06Cr13 铁素体钢板的焊接

引言：应公司现场施工范围及其焊接范围的扩展需求，增加焊接工作面的覆盖范围，满足项目现场施工生产要求，采用 FeⅢ类材料 06Cr13（GB24511─2009）铁素体不锈钢板进行焊接工艺评定试验。

06Cr13 铁素体不锈钢板是一种常见的不锈钢材料，具有良好的耐腐蚀性和机械性能，广泛应用于化工、石油、机械制造等领域。然而，由于其化学成分和物理性能的特殊性，焊接过程中容易出现一些问题，如焊接裂纹、焊缝腐蚀等。因此，掌握正确的焊接工艺技术对于保证 06Cr13 铁素体不锈钢板焊接质量至关重要。

1.06Cr13 铁素体不锈钢钢板的性能分析

① 化学成分

06Cr13 不锈钢在 GB/T24511-2017«承压设备用不锈钢和耐热钢钢板和钢带»标准中，数字代号为 S11306，属于铁素体不锈钢，具有高强度、高韧性、良好的焊接性能和抗腐蚀性能。

② 物理性能

06Cr13 铁素体不锈钢板的热导率较低，线膨胀系数较大，在焊接过程中容易产生较大的焊接变形和残余应力。

2.焊接方法的选择

对于 06Cr13 铁素体不锈钢钢板的焊接有下面三种焊接方法，由于本次选用的钢板厚度为 8 毫米，因此选用钨极氩弧焊和焊条电弧焊两种方法来进行试验验证。

① 焊条电弧焊

焊条电弧焊的特点主要包括以下方面：

设备简单，维护方便，使用的交流和直流焊机结构简单，价格便宜，且维护较为简便，购置设备的投资少。操作灵活，适应性强，对于各种焊接位置、接头形式、焊件厚度的焊缝，只要焊条能够到达，都能进行焊接。特别适用于单件、小批量产品，以及不规则和空间任意位置的焊缝焊接。

应用范围广，选用合适的焊条，不仅可以焊接碳钢、低合金钢，还可焊接高合金钢以及有色金属等；能焊接同种金属，也能焊接异种金属，还可进行铸铁焊补和各种金属材料的堆焊等。

抗风能力较强，焊条在焊接过程中能够产生保护熔池和焊接处避免氧化的保护气体。

可分散焊接应力和控制焊接变形，通过改变焊接工艺，如采用跳焊、分段退焊、对称焊等方法，能减少变形和改善焊接应力的分布。

② 钨极氩弧焊钨极氩弧焊的特点包括：

焊接质量好，氩气是惰性气体，不与金属发生反应，也不溶于液态金属，能够有效隔绝空气，防止焊缝金属被氧化，从而保证形成良好的焊接接头，获得较高质量的焊缝。

焊接过程稳定，电弧燃烧时，电极不熔化，容易维持稳定的电弧长度；氩气热导率小，且不与液态金属反应，不会造成焊缝金属中合金元素的烧损；填充焊丝不通过电弧区，不会引起飞溅。

可全位置焊接，焊接时热源和送丝能够分别控制，方便进行各种位置的焊接。

适合薄板焊接，使用小电流时电弧仍可稳定燃烧且热量相对集中，能焊接薄板且焊接变形较小。

易于实现自动化，明弧焊接，过程稳定且易于监测和控制，适合机械化和自动化焊接。

③ 气体保护焊

气体保护焊的特点主要包括以下方面：

气体保护焊具有焊接效率高、焊缝质量好等优点。熔池的可见性好，可根据熔池情况实时调节焊接参数。

气体保护焊在焊接 06Cr13 铁素体不锈钢板时，具有高效性。它能够实现较高的焊接速度，从而提高生产效率。

这种焊接方法的焊缝质量较好，焊接过程中有效地防止了空气中的氧、氮等有害气体对焊缝金属的污染，减少了气孔、夹渣等缺陷的产生。

气体保护焊的热输入相对较小，能够较好地控制焊接热影响区的大小和性能，减少对母材性能的影响，有助于保持 06Cr13 铁素体不锈钢板的原有特性。

此外，它的操作灵活性较高，适用于各种位置的焊接，包括平焊、立焊、横焊和仰焊等。

3.焊接材料

06Cr13 铁素体不锈钢板焊接时，易产生裂纹和气孔。焊接材料选择时应从母材的力学性能出发，选择对应强度级别的焊接材料，以保障焊缝金属的强度、塑性和韧性等力学性能与母材匹配，因此参照母材选择，钨极氩弧焊可选用 H0Cr13 或 H12Cr13焊丝，焊条电弧焊可选用 E410-16 或 A107 焊条。本次焊接试验中，钨极氩弧焊采用H12Cr13 焊丝，焊条电弧焊采用 A107 焊条。A107 焊条是低氢钠型药皮不锈钢焊条，其焊缝金属具有良好的力学性能及抗晶间腐蚀性能，采用直流反接，操作性好，全位置焊接性好。

