（一）坡口的准备

应根据不同板厚选用不同形式的焊接坡口。选用坡口形式的原则如下：

1.确保焊接接头质量

为保证焊透并尽量避免产生焊接缺陷，应多采用对接焊缝。实践证明，V形坡口的角变形大于X形坡口。这一点在奥氏体型不锈钢焊接接头表现尤为突出，见本章第一节的介绍。

2.减少焊接材料的消耗量

对于同样厚度的焊接接头，采用X形坡口比V形坡口能节省较多的焊接材料、电能和工时，焊接构件越厚越显著。

3.可达性强

要根据焊接结构件能否转动，翻转难易程度或焊接接头内外两侧的焊接条件而定。对不能转动和内径较小容器的对接焊缝，为了避免大量的仰焊或不便从内侧施焊，宜采用V形坡口或U形坡口，坡口的钝边要小，保证打底焊能实现单面焊双面成形。

4.改善劳动条件

对于大直径容器的内侧焊缝，应选用小的坡口形式，以减少容器内部的焊接工作量，还可以使焊接接头的热影响区减小，有利于降低晶间腐蚀的倾向。

5.保证实现安全操作

对于不锈钢来说，坡口形式的选用除了上述原则外，还要考虑如何缩小焊接接头的热影响区范围，使用小的热输入完成焊接，以达到提高焊接接头耐蚀性和减少焊接变形量的目的。

下料和加工坡口的方法，有机械加工和等离子弧切割方法，可根据构件的厚度和形状确定。

坡口加工完毕后要进行检查，对影响焊接质量的局部凹凸不平处应进行修理磨平；有裂纹、分层、夹渣等缺陷应清理干净，经着色渗透检查确认无缺陷后，方能准备施焊。

根据不锈钢钢板厚度，常用的电弧焊单面焊对接坡口见表3-7（GB/T985.1—2008）和双面对接焊坡口见表3-8（GB/T985.1—2008）。这两种坡口形式也是全国压力容器标准化技术委员会推荐在压力容器及压力元件中使用的。

表3-7 单面对接焊坡口（摘自GB/T 985.1—2008） （单位：mm）

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①该种焊接方法不一定适用于整个工件厚度范围的焊接。

②需要添加焊接材料。

注：13—熔化极气保护焊；111—焊条电弧焊；141—钨极惰性气体保护焊；51—电子束焊；52—激光焊；512—非真空电子束焊。

表3-8 双面对接焊坡口（GB/T 985.1—2008） （单位：mm）

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①该种焊接方法不一定适用于整个工件厚度范围的焊接。

注：13—熔化极气体保护焊；111—焊条电弧焊；141—钨极惰性气体保护电弧焊；51—电子束焊；52—激光焊。

（二）焊前准备

1.焊件表面清理

焊件待焊处两侧各20mm（包括坡口面）表面应彻底清理干净，不应有任何油脂、污渍、油漆标记、氧化皮和其他杂质。通常采用丙酮或酒精进行擦洗，必要时还需先进行打磨。若清理不干净，这些有机物质会在电弧高温作用下分解燃烧成气体，引起焊缝金属产生气孔和增碳，进而使焊接接头耐蚀性降低。

2.焊条的选择与烘干

所选用焊条应能获得化学成分与母材金属相近的熔敷金属。为了确保焊缝金属的耐蚀性不低于母材金属，其铬、镍含量略高于母材金属，而碳含量又要低于母材金属。各种钢材的匹配焊条可按表2-4和表2-6进行选取。

根据药皮的类型不同，焊条有碱性型和钛钙型两种，它们均具有良好的抗裂性能。碱性型焊条：焊条牌号A×××的最后一个‘×’为‘7’；焊条型号E×××-××的为“-15”“-25”，要选用直流电源反极性施焊。钛型或钛钙型焊条：焊条牌号A×××的最后一个“×”为“2”；焊条型号E×××-××的“××”为“-16”、“-17”和“-26”，通常选用直流电源反极性也可以选用交流电源进行焊接。采用直流反极性电源施焊，有电弧稳定、焊接速度快且飞溅小等优点，能保证可靠的焊接质量。

