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[摘 要]随着我国不锈钢消费量的快速增长， 不锈钢的焊接技术越来越重要， 它直接影响着不锈钢的使用质量和应用领域的拓宽。本论文主要从不锈钢的类型及其特点和焊接性、不锈钢的焊接工艺特点及存在问题两方面进行阐述不锈钢焊接工艺现状及进展研究，希望能为研究不锈钢焊接工艺现状及进展的学者提供理论参考依据。
[关键词]不锈钢 焊接工艺 现状及发展
中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0307-01
1.不锈钢的类型及其特点和焊接性
1.1奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢是应用最广的一种， 高铬镍钢及高铬锰氮钢均属此类，其中，铬镍奥氏体不锈钢是最通用的钢种。18-8钢主要用于耐蚀环境下，25-20钢主要用作热稳定钢，提高含碳量则可用做热强钢。奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢种，由于其在高温、极低温度（-196 ℃）下均具有优良的塑韧性、冷热加工性能和耐腐蚀性能，因此大量用于石油、化工、宇航及核工程等重要焊接结构。目前的主要问题是接头的刀状腐蚀和应力腐蚀开裂，以及含镍较高的单相奥氏体钢接头热裂问题， 有时也会有接头热强性和再热裂纹问题。
1.2 铁素体不锈钢
铁素体不锈钢由于热膨胀系数与碳钢接近而比奥氏体小，并且S、P等杂质元素在铁素体中溶解度大，Si、Nb等又是铁素体形成元素，因此，焊缝结晶时不易形成低熔点共晶，热裂纹的倾向比奥氏体不锈钢小得多，同时焊接热影响区超过临界温度的区域形成的马氏体量也少，比马氏体不銹钢的延迟裂纹的敏感性小。铁素体不锈钢在焊接中的主要问题是晶粒易于长大形成粗大铁素体而脆化和475℃脆化问题。
1.3 马氏体不锈钢
马氏体不锈钢的主要问题是接头的冷裂和脆化。马氏体型不锈钢与铁素体型不锈钢相比，其铁素体形成元素铬的含量较少，含有较高的奥氏体形成元素碳。这类钢中高温下存在的奥氏体在通常不太慢的冷却条件下会发生奥氏体到马氏体的转变，属于淬硬组织的钢种。在焊接时，由于焊接热循环的作用，焊缝和热影响区焊后状态的组织为硬脆的马氏体组织，易形成冷裂纹。并随着碳含量的提高，形成冷裂纹的倾向会越来越大。另外，马氏体钢也有较大的晶粒粗化倾向。在冷却速度小时，近缝区就会出现粗大的铁素体和碳化物组织，因而塑性和韧性显著下降；若冷却速度大，由于产生粗大的马氏体组织，塑性的韧性也要下降。
2.不锈钢的焊接工艺特点及存在问题
2.1 奥氏体不锈钢
由于奥氏体不锈钢（ 主要是指铬镍奥氏体不锈钢） 应用最广， 所以焊接技术也最为成熟， 研究也最为深入， 许多问题已得到了很好的解决。且由于奥氏体组织本身的性能特点， 只要选择适当的焊接工艺，奥氏体不锈钢就易于得到合格的焊缝。
2.1.1 奥氏体不锈钢焊接工艺要点
奥氏体不锈钢可采用各种熔焊方法，其中使用最多的是焊条电弧焊和气体保护焊，以机械化快速焊为好。焊接奥氏体不锈钢时必须考虑产生较大变形的倾向，因此焊接时应遵循以卜原则：
（1）焊接接头的坡口形式应尽可能选择U形、X形、双U形等，以减少焊缝金属的填充量，降低焊缝的收缩应力，防止热裂纹的产生。即使焊薄板的时候也要开坡口。