焊条电弧焊选用山东奥太 ZX7-400S 焊机进行焊接，钨极氩弧焊采用山东奥太ZX7-400S 焊机的简易氩弧焊进行焊接。

4.焊接工艺参数的确定 ① 焊接电流和电压

根据焊接方法、焊条直径、焊件厚度、焊接位置等因素确定合适的焊接电流和电压。

② 焊接速度

焊接速度应适中，过快会导致焊缝未焊透，过慢会导致焊缝过热或烧穿等缺陷，

③ 预热和层间温度

对于厚板焊接，需要进行预热，预热温度一般为 100-150% ，层间温度控制在 150℃以下。

5.焊接技术

5.1 焊接接头

在焊接过程中，为了防止焊接熔合不良以及焊接应力增大引起的裂纹、气孔、未焊透等缺陷，钢板对接接头采用 V 型坡口。

5.2 焊接工艺参数

焊接工艺评定时，考虑到焊接覆盖范围，采用手工钨极氩弧焊和焊条电弧焊的两种焊接方法，在实际生产施工中可以两者相结合运用。钨极氩弧焊采用 Φ2.5mm 的H12Cr13 不锈钢焊丝进行焊接填充，选用 Φ2.4mm 的铈钨极，氩气纯度为 99.99% ，背面设置气体保护装置，背面保护气体流量 7-10L/min_o 。焊条电弧焊采用 Φ2.5mm 的 A107焊条打底， Φ3.2mm 的 A107 焊条进行填充和盖面。

6.焊接技术要求

6.1.将钢板按要求的尺寸进行下料切割，按要求的角度加工坡口，保证坡口角度的偏差控制在 2^∘ °以内，保证坡口的锐角边整齐一致。

6.2.组对前进行打磨，确保坡口内外表面 20mm 范围内不得有氧化膜、油脂、漆、绣、垢、泥等污物，打磨出原有的金属光泽，不允许过度打磨。

6.3.坡口组对时，错边量应不大于 0.8mm_⨀ 焊接时，焊条采用短弧焊接，焊缝两侧的增宽以坡口两侧各增宽 1-2mm 为宜，焊缝高度控制在 0.5-3mm 以内为宜。

6.4.焊条使用前要烘烤 250^∘ ° C×1h ,使用时应放置于焊条保温桶，随用随取。钨极氩弧焊时，保护氩气的纯度应不低于 99.99% 。

6.5.焊接时，如果在室外作业，需要采取防风、防雨措施，确保焊接质量和提高焊接一次合格率。焊接完成后外观检测。

6.6.考虑到焊接延迟裂纹，焊接完成 24h 后，方可进行无损探伤检测，检测方法是采用射线探伤（RT）。

7.无损检测指标

经过 RT 的检测，采用 SMAW 和 GTAW 焊接方法焊接的两块试板，检测结果为Ⅰ级，都达到了射线检测要求 AB 级的合格等级以上。（执行标准 JB/T4730.2-2005）.

结束语

06Cr13 铁素体钢板的焊接需要综合考虑其化学成分、物理性能、焊接方法、焊接材料和焊接工艺参数等因素。通过合理选择焊接方法和焊接材料，严格控制焊接工艺参数，采取有效的焊接变形控制和焊缝保护措施，可以获得高质量的焊接接头，满足工程实际的需要。通过对 06Cr13 铁素体钢板采用钨极氩弧焊和焊条电弧焊两种方法的焊接试验和检测，所选用的焊材、焊接工艺都是正确的，各项检测指标都符合要求，为 06Cr31 铁素体钢板的现场生产焊接提供了可行的焊接工艺。

参考文献

（1）《承压设备焊接工艺评定》

《压力容器焊接规程》

《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》

----国家能源局发布(标准 NB/T47014-2011)

（2）《特种设备焊接操作人员考核细则》

----国家质量监督检验检疫总局颁发(TSG Z6002-2010)

（3）《焊工》----中国劳动社会保障出版社

（4）《焊工技术》----机械工业出版社