不锈钢焊管焊接材料的研究进展

药芯焊丝作为第四代焊接材料，以其生产效率高、焊接质量好、综合成本低等无可比拟的技术和经济性，受到国内外焊接界的极大关注。随着不锈钢焊管用量的增加，不锈钢焊管焊材将同步增长。以手工电弧焊为例，根据统计结果和一些未统计的企业情况加上进口的焊材，2000年我国共消耗不锈钢焊管焊条约11000吨，2001年共消耗不锈钢焊管焊条约12000吨。加上未统计进去的焊条量，2001年我国消耗的不锈钢焊管焊条量约为15000吨。预计至2005年用于不锈钢焊管的焊条量将达到21000吨，2010年将达到35000吨。

近年来，细径不锈钢焊管药芯焊丝的研制成功，保护气体逐渐由Ar+O2，ArtCO2过渡为纯CO2，进一步降低成本，增加了熔深。实现了全位置焊接。在药芯焊丝中常常加入铋来改善脱渣性，但含铋焊缝在高于823K的温度加热或运行时，常常会有再热裂纹的产生。这主要是因为（1）铋不能固溶于铁素体相和奥氏体中，只能以穿晶夹杂物或铋的原子形式存在。焊接过程中，铋元素在柱状晶处凝固析出，导致晶界脆化。（2）由于铭是以其氧化物的形式（BiQ）加入的，该氧化物会诱发穿晶凝固（transgranular soliditying）的产生，因而在穿晶凝固的过程中，会导致晶界处塑性变形集中。（3）铋可促进导致晶间脆化相的析出。但在873K~1073K时效后，铋对δ相的析出几乎无影响。（4）随铋含量的提高，焊缝中氧含量提高，夹杂物数量也增加，因此提高了穿晶硬度

（transgranular hardness），从而提高了再热裂纹的敏感性。实验证明，用无铋药芯焊丝（铋的重量百分比含量不超过0.001%）焊接奥氏体不锈钢焊管可较好防止焊缝在高温和热处理过程中出现裂纹。

为了提高焊缝的流动性和防止气孔的产生，一些焊丝中加入了硅，其质量百分比含量为0.6~1.0%。这种富硅焊丝不能用来焊接纯奥氏体钢，否则会增加热裂敏感性，但当奧氏体焊缝中含有5%~10%铁素体时，即使含硅量超过2%也不会增加热裂敏感性。焊缝中富硅不会降低焊缝点蚀抗力，也不会损害力学性能。

高效、自动化是未来焊接技术的发展趋势，药芯焊丝的发展也必须符合高效、自动化的要求，发展可以自动化焊接的不锈钢焊管高效金属芯粉芯焊丝成为当务之急。它综合了药芯焊丝和实芯焊丝的优点，可以不清渣进行连续焊接，熔敷速度快，效率高，焊缝成型美观、烟尘量小，抗裂性好。图1-2为金属芯焊丝、普通熔渣型药芯焊丝和实芯焊丝熔化速度的对比图201，可见金属芯粉芯焊丝比熔渣型药芯焊丝和实芯焊丝的熔化速度提高10%~20%。