施焊以前对焊条要按工艺要求进行烘干，减少带入电弧区的水分。碱性型焊条要在350～400℃烘箱中烘焙1～2h，然后放在温度为200℃烘箱内存放备用，以免受潮。钛型或钛钙型焊条，通常在使用前将其放在150～200℃烘箱中烘焙1～2h即可。焊条烘干温度不宜过高，烘焙时间也不宜太长。最好不要重复烘干，用多少烘多少，以防止药皮脱落。焊条烘焙时，不能将焊条突然放入高温炉加热或从高温炉中突然取出冷却。正确的方法是将焊条先放入温度100℃以下炉中，然后缓慢升温，保温后随炉缓冷，这样才能防止焊条药皮开裂和脱剥。

烘焙焊条应使用正规的干燥箱而不能用封闭式的加热炉，因为烘干箱能将烘出来的水汽排出，而封闭式加热逸出的水分仍停留在加热室内，降温之后，水分又被药皮吸收，达不到干燥的效果。

焊条直径按不同母材金属厚度来选择，见表3-9。焊接电流选用的经验系数见表3-10。

表3-9 选用焊条直径推荐表 （单位：mm）

按不同焊条直径选用焊接电流，公式如下：

I=Kd

式中 I———焊接电流（A）；

K———经验系数（A/mm，见表3-10）；

d———焊条直径（mm）。

表3-10 焊接电流选用的经验系数

为了准确地计算焊条的消耗量，推荐计算公式如下：

C_x=ΣP_tL_h(www.daowen.com)

式中 C_x———焊条消耗定额（kg）；

P_t———单位长度焊缝的焊条消耗量（kg/m）；

L_h———焊缝长度（m）。

几种对接接头每米焊缝所消耗焊条的质量见表3-11。表3-12为等边直角焊缝每米所消耗焊条的质量。

表3-11 几种对接接头每米焊缝焊条的消耗量 （单位：kg）

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注：不同直径的每千克焊条数量大致是：ϕ5mm，焊条为13根；ϕ4mm，焊条为20根；ϕ3.2mm，焊条为34根；ϕ2.5mm，焊条为56根；ϕ2.0mm，焊条为78根。

表3-12 每米等边直角焊缝所需焊条消耗量

3.焊接环境

焊条电弧焊时焊接场地风速不大于10m/s，相对湿度不大于90%，要避免风、雨、雪的直接影响。环境温度低时应在始焊处100mm范围内预热到15℃左右。焊接厂房应安装通风设备，减少有害气体和烟尘对环境的污染。焊接用电源网路电压的波动范围不应超过额定值的±10%。

4.装配定位焊

为了保证所焊构件的最终形状和尺寸，组装焊件时既要按工艺需要留出焊接根部间隙，还必须考虑留出焊缝纵横两向收缩量和角变形的反变形量。

定位焊缝是短小而断续的焊缝，其参考尺寸见表3-13。定位焊缝虽说短小而窄，在正式焊接过程中并不会全部熔掉，仍有部分焊缝留在正式焊缝中。故应要求焊缝的质量和正常焊缝一样，不能随便施焊。

表3-13 铬镍奥氏体型不锈钢定位焊缝参考尺寸 （单位：mm）

定位焊时，要注意下列事项：

1）定位焊缝所有焊条型号（或牌号）应与正式焊接时相同，但焊条直径可选细一些。

2）定位焊缝的焊接电流要选择得比正式焊接时大一些，通常大10%～15%，以保证焊透。

3）定位焊缝的起弧和收尾处应圆滑过渡，以避免正式焊接时引起未熔合的缺陷。

4）发现定位焊缝有缺陷，应将其清除干净后再重新进行定位焊，以保证定位焊的焊缝质量。

5）在焊缝交叉处和焊缝方向急剧变化处不应进行定位焊，应离开上述位置50mm以上进行定位焊。

6）对于需要焊前预热的焊件，定位焊前也要预热，其预热温度与正式焊接时相同。

为了防止焊接裂纹和减少内应力，装配时要尽量避免强行组装。一旦发现定位焊缝产生裂纹，应立既铲除，再重新定位焊，切不可将隐患残留在定位焊缝中。

不等厚度奥氏体型不锈钢对接接头，要求将厚板一侧待焊处削薄至与薄板一侧厚度相同。这样便于焊接，同时也可减少焊接应力集中。当板厚≤10mm，两板厚度差超过3mm或板厚>10mm，两板厚度差超过板厚的30%或超过5mm时，应按图3-13要求削薄厚板边缘。厚板削薄长度的推荐公式为：