（2）尽可能地采用固定夹具，尤其是焊薄板时，避免角焊缝。
（3）先从中间开始焊而后向两边焊或采用分段退焊技术。
（4）由于焊丝的电阻率大、导热系数小，所以熔化系数大，焊丝伸出长度要短一些。
（5）尽量采用短弧焊并不做摆动，以防止合金元素不必要的烧损。
（6）为了防止焊缝中产生气孔，应尽量限制气体来源并改善气体逸出条件。
2.1.2 奥氏体不锈钢焊接工艺参数
奥氏体不锈钢导热系数小、电阻率大，焊接时母材和焊材都容易被加热、熔化，故选择焊接电流应较小，短弧快速焊，采用窄焊道、窄焊缝，减少高温停留时间。
一般情况卜，奥氏体不锈钢焊接时不需要预热，但对焊缝铁素体很少或根木没有铁素体时，奥氏体焊缝可能会产生热裂纹。这种情况卜，预热是必要的。
为了防止和消除焊接接头的应力腐蚀开裂，有必要进行焊后热处理。常规碳含量不锈钢结构需要进行固溶处理；含稳定化元素的和超低碳的不锈钢结构需进行稳定化和消除应力热处理。
2.2 铁素体不锈钢
铁素体不锈钢焊接时，由于加热时没有相转变发生，热影响区的晶粒易于长大而形成粗大铁素体，且不可能通过热处理来改善，因而会造成明显的脆化的后果。无论采用何种焊接方法，都应采用小的热输入、少层次的焊接，层间温度控制在200℃以卜，以减少焊缝和HAZ晶粒过分长大和碳化物和氮化物析出，引起接头脆化和晶间腐蚀倾向。
铁素体钢焊接工艺要点可总结如下：
（1）如果要求焊缝和母材的性能相同，特别是要求焊缝颜色、拉伸强度、疲劳强度和母材一致时，则要用含v（Cr）12%的填充材料进行焊接。
（2）当构件承受交变载荷时，焊缝的拉伸强度和疲劳强度更重要。
（3）当焊后不能进行热处理时，最好采用奥氏体填充材料。焊条或焊剂在焊前应烘干。严格控制焊接热输入。多层多道焊时，层间温度应根据板厚确定上限。
2.3 马氏体不锈钢
马氏体不锈钢在焊接过程中焊接性较差。因为在焊接冷却过程中出现奥氏体向马氏体转变，由于体积发生变化，促使硬度增加和塑性降低，致使有强烈的淬硬倾向。母材含碳量越高，淬硬倾向就越大。在焊缝扩散氢和焊接应力作用下，焊接残余应力较大，易产生裂纹，因此，根据焊件厚度和刚性大小，焊接时应采取焊前预热、焊后缓冷等工艺措施。马氏体钢一般是在调质状态下焊接，焊接工艺要点可总结如下：
（1）控制焊缝金属的化学成分。焊缝金属的化学成分主要取决于焊接材料，最好是用与母材金属成分相同或相接近的焊接材料。但焊缝与热影响区将会硬化变脆，有很高的冷裂纹倾向，需限制S、P、Si的含量，并添加少量Ti，、A、1，、N以细化晶粒和降低淬硬性。使用与母材金属化学成分不相同的奥氏体不锈钢焊接材料时，可防止冷裂，但强度不与母材匹配，且由于焊缝与母材在物理、化学、冶金的性能上都存在很大差异，所以可能反而容易出现破坏事故。
（2）焊前预热和焊后热处理。对于用同质焊接材料焊接马氏体不锈钢时，预热是防止冷裂纹的重要措施。预热温度与钢淬硬倾向有关，淬硬倾向越大，预热温度也应选择越高。焊后热处理可降低焊缝金属与热影响区的硬度，改善焊接接头的韧性，降低焊接结构的残余应力。采用奥氏体焊接材料时焊接构件可不进行焊前预热和焊后热处理。
参考文献
[1] 张先龙.L360Q NS钢含硫天然气管道焊接工艺应用研究[J].金属加工（热加工）.2016（04）.
[2] 张文君.浅谈高效焊接工艺研究现状[J].民营科技.2014（08）.
