薄板不銹鋼氬弧焊接技術研究

劉杰 趙諾 朱振華 嚴英華

(珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070)

薄板不銹鋼氬弧焊接技術研究

劉杰 趙諾 朱振華 嚴英華

(珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070)

通過對不銹鋼水箱內膽氬弧焊縫中產生白斑的原因進行研究，確定白斑的產生與焊接參數的關系。并通過機械拉伸實驗、FeCl3點腐蝕實驗，分析了白斑區的力學性能和耐腐蝕性與正常焊縫區的差異，通過EDX掃描分析得到了白斑的主要化學成分，為薄板不銹鋼焊接提供了控制依據。

不銹鋼；氬弧焊接；白斑；實驗

目前不銹鋼薄板拼接或筒體類對接接頭多采用鎢極氬弧焊接，對于2.0mm以下板厚的鋼板，一般用不添加焊絲的鎢極氬弧焊接。鎢極氬弧焊接（不加絲）過程穩定、焊接參數可精確控制，焊縫質量好，焊接變形小，易于實現自動化，適合不銹鋼薄板的焊接，而且焊接成本低、外表成型美觀、焊接后打磨量小。

熱水器304不銹鋼水箱內膽，在不加焊絲的直縫氬弧焊接時，焊縫中間有時會出現白色斑點，有密集型的，有間斷分布的，初步判定這些白斑為鋼板中的雜質聚集析出而成，現稱這些白斑點為白斑。為了驗證白斑出現的原因、規律及對使用性能的影響，我們對鋼板進行了相關的焊接試驗及驗證。

1 材料取樣

為了驗證焊接參數對白斑的產生的影響以及白斑焊縫的性能，我們從焊接出現過白斑的問題板中取樣，用剪板機剪成500*100*1.2的試板。取樣前原始焊縫狀態如圖1。

2 焊接實驗工藝

焊接工藝方法與設備：松下YC-400TX3 TIG焊接電源，無坡口對接焊接，組對間隙≤0.3mm，保護用氣為Ar，純度≥99.99%，在焊接時，周圍氣體流速小于2m/s，焊槍夾持機構沿導軌勻速移動。焊接參數對比表如表1，焊接后的效果圖如圖2、3、4。

焊縫正面寬度測量結果為：1#，7.6mm；2#，5.8mm，3#，6.7mm；3#，4.7mm；5#，5.5mm。可以看出，當焊接速度不變時，電流小則焊縫寬度

小，當電流過小時，背面則會出現未熔合現象。當電流值不變時，焊接速度越小，焊縫寬度越寬，焊接過程出現白斑的可能性越大，焊縫出現氧化偏黑的現象越嚴重。

圖1 問題鋼材的焊縫形態

圖2 正常焊縫

圖3 密集型白斑

圖4 間斷型白斑

3 實驗結果及分析

3.1 機械拉抻試驗結果

試驗取樣規格180*20*1.2mm，試驗結果(取每種焊縫樣品平均值計算)如表2。從表2可以看出，5種焊縫的機械性能強度值相近且無規律性。樣件的斷裂位置都是在焊縫和熱影響區熔合線。

3.2 化學元素測量分析

試驗取樣規格40*40*1.2mm。采用直讀光譜實測結果(取每種焊縫樣品平均值計算)如表3。采用EDX掃描對母材和1#、2#焊縫的白斑位置測量結果如表4。

通過以上測量可以發現，焊縫區各化學元素成分含量和母材相近，無明顯的區別，白斑的產

生對焊縫本身化學成分無明顯影響。用EDX掃描白斑的化學成分可以知道，主要是由于Ca、Si元素的含量升高導致白斑現象的產生。

表1 焊接參數對比表

表2 機械拉抻試驗結果

表3 采用直讀光譜實測結果

表4 采用EDX掃描測量結果

圖5 焊縫白斑的形貌及成分分析

圖6 焊縫白斑的形貌及成分分析

圖7 母材

圖8 白斑焊縫

圖9 正常焊縫

對白斑區域進行形貌和焊縫能譜面掃分析，得到如圖5、6圖形。

1#焊縫白斑形態較小，但分布密集，2#焊縫出現了較大的白斑形態，肉眼可以觀察到，直徑達到φ2.5mm左右。白斑形貌及能譜面掃結果，白斑主要是由于Ca、Si、Al、O元素增加，主要以CaO-SiO2-Al2O3的復合氧化物形式存在。

3.3 FeCl3溶液點腐蝕對比

試驗取樣規格40*40*1.2mm。試驗結果（取每種焊縫樣件平均值計算）如表5。點腐蝕實驗后的結果如圖7、8、9。

根據實驗數據可看出，樣品的失重率沒有規律，且通過點腐蝕的樣件可以看出，熱影響區的熔接線是發生腐蝕最嚴重的區域，與焊縫是否出現白斑并無直接關系，白斑的出現對樣品的耐腐蝕性沒有明顯影響。

表5 FeCl3溶液點腐蝕對比試驗結果

4 結論

（1）在煉鋼過程中需加入造渣料、脫氧劑等，引入了雜質，攪拌時不可能做到100%均勻，在鋼水凝固時局部位置可能雜質偏高，而雜質含量偏高的在焊接過程中容易聚集浮現。

（2）當焊接速度較小時，Ca、Si等雜質在電弧推力的作用下沿焊接方向移動，當達到一定量后，就聚集析出在表面，形成白斑。焊接速度增大后，夾雜物來不及聚集上浮到表面就已經凝固。提高焊接速度，控制好焊接過程中的熱量的線輸入量，能夠有效的抑制白斑的產生。

（3）白斑位置有含量較高的Ca、Si、Al、O等元素，主要是以CaO-SiO2-Al2O3系復合氧化物形式存在。

（4）發生點腐蝕位置主要分布在焊縫熱影響區，有白斑樣件和正常樣件的失重率比較，沒有明顯的規律。

[1] 范光偉等, 0Cr18Ni9不銹鋼中非金屬夾雜物來源. 北京科技大學學報 2007(8):29

[2] 郝瑞琴, 裴廷振, 楊淑菊. 18-8型不銹鋼夾雜物成因分析及降低其含量途徑的研究. 山西冶金, 2000(2):27

[3] 王榮濱. 18-8型奧氏體不銹鋼晶間腐蝕原因分析[J].材料保護，1999,32(12):31-32

[4] 余家康. 光電化學微區成相技術和共振拉曼光譜方法評價敏化不銹鋼的晶間腐蝕敏感性[J].腐蝕科學與防護技術，1997,9(2):153-155

Study on welding technology of thin stainless steel argon arc

LIU Jie ZHAO Nuo ZHU Zhenhua YAN Yinhua
(Gree Electric Appliances Inc. of Zhuhai Zhuhai 519070)

The relationship of speckle and the welding parameters was determined through researching the argon arc welding with stainless steel water tank(with no)causes of speckle. The difference between speckle welds the mechanical properties and corrosion resistance of the speckle area with common weld by the tensile test, FeCl3point corrosion test, the main chemical components was analyzed through EDX to provide the basis for improving the quality of spot welding sheet metal parts.

Stainless steel; Argon arc welding; Speckle; Experiment