L₁、L₂≥3（δ_s1-δ_s2）

式中 L₁、L₂———削薄长度（mm）；

δ_s1———厚板的厚度（mm）；

δ_s2———薄板的厚度（mm）。

图3-13 不等厚度不锈钢板的坡口加工

5.焊接工艺

化工容器中焊接拼接方式上多种多样的，但接触介质的焊接接头都应该是对接的（包括单缝拼接的对接焊缝、T形拼接的对接焊缝和十字拼接的对接焊缝），不允许存在角焊缝（包括T形接头角焊缝、搭接接头焊缝、套管接头角焊缝和角接接头角焊缝）。只有极少数必须的情况下（如修补内衬层）才采用搭接接头角焊缝。采用对接焊缝十字拼接时，相邻筒节的纵焊缝应对准；采用对接焊缝T形拼接时，相邻筒节纵焊缝距离或封头焊缝的端点与相邻筒节纵焊缝的距离应大于筒体壁厚的3倍，且不小于100mm。

装配于筒体内部的构件与筒体焊接时，其焊缝应尽量避开筒体环焊缝和筒体与封头相接的环焊缝。

筒体纵焊缝的对口错边量，在板厚≤50mm时，应≤板厚的1/4，且不超过3mm；板厚>50mm时，应≤1/16板厚，且≤10mm。筒体环焊缝的对口错边量，板厚≤40mm时，应≤1/4板厚，且≤5mm；板厚>40mm时，应≤1/8板厚，且≤20mm。

复合钢板的对口错边量以复层表面为基准，不论纵缝还是环缝，均不得大于复层厚度的5%，且不大于2mm。

化工容器封头如果是拼接后成形，其拼接焊缝在成型前应打磨至与母材齐平。如果封头由成型瓣片和圆板对接拼制成时，焊缝方向只允许是径向和环向的。各不相交焊缝之间的最小距离应大于壁厚的3倍，且不小于100mm。

尽量避免在容器焊缝及其边缘附近开孔。若必须开孔，则以开孔中心为圆心，1.5倍开孔直径为半径的圆，所包容的焊接接头都需经射线或超声检测检查判定为合格。

焊接奥氏体型不锈钢时，不允许焊条在非焊接部位引弧，以避免由于引弧迹点产生局部腐蚀。在可能的情况下选用与产品相同的材料作为引弧板引弧，也可以直接在焊接部位进行定位焊或正式施焊。若不慎在非焊接部位引弧，必须将弧坑按施焊工艺条件进行补焊并要打磨至与基本金属面齐平。当产品在焊接夹具工作台上进行旋转焊接时，一定要使焊件与夹具的接触面有良好的接触，接触不良会产生电弧闪点，而引起烧伤处局部腐蚀。

图3-14 焊条电弧焊焊接方法

a）逐段退焊法 b）分中逐段退焊法 c）跳焊法 d）交替焊法 e）分中对称焊法

从奥氏体型不锈钢性能上分析，它的电阻大且导热性又差，与焊接同等厚度碳素钢相比，可以选择小的焊接电流；在保证焊透的情况下可适当地提高焊接速度。这样，焊接熔池所受到的热量会相对小些，有利于提高焊缝金属的耐蚀性，又能减少焊后变形量。在施焊过程中，焊缝背面加纯（紫）铜垫板或者通水冷却等方法，都能使焊接熔池热量减少，是提高焊接接头耐蚀性的有效措施。

化工容器和设备的焊接顺序是，先焊接纵缝，后焊接环缝，以减少焊接应力。在焊接操作时，应尽量采用对称焊、分段焊、跳焊和逆向分段焊等操作方法（见图3-14），以减少焊接应力，又减少焊后变形量。发生焊后变形要进行校形，校形时严禁用钢质锤子矫形，以防局部过量变形或铁渣粘在不锈钢板上而产生腐蚀，应选用木质锤。

