大的影响，也不利于焊工的身体健康。
　　解决办法：对焊接周围环境的粉尘进行风力或消防水清扫。
　　问题五：焊口的检验方式。焊缝内部缺陷无损检验方式以射线检验和超声波检验最为普遍使用，其中射线检验对焊缝内部的裂纹、层间未熔合的缺陷底片上体现不是很明显，而超声波检验对这两种缺陷体验的最为明显。在焊接Super304H、HR3C时，焊口最容易出现的焊接缺陷就是裂纹和层间未熔合，为杜绝不合格的焊口通过射线检验，建议在射线检验后再辅以超声波检验的方式对焊口质量作全面的检查。
　　5 结束语
　　通过对此次焊接过程得到：焊接的各项工艺参数符合焊工考核中心对以上两种钢材的焊接工艺评定标准，焊缝余高0.5～1mm，表面成型美观，无咬边，未熔合等缺陷，焊缝内部射线检验合格。