高强高氮奥氏体不锈钢焊接工艺规范指南

本文主要介绍高强高氮奥氏体不锈钢（QN1803、QN1701、QN1804L）的焊条电弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）、钨极氩弧焊（GTAW/TIG）、等离子弧焊（PAW）、熔化极气体保护焊（GMAW）等的焊接工艺指导意见。主要包括焊材所相关的加工方法和实施要求焊接准备、焊接方法、焊接参数、焊接操作等要求。如图 1 为相关焊接方法的分类

1. 手工焊条电弧焊（SMAW）工艺参数

1.1 焊条及保护气体选择

高强高氮奥氏体不锈钢推荐 E308L（A002）、E316L（A022）系列的焊条。

保护气体建议采用（90%-95%）Ar+（5%-10%）N2。

1.2 焊接工艺参数

质量要求较高的双面焊接成型全熔透焊缝（焊后要求进行无损探伤）在施焊完一面后，应对未施焊一面使用适当的工具从反面对完成的焊缝根部清理。

垫板建议采用导热系数高的 Cu 板，以提高焊缝冷却速度。

焊条电弧焊坡口加工需根据构建的形状及厚度确定。坡口加工完毕需进行检查，及时清理毛刺和夹渣。焊条电弧焊焊接场地风速不大于 10m/s，同时要避免阴雨天、雪雾天进行焊接。对于高强高氮奥氏体不锈钢焊后一般不需进行热处理，焊缝如对腐蚀环境要求较高需进行焊缝表面钝化处理。

2. 埋弧焊（SAW）工艺参数

高强高氮奥氏体不锈钢埋弧焊推荐焊剂型号及焊丝型号：

SJ601-H03Cr21Ni10、HJ260-H03Cr21Ni10（308L 系列）

SJ601-H03Cr19Ni12Mo2、HJ260-H03Cr19Ni12Mo2（316L 系列）

焊剂烘焙温度 300—350℃，烘焙时间 1h。

弧焊一般均采用双面对接的方法焊接（正面—背面）。第一面施焊时无垫焊接时，要求坡口根部间隙不得超过 1.0mm，为保证熔深又不至焊穿，第一面焊接要求熔深厚度为钢板厚度的 60%—70%，如焊件较薄，第一面焊接时可适当减少电流，提高焊接速度或焊丝向后倾斜避免烧穿。焊后要注意焊剂回收时避免将焊剂与压缩空气中的水、油混在一起。建议采用分离式气流引射自动回收器

3. 钨极氩弧焊（GTAW/TIG）工艺参数

钨极氩弧焊从属于非熔化极惰性气体保护焊。焊接时钨极起导电作用，不作填充金属。焊接时钨极与被焊工件之间通电产生电弧，电弧在惰性气体（Ar、He）中燃烧。钨极氩弧焊特点是电弧燃烧稳定，能有效的隔绝空气，保证熔池、焊丝不被氧化，从而获得高质量的焊缝。

3.1 焊丝选择

高强高氮奥氏体不锈钢 TIG 焊，板厚 1.0mm 以下一般采用自熔焊的方法；板厚大于 1.0mm 的填丝焊推荐使用 ER308L、ER316L 焊丝进行焊接。

动作要缓、稳，不要破坏氩气对熔池的保护。不能像气焊那样在熔池中搅拌（焊道氧化发黑），应一滴一滴缓慢送入熔池，或者将焊丝端头浸入熔池中不断填入，并向前移动，焊丝端头不能脱离气体保护区。同时要防止焊丝与钨极接触、碰撞，否则钨极烧损易引起夹钨。焊接收弧时，应减慢焊接速度，增加焊丝填充量。焊接薄板为防止变形可采用铜衬垫，有利于散热。电弧熄灭后，焊枪喷嘴仍需对准熔池，以延长氩气保护效果。

注：脉冲 TIG 焊一般使用与板厚小于 1.0mm 的不锈钢，脉冲 TIG 焊的焊缝美观，焊缝表面质量好。但设备比较昂贵，一般用于对产品焊缝要求较高的行业。

4. 熔化极气体保护焊（MIG/MAG）焊接参数

一般情况下，不开坡口对接钨极氩弧焊时，可以单层焊透厚度小于 3mm 的母材，超过次厚度的焊件如要单次全焊透，则需采用熔化极气体保护焊进行焊接。

4.1 焊丝选择

高强高氮奥氏体不锈钢推荐 ER308L、ER316L 系列的焊丝。

4.2 焊接工艺参数

脉冲 MIG 焊是利用脉冲电源进行的气体保护焊接。此方法的焊接电流特征是在较低的基值电流上周期性叠加高峰值脉冲电流。脉冲 MIG 焊熔池体积小，焊接速度快、效率高，焊缝质量更好。但设备成本高，比较复杂，参数调节较多，对焊工要求较高。

注：混合气体为 95%Ar+5%N2。多层焊层间温度小于 150℃。

5. 等离子弧焊（PAW）焊接参数

等离子弧焊时在钨极氩弧焊基础上发展起来的先进焊接方法。等离子弧是一种压缩的钨极氩弧，它是利用等离子枪将阴极（钨极）和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度、高能量密度的电弧。目前在焊接领域得到广泛应用。

5.1 焊丝选择

等离子弧焊有自动操作与手动操作之分，也有填丝与不填丝之分；对于高强高氮奥氏体不锈钢，推荐使用 ER308L、ER316L 焊丝。

5.2 焊接工艺参数

等离子弧焊分为大电流等离子弧焊与小电流等离子弧焊两大类。其中大电流等离子弧焊可分为穿透型（板厚大于 2.0mm）和熔透型两种；小电流等离子弧焊可分为微束型和脉冲型两种。小电流等离子焊可进行手动操作，但为保证质量，建议进行机械自动操作。

等离子焊的工件受热区域小，热影响区小，成形质量好，效率高；可焊接精密工件。但操作参数较多比较复杂，对焊工的要求很高，同时只能进行室内焊接。

因此对于相关参数的调节仍需根据实际焊接情况来制定。

6. 总结

高强高氮奥氏体不锈钢已开始应用于工业建材领域，涉及到的焊接领域较多，因此整理并总结高强高氮奥氏体不锈钢焊接工艺参数供客户参考，并给出焊接指导意见。焊接问题涉及面较广，情况比较复杂，与焊接工艺、焊工技术、焊材质量、焊机品质及焊接环境（是否有风、下雨、空气湿度等）均影响焊接品质。因此应具体问题，具体分析。