对耐蚀性要求高的奥氏体型不锈钢容器及介质接触的焊缝，应该最后施焊，才能提高焊缝金属耐蚀性。焊接时，尽量避免损伤奥氏体型不锈钢容器内表面，若有局部伤痕、刻槽等影响耐蚀性的缺陷，必须修正打磨，打磨处与基本母材金属呈不小于1∶3斜坡过渡。打磨深度不应超过该部位金属材料厚度的5%，且不超过2mm。否则，要进行重新补焊、磨平。

在焊接承受压力的化工容器、锅炉和管路时，要求焊缝完全焊透，以保证受压元件的质量和对性能的要求。对接焊缝通常采取双面焊或单面焊双面成形的方法来保证焊缝反面焊透。双面焊使用比较广泛，对焊工操作技能虽有一定要求，但并非很严格。但由于受构件尺寸和形状限制，如小直径容器、管道在里面无法进行施焊，只能在容器外侧焊接。通常单侧焊时易造成内表面未焊透或出现焊瘤和咬边等焊接缺陷，无法满足焊接质量的要求。为此，提出了单面焊双面成形的焊接操作方法。

单面焊双面成形操作方法是一种高技巧的操作技术，要求在焊件坡口背面没有任何辅助措施的条件下，在坡口正面进行施焊，且焊后保证坡口正、反两面都有一定的焊缝余高，还要得到均匀整齐、成形良好的焊接接头。它是焊条电弧焊中难度较大的一种操作方法，主要适用于无法从背面清除焊根和无法从里面进行焊接的重要构件。适用于焊条电弧焊单面焊双面成形的接头形式，主要有板对接接头、管对接接头和骑坐式管板接头的对接焊缝。按焊接接头所处位置，可选择平焊、立焊、横焊和仰焊等位置进行施焊。这种单面焊双面成形的焊接操作方法一般适用于V形坡口且钝边较小的对接焊缝。用焊条电弧焊达到单面焊双面成形的焊缝，可通过间断灭弧焊方式（又称断弧焊法）或连弧焊方式来实现。间断灭弧焊方式是在焊接过程中，利用电弧的短时反复点燃和熄灭来控制焊缝成形，即电弧燃烧时加热熔透坡口根部，形成熔合良好的熔池；电弧熄灭时，将熔池结晶形成双面焊缝。连弧焊方式是电弧要在整个焊接过程中连续燃烧，不熄弧，其运条操作方法又有挑弧法和稳定电弧焊法之分。稳弧法也可借助电流调节器，引弧时把电流调得稍大些，便于引弧段焊透，电弧引燃后再调至正常电流，转为正常焊接，收尾时再将焊接电流调小些，有些弧焊整流器已增添了此功能。挑弧法是指焊条在坡口两侧摆动，当形成熔池时，电弧离开熔池到坡口边缘，待熔池凝固的瞬间，停在坡口边缘的电弧迅速移至熔池处，重新进行焊接，这种操作方法要求焊工有较高的操作技能。

按照不同的板厚和不同的坡口形式（见表3-7），为填满坡口并保证焊接接头质量可采用多层焊或多道焊，如图3-15。对于薄板和中厚板可采用单层或多层焊；在横焊位置进行厚板或坡口较宽时焊接，应用多层多道焊。多层焊时应防止焊层厚度过厚，以减少热输入并有利气体析出，同时还有利于提高焊缝金属抗腐蚀能力。多层多道焊除了自身的优点外，对提高焊接接头耐晶间腐蚀能力也有利。在施焊时应防止焊道间形成沟槽，层间焊渣应及时清理干净。多层焊时，每层焊缝应连续焊完，层间温度不宜过高，焊接层数也不宜过多，各层焊缝接头应相互错开。除盖面焊时焊条可轻微作横摆动外，一般不宜作横向摆动。当然，盖面层也可以用多层多道焊来完成。