[3] 尹伯清，吴波，樊祥云，檀彦平.氨气储罐用钢选择及其焊接工艺研究[J]. 金属加工（热加工）.2013（24）.
[关键词]不锈钢 焊接工艺 现状及发展
中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）13-0307-01
1.不锈钢的类型及其特点和焊接性
1.1奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢是应用最广的一种， 高铬镍钢及高铬锰氮钢均属此类，其中，铬镍奥氏体不锈钢是最通用的钢种。18-8钢主要用于耐蚀环境下，25-20钢主要用作热稳定钢，提高含碳量则可用做热强钢。奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢种，由于其在高温、极低温度（-196 ℃）下均具有优良的塑韧性、冷热加工性能和耐腐蚀性能，因此大量用于石油、化工、宇航及核工程等重要焊接结构。目前的主要问题是接头的刀状腐蚀和应力腐蚀开裂，以及含镍较高的单相奥氏体钢接头热裂问题， 有时也会有接头热强性和再热裂纹问题。
1.2 铁素体不锈钢
铁素体不锈钢由于热膨胀系数与碳钢接近而比奥氏体小，并且S、P等杂质元素在铁素体中溶解度大，Si、Nb等又是铁素体形成元素，因此，焊缝结晶时不易形成低熔点共晶，热裂纹的倾向比奥氏体不锈钢小得多，同时焊接热影响区超过临界温度的区域形成的马氏体量也少，比马氏体不銹钢的延迟裂纹的敏感性小。铁素体不锈钢在焊接中的主要问题是晶粒易于长大形成粗大铁素体而脆化和475℃脆化问题。
1.3 马氏体不锈钢
马氏体不锈钢的主要问题是接头的冷裂和脆化。马氏体型不锈钢与铁素体型不锈钢相比，其铁素体形成元素铬的含量较少，含有较高的奥氏体形成元素碳。这类钢中高温下存在的奥氏体在通常不太慢的冷却条件下会发生奥氏体到马氏体的转变，属于淬硬组织的钢种。在焊接时，由于焊接热循环的作用，焊缝和热影响区焊后状态的组织为硬脆的马氏体组织，易形成冷裂纹。并随着碳含量的提高，形成冷裂纹的倾向会越来越大。另外，马氏体钢也有较大的晶粒粗化倾向。在冷却速度小时，近缝区就会出现粗大的铁素体和碳化物组织，因而塑性和韧性显著下降；若冷却速度大，由于产生粗大的马氏体组织，塑性的韧性也要下降。
2.不锈钢的焊接工艺特点及存在问题
2.1 奥氏体不锈钢
由于奥氏体不锈钢（ 主要是指铬镍奥氏体不锈钢） 应用最广， 所以焊接技术也最为成熟， 研究也最为深入， 许多问题已得到了很好的解决。且由于奥氏体组织本身的性能特点， 只要选择适当的焊接工艺，奥氏体不锈钢就易于得到合格的焊缝。
2.1.1 奥氏体不锈钢焊接工艺要点
奥氏体不锈钢可采用各种熔焊方法，其中使用最多的是焊条电弧焊和气体保护焊，以机械化快速焊为好。焊接奥氏体不锈钢时必须考虑产生较大变形的倾向，因此焊接时应遵循以卜原则：
（1）焊接接头的坡口形式应尽可能选择U形、X形、双U形等，以减少焊缝金属的填充量，降低焊缝的收缩应力，防止热裂纹的产生。即使焊薄板的时候也要开坡口。
（2）尽可能地采用固定夹具，尤其是焊薄板时，避免角焊缝。
（3）先从中间开始焊而后向两边焊或采用分段退焊技术。
（4）由于焊丝的电阻率大、导热系数小，所以熔化系数大，焊丝伸出长度要短一些。
