不锈钢管焊接技术及其应用分析

不锈钢产品由于其抗腐蚀的优良特性，在各行各业都被大量使用，如工业上的零部件，在医学手术工具，军事上的零部件等。随着装备业的迅猛发展，不锈钢材料发展也很快，不锈钢的应用范围更扩大化。研究主要介绍了不锈钢的分类及特点，不同类型不锈钢的焊接技术及其应用。不锈钢因为具有良好的耐酸性和耐热性及抗氧化性，由于它的结构组成使其不易生锈。不同种类的不锈钢其焊接技术也不相同，一种好的不锈钢技术不但可以使焊缝看起来更加美观，而且掌握最新的焊接技术对焊接工作及其重要。

一、不锈钢的种类及特点

不锈钢作为人们生活中广泛的应用体，它的分类方法有许多种，如按组成成分、用途、性能等进行分类。目前在国际上人们普遍使用的分类方法就是根据不锈钢形成过程中的微型组织状态，分为：奥氏体（A）型不锈钢，铁素体（F）型不锈钢，马氏体（M）型不锈钢。

1. 奥氏体（A）型不锈钢

由于此类钢在显微镜下呈现的组织状态和奥氏体的晶体结构很相似而得名。它的组成成分中铬铬的含量相对较高，再添加不同含量的镍，一般镍的质量分数在8%到25%之间。人们还根据镍的含量的不同对奥氏体（A）型不锈钢进行编号，如06Cr18Ni11Ti（321）、12Cr18Ni9（302）、022Cr17Ni12Mo2（316L）。它的特性是：不易变形，结构稳定，易于焊接。

2. 铁素体（F）型不锈钢

相比奥氏体（A）型不锈钢其含有较高含量的铬，碳含量较少，形成了稳定的铁素体组织。由于铬的化学性质，耐腐蚀性，在高酸的环境下会钝化，不会继续氧化。因此它具有耐酸抗腐蚀性和抗应力腐蚀的性能。

3. 马氏体（M）型不锈钢

铬的含量次于铁素体，碳含量较高，高含碳量可提高钢的稳定性，再添加少量的镍形成马氏体组织。其物理特性硬度较好。由于它的可塑性和焊接性较差一般用于制作厨具，模具等小部件。

二、不锈钢焊接技术

1. 奥氏体不锈钢焊接方法

奥氏体不锈钢碳成分较少，在高温时形成了简单的奥氏体组织。具有良好的可塑性及与强酸强碱的抗腐蚀性使其成为了最好焊的不锈钢，基本上大部分的焊接技术均可采用。但焊接过程有时会带来负面影响，如焊接过程中对焊接人员造成的人身伤害，常见的烫伤皮肤，伤害眼睛等，尽管保护措施很全面但也避免不了对人身体造成伤害。还有考虑到生产厂家的经济效益，根据产品在市场中的销售价格与销售量选择经济实惠的焊接方法，这样既节约资源也给厂家带来了经济效益。由于不受焊接工艺的限制，奥氏体不锈钢可采用焊条电弧焊、气体保护焊、埋弧焊及等离子弧焊等。一般的焊接材料也均可使用如药皮焊条、埋弧焊丝和焊剂、TIG和MIG实芯焊丝以及药芯焊丝。在焊接技术中考虑到经济性和技术性使用最多的就是药芯焊丝电弧焊。它是利用了药芯焊丝的可熔化性做正极，母体材料做负极。电弧热工作通入二氧化碳和惰性气体氩作为电焊时的保护气体然后在高温状态下将焊接材料融化发生冶金作用，熔池内与此同时形成一层较薄的液态熔渣包覆熔滴，对融化金属进行二次保护。它的优点在焊接过程中，飞溅颗粒物少，焊接完成后形成的焊缝美观，电弧波动较小。相比焊条来说，它的焊接效率和焊接利用率高，经常用于于自动焊接半自动焊接或全自动焊接，在购买价格上来说焊丝比焊条也要经济实惠一些。

2. 铁素体不锈钢焊接方法

铁素体不锈钢有优良的焊接特性因此焊接性能较好，除了可以采用传统的几种方法外，还可以用钨极氩弧焊和埋弧焊。而有的要求不锈钢纯度比较高就采用氩弧焊、等离子弧焊和真空电子束焊。焊接材料则采用同质铁素体型、奥氏体型和镍基合金。

3. 马氏体不锈钢焊接方法

普遍的焊接方法有焊条电弧焊合氩弧焊及熔化极气体保护焊等。在焊接时，对填充的焊接材料的选择也有要求，不同焊接工艺材质的焊接材料对焊接时的温度及焊接工具要求不一。如马氏体不锈钢由于含有大量的铬且在焊接过程中易转化成马氏体，遇高温硬度变大强度增加，因此不易焊接。通常采用的方法是焊条电弧焊和氩弧焊机熔化极气体保护焊。

三、不锈钢技术应用

现今农业为了提高农产品的产量普遍使用化肥，含有高效氮肥的尿素成了是主要的生产产品。然而在生产尿素的过程中，二氧化碳和氨气反应的中间产物极易发生氧化，采用不锈钢构件进行生产，可避免此现象发生。双相不锈钢在室温下兼有了奥氏体和铁素体两种组织状态的特征。现今双相不锈钢在不锈钢中占很小一部分，但增长速率快。笔者就双相不锈钢在甲醇合成塔的应用进行分析，合成甲醇的关键仪器设备就是该塔。随着中国天然气的广泛使用，20世纪90年代后期建造以天然气为原料的12万吨／年的甲醇合成塔。