焊条电弧焊的焊接位置有平焊、立焊、横焊和仰焊，它与焊接碳钢时操作方法略有不同。不锈钢平焊时，为了避免母材过热和最可靠地保护焊接熔池，要进行短弧快速焊，弧长一般为2～3mm。焊接时不允许焊条横向摆动，为的是减少对焊接熔池的热输入，有利于提高焊缝金属耐蚀性。单面对接焊时，应将根部焊透，焊道宽度最好不要超过焊条直径的两倍。对于18-8型不锈钢进行双面或多层焊时，第一道焊缝由于基本金属熔化较多，可能得不到双相组织，故而要求第一面焊道窄一些，焊条不作横向摆动，等焊缝冷却后再清理焊渣，飞溅等。在焊反面焊缝以前一定要将正面焊缝根部的焊瘤、焊渣和未焊透等缺陷彻底铲净，才能施焊。为了加快焊缝冷却速度，每焊完一层焊缝后可以浇水，加快冷却不会产生裂纹。如果条件允许，可以在焊缝背面浇水；也可以边焊边浇水，焊一段浇一段水，但必须注意到焊接熔池及其附近区域不允许有水。实践证明，用上述方法来加快焊缝冷却是行之有效的。

图3-15 多层焊和多层多道焊

a）多层焊 b）多层多道焊

立焊位置施焊时，焊缝处于垂直位置，由下向上进行施焊。焊条与待焊处要呈70°～80°的下斜坡，焊条的端部要向上挑动，才能保证立焊焊缝的质量，不然焊缝背面易形成焊瘤或者焊穿。立焊时的焊接电流要比平焊时小20%～30%。奥氏体型不锈钢在立焊时横向收缩比平焊大，故焊缝间隙要稍许留大些。开坡口的立焊对接焊缝，一定要做到单面焊双面成形，在第一层立焊时，一定要焊透，利用电弧的吹力，使焊根熔透，但要防止焊缝背面余高过高和焊瘤现象。

横焊位置焊接时，液态金属受重力的下坠倾向，焊缝往往上薄下厚。操作不当时，容易在上坡口形成咬边和下坡口形成未熔合的缺陷。若横焊焊缝一次焊成会使焊缝温度过高，焊缝外形欠佳，对耐蚀性也没有好处。奥氏体型不锈钢的横焊应采用条状多道焊，可以克服这一缺点。对于横焊的定位焊缝除了装配固定外，还有一定强度要求，因为在正式焊接时，由于上板的重力和焊接时的焊缝收缩变形大会造成较大的焊接应力，易使定位焊缝产生裂纹。这种裂纹在施焊过程中易残留在焊缝根部，构件受力后，可使裂纹扩展，导致整条焊缝的破裂。一般要求定位焊缝的长度约为30mm，焊缝要稍许比平焊的定位焊时高些。横焊无论是单层焊，还是多层焊，均可采用连弧焊方式和断弧焊方式进行施焊。

仰焊位置焊接是焊条电弧焊最难掌握的一种操作方法，对奥氏体型不锈钢的仰焊尤为困难。在奥氏体型不锈钢仰焊时，除了重力作用使液态金属有向下滴落的倾向外，还发现不锈钢焊条所熔化的液态金属，不易与焊接熔池形成一个饱满的焊缝。这是由于奥氏体型不锈钢的热导率小，不容易散热，熔滴在高温时停留时间长，又在重力作用下，为熔滴下落创造了条件。操作者没有掌握这一特性时，总感到奥氏体不锈钢仰焊位置不好焊。仰焊时选用焊条直径要小一些，施焊时焊条不要横向摆动，以窄焊缝为宜。施焊时电弧弧长要短，引燃电弧后应迅速将电弧引至坡口，稍停，根部被熔透后再向前移动进行连续焊接。当焊缝的根部被焊透而出现小圆孔时，应迅速将焊条带至熔池后面而熄弧，并在熔池仍处在红热状态时再引弧，在原熔池的接头处继续焊接。整个焊接过程中始终保持电弧在半打穿钝边状态下运行焊条，即电弧一半在熔池中，另一半在尚未熔化的坡口上，焊条向前移动的速度要略快些，这样便可得到较薄的焊缝，并能克服焊缝凹凸不平的缺陷。

对于受压元件的焊缝，通常选用平焊位置的操作方法。除非操作空间无法满足平焊时，才允许立焊和横焊，但焊后要按受压元件质量要求进行检查。仰焊不推荐在受压元件中采用。