（5）尽量采用短弧焊并不做摆动，以防止合金元素不必要的烧损。
（6）为了防止焊缝中产生气孔，应尽量限制气体来源并改善气体逸出条件。
2.1.2 奥氏体不锈钢焊接工艺参数
奥氏体不锈钢导热系数小、电阻率大，焊接时母材和焊材都容易被加热、熔化，故选择焊接电流应较小，短弧快速焊，采用窄焊道、窄焊缝，减少高温停留时间。
一般情况卜，奥氏体不锈钢焊接时不需要预热，但对焊缝铁素体很少或根木没有铁素体时，奥氏体焊缝可能会产生热裂纹。这种情况卜，预热是必要的。
为了防止和消除焊接接头的应力腐蚀开裂，有必要进行焊后热处理。常规碳含量不锈钢结构需要进行固溶处理；含稳定化元素的和超低碳的不锈钢结构需进行稳定化和消除应力热处理。
2.2 铁素体不锈钢
铁素体不锈钢焊接时，由于加热时没有相转变发生，热影响区的晶粒易于长大而形成粗大铁素体，且不可能通过热处理来改善，因而会造成明显的脆化的后果。无论采用何种焊接方法，都应采用小的热输入、少层次的焊接，层间温度控制在200℃以卜，以减少焊缝和HAZ晶粒过分长大和碳化物和氮化物析出，引起接头脆化和晶间腐蚀倾向。
铁素体钢焊接工艺要点可总结如下：
（1）如果要求焊缝和母材的性能相同，特别是要求焊缝颜色、拉伸强度、疲劳强度和母材一致时，则要用含v（Cr）12%的填充材料进行焊接。
（2）当构件承受交变载荷时，焊缝的拉伸强度和疲劳强度更重要。
（3）当焊后不能进行热处理时，最好采用奥氏体填充材料。焊条或焊剂在焊前应烘干。严格控制焊接热输入。多层多道焊时，层间温度应根据板厚确定上限。
2.3 马氏体不锈钢
马氏体不锈钢在焊接过程中焊接性较差。因为在焊接冷却过程中出现奥氏体向马氏体转变，由于体积发生变化，促使硬度增加和塑性降低，致使有强烈的淬硬倾向。母材含碳量越高，淬硬倾向就越大。在焊缝扩散氢和焊接应力作用下，焊接残余应力较大，易产生裂纹，因此，根据焊件厚度和刚性大小，焊接时应采取焊前预热、焊后缓冷等工艺措施。马氏体钢一般是在调质状态下焊接，焊接工艺要点可总结如下：
（1）控制焊缝金属的化学成分。焊缝金属的化学成分主要取决于焊接材料，最好是用与母材金属成分相同或相接近的焊接材料。但焊缝与热影响区将会硬化变脆，有很高的冷裂纹倾向，需限制S、P、Si的含量，并添加少量Ti，、A、1，、N以细化晶粒和降低淬硬性。使用与母材金属化学成分不相同的奥氏体不锈钢焊接材料时，可防止冷裂，但强度不与母材匹配，且由于焊缝与母材在物理、化学、冶金的性能上都存在很大差异，所以可能反而容易出现破坏事故。
（2）焊前预热和焊后热处理。对于用同质焊接材料焊接马氏体不锈钢时，预热是防止冷裂纹的重要措施。预热温度与钢淬硬倾向有关，淬硬倾向越大，预热温度也应选择越高。焊后热处理可降低焊缝金属与热影响区的硬度，改善焊接接头的韧性，降低焊接结构的残余应力。采用奥氏体焊接材料时焊接构件可不进行焊前预热和焊后热处理。
参考文献
[1] 张先龙.L360Q NS钢含硫天然气管道焊接工艺应用研究[J].金属加工（热加工）.2016（04）.
[2] 张文君.浅谈高效焊接工艺研究现状[J].民营科技.2014（08）.
[3] 尹伯清，吴波，樊祥云，檀彦平.氨气储罐用钢选择及其焊接工艺研究[J]. 金属加工（热加工）.2013（24）.