06Cr19Ni10和20Cr13钢的焊接专用焊丝

对于不锈钢材料的焊接，由于在焊接和使用过程中必须考虑焊缝成分及焊接性问题，工程设计上大多采用相同成分或相近成分的不锈钢焊接。对于异种基体组织的不锈钢焊接，例如奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢的焊接，虽同属不锈钢范畴，但两者的基体组织不同，化学成分和物理性能差异很大，一般工程设计上很少采用。然而，在化纤纺织机械中，碳纤维熔体流通的管路，要求材料具有耐腐蚀性和热强性能,多采用奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢，在管路连接中就涉及到两者之间的焊接问题。

本公司为某国外化纤工程企业生产的化纤设备，为保证管路接头法兰在高温下(300℃)具有一定的热强性能，法兰采用20cr13马氏体不锈钢，流通管路采用06cr19ni10奥氏体不锈钢钢管。虽然这2种材质同属不锈钢范畴，但是它们的基体组织却不相同，20cr13基体组织为马氏体，而06cr19ni10基体组织为奥氏体。一般来讲，组织状态相同的同类钢，其物理性能也基本相同，合金元素越多，热导率入越小，而线膨胀系数α和电阻率越大。

奥氏体不锈钢的热导率入与马氏体不锈钢的热导率入之比为2:3，但其线膨胀系数α却比马氏体不锈钢的大50%，所以这⒉种材料的焊接，必须有可靠的焊接工艺措施来保证和实施。

06cr19ni10和20cr13钢的焊接性分析

06cr19ni10钢的焊接性

06cr19ni10属于高cr-ni钢，基体组织为奥氏体,属于18-8型不锈钢。奥氏体钢06cr19ni10的化学成分见表1。

此类钢材焊接时，在焊缝的近缝区都有产生裂纹的倾向，主要是热裂纹，zui常见的是焊缝凝固裂纹，haz中近缝区的热裂纹多半是液化裂纹，其原因主要有以下几点:

(1)奥氏体不锈钢热导率入小而线膨胀系数α大，在焊接局部加热和冷却条件下，接头在冷却过程中形成较大的拉应力。焊缝金属凝固期间存在较大拉应力是产生热裂纹的必要条件。

(2）奥氏体不锈钢易于产生联生结晶，形成方向性很强的柱状晶焊缝组织，利于有害杂质偏析，从而促使形成晶间液膜，显然易于促使凝固裂纹的产生。

(3）奥氏体不锈钢合金成分复杂，不仅s，p,sn，sb这类杂质可形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限（如si，nb)，也能形成易溶共晶，如硅化物共晶、钺化物共晶。这样，焊缝及近缝区都有可能产生热裂纹。

控制奥氏体不锈钢焊接热裂纹，从根本上就是控制其焊缝组织,如果为y+6双相组织，便不会产生凝固裂纹。y+8双相组织的形成同cr和ni的含量有关，选择焊接材料时，当w(cr)ng/w(ni)。<1.5时，不能形成y+6双相组织，所以在选择焊接材料时对此方面必须有所考虑。

奥氏体不锈钢在焊接时考虑的另一个问题就是敏化区间问题，在敏化区间停留过长容易产生晶间腐蚀，所以焊接时尽量避免过热、避免焊缝交叉，采用尽可能小的热输入。

20cr13钢的焊接性

通常所说的马氏体不锈钢大多数为cr13，20cr13。20cr13钢的化学成分见表2。

除了超低碳马氏体不锈钢外，常见的马氏体不锈钢均有脆硬倾向，c含量越多脆硬倾向越大，从而导致焊缝冷裂纹问题和脆化问题。而且厚度越大，拘束力越大，越容易引起冷裂纹。这类马氏体不锈钢无论焊接前的原始状态如何，焊后冷却速度快，近缝区必会出现硬化现象，形成粗大的马氏体硬化区。所以冷却速度必须加以控制。

06cr19ni10与20cr13钢的焊接2.1 06cr19ni10与20cr13钢的焊接分析

这2种材料焊接时，首先就冷却速度来讲，06cr19ni10钢焊接时要防止过热，而20cr13钢却要

避免冷却速度过快，以免产生冷裂纹。其次，在焊接工艺参数上，06cr19ni10钢在相同可焊厚度下，所需要的焊接热输入要比20cr13钢的小20%左右。所以在制定焊接工艺时，必须考虑在20cr13一侧进行预热和焊后保温，同时必须考虑焊缝和热影响区的道间温度。这2种材料的焊接，从各自控制的焊接问题方面来讲，是比较矛盾的,所以在制定焊接工艺时必须兼顾二者，只有一个行之有效的焊接工艺来保证，才能焊接出达到使用要求的焊接接头。

焊接材料的选择

由于06cr19ni10与20cr13钢的c含量差异很大，焊接时，c和cr形成cr2ac，尤其在20cr13—侧熔合区附近形成贫cr层，所以在合理控制温度的同时，在焊缝中必须过渡足够的gr并减少c的含量。

06cr19ni10钢与20cr13钢焊接时,根据yb/t5092--1996标准，兼顾2种母材的焊接性，为保证其焊缝金属的耐腐蚀性能，根据等成分原则，选择hocr24ni13mo2不锈钢焊丝，其化学成分见表3。

hocr24ni13mo2属于25-13中型低碳不锈钢焊丝，靠其高cr含量来补充焊缝金属中的cr含量，以保证w(cr).h(ni)。,>1.5，促使形成双相组织;另一方面更重要的是防止20cr13-一侧产生贫cr 层;mo元素可防止“多边化裂纹”，而且更要防止凝固裂纹。

采用本文制定的焊接工艺参数焊接的管路与法兰组件，经检验，其焊接合格率能达到，并且在用户使用过程中也未发生焊接接头破坏现象。后经过多日生产，证明此焊接工艺是可以保证焊接接头质量的。但由于此焊接工艺比较烦琐，故目前仅适于大批量生产流水作业。