1焊接球阀密封面加工工艺难点
对于技术人员来讲,在进行焊接球阀结构以及其整体球阀的过程中,不仅仅在焊接的方面有较大难点,同时在球阀封面加工方面也存在很多难点。在进行焊接球阀封面加工时的难点主要存在以下两个方面,即阀体与球芯之间密封面同轴高度的保证和阀体封面在焊接之前与之后密封面能否在同一个高度的保证。
2焊接球阀密封面加工工艺难点分析
在进行焊接球阀密封面加工的过程中,需要对不同结构和性质的球阀封面进行对比和分析工作,从而得出焊接球阀在加工的过程中难以解决的问题,进而提出对策进行解决。进而保证焊接球阀的球芯以及球阀阀体的密封面在进行加工之后还能够的同轴度仍然能够符合预先图纸设计的要求。在阀体与球芯进行同车密封面加工的工艺方法,需要保证阀体与球芯的密封面满足同轴度的要求。在球阀的部分,除了需要球阀结构之外,同时需要进行结构球阀的整体焊接工作。焊接结构的球阀方面,需要进行阀体合缝面在焊接之前与之后的热处理工作,这时阀体会存在较大的变形,并且在阀体的上游或者是下游的内侧其同轴度是无法保证的。这时就不能将同轴度作为阀体与球芯的密封面的定位基准来看。如果是采用下面的方法来解决焊接球阀的密封面问题,将能够保证阀体与球芯密封面的同轴度在合理的范围内。在进行工艺加工时,需要运用到转换和互换的原则,深入进行分析,有效解决焊接球阀的阀体与球芯的密封面。
3焊接球阀密封面加工工艺难点解决方法
3.1阀体密封面堆焊前和堆焊后密封面同轴度保证
在焊接球阀密封面的加工方面,最重要的就要保证焊接前与焊接后密封面同轴度的保证。首先,球芯加工球阀在装配之前,需要进行球芯的单独加工步骤,进而保证球芯面的圆柱度,也有利于球芯面与球芯的两端密封面的相对位置确定。其次,要做到以下两个方面的保证,即阀体密封面堆焊前同轴度保证和阀体密封面堆焊后同轴度保证。一方面,阀体与球芯在装配和焊接处理过程之后,整个阀体的密封面在焊接之前的加工流程主要有以下几个,首先要将球芯旋转到全开的状态,并以球芯过流面内圆的大小作为基准,同时调整阀体的下游与上游,尽量保持均匀,同时要保证球芯过流面内圆的大小基本同心,然后将阀体的内圆与球芯过流面的内圆进行焊接,使之固定牢固,最后将阀体的上游面朝上来放置,然后通过球芯过流面的内圆大小为基准来找正确的位置,进而保证阀体内圆同轴度达到标准。另一方面,焊接过程中阀体密封面在堆焊后同轴度的保证。一般情况下,在密封面的堆焊工作之后,阀体会因为焊接而出现变形的现象,同时阀体密封面由于原先的加工基准不存在而不能进行深度的加工。为了能够保证阀体堆焊之后,阀体密封面的两端同轴度达到预先的精度标准,需要继续使用球芯过流面的方法进行加工,阀体密封面堆焊之前的加工流程与工艺流程相似,也就是球芯需要转到全开的状态,同时进行阀体上游侧的调整以及下游侧内圆的深度加工。
3.2球芯与阀体密封面的同轴度保证
在上述研究的解决方法中,需要将球芯进行加工进而找到基准,再转换到阀体两端的封面上,进而保证球芯密封面与后浅析焊接球阀密封面加工工艺姜铭华军（浙江三方控制阀股份有限公司浙江抗州311400）摘要:近年来,我国的焊接工艺有了飞速的发展。尤其是焊接球的工艺取得了较大的进步。虽然有很大的进步,但是在进行焊接结构的整体球阀过程中,仍存在的难点有两个方面,即焊接技术和球阀密封面的加工工艺,尤其是在焊接球阀密封面的加工工艺方面存在较多难点。该研究详细的分析了焊接球阀密封面的加工的工艺特点以及工艺的难点,针对难题提出了焊接球阀密封加工工艺难点的解决办法,尤其是运用到转换和互换的原则,深入进行分析,有效解决焊接球阀的阀体与球芯的密封面。希望对于该领域进一步的研究提供强有力的理论依据。关键词:焊接球阀密封面加工工艺中图分类号:TG6文献标识码:A文章编号:1672-3791(2015)03(a)-0080-01阀之间同轴的精度。球芯与阀体密封面的加工流程主要以下几个步骤,首先将球芯旋转到全关的状态,同时调整阀体内圆与球芯密封面外圆之间的同轴度,然后需要调整阀体平面与球芯密封面,使之相互平行,再将定位块来将阀体与球芯进行有效固定,下一步是以阀体的内圆作为基准进行同轴度的校准,使阀体内圆与球芯密封面的尺寸达到图纸的要求,使用配车定位块,进一步将阀体与球芯来固定,同时反过来按照阀体密封面来找到基准面,使球芯密封面与另一侧的阀体达到图纸设计的要求。如果是采用下面的方法来解决焊接球阀的密封面问题,将能够保证阀体与球芯密封面的同轴度在合理的范围内。在进行工艺加工时,需要运用到转换和互换的原则,深入进行分析,有效解决焊接球阀的阀体与球芯的密封面。根据上文提到的改进方法,即阀体与球芯同轴密封面的加工工艺研究,这样能够保证在焊接的过程中,能够保证阀体与球芯密封面同轴度的要求。
4结语
船体焊接工艺设计复杂，影响船体焊接质量工艺参数繁多。目前，大多数焊接工艺人员只能通过手工查阅相关标准，以及查阅企业历史资料，结合自身经验完成焊接工艺设计，工艺设计效率难以提高。另外，由于每个工艺人员能力、经验、工作习惯、责任心存在差异，使得焊接工艺规程标准化程度低，从而影响施焊工作开展。为了实现快速化、智能化焊接工艺设计，有必要开发船体工艺焊接知识库及工具包，在船体焊接工艺设计中引入知识管理技术，将焊接工艺员从繁重的查手册、查标准等重复劳动中解放出来，并且将企业焊接工艺人员多年来积累的丰富经验进行有效的利用，提高焊接工艺设计的效率。
2船体焊接工艺知识库
2．1船体焊接工艺知识要素分析
在船体生产制造中，焊接工艺必须根据相应的标准或规范进行严格的焊接工艺评定（WPQ），形成焊接工艺评定报告（PQR），其后，生成焊接工艺指导书（WPS），并且依据WPS制定焊接工艺规程，以保证产品的焊接质量和性能。船体焊接工艺设计中主要关注如下几个方面的问题：焊接方法的选择、焊接位置的选择、坡口形式的设计、加工步骤的安排和工艺成本分析等。船体焊接工艺设计中许多问题的可统计性差，影响因素多，因素与因素之间的相互联系难以明确表达。因此，解决这类问题要借助于经验知识，比较适合于选用工艺知识库。
2．2船体焊接工艺知识库组成
船体焊接工艺知识库包含6大类库：焊接工艺基础参数库、母材库、焊材库、焊接规范参数库、检验项目库、施焊要求库。其中：焊接工艺基础参数包括：焊接方法库、接头形式库、坡口信息库、设备信息库，母材库包括：种类及规格库、力学性能库。
2．3船体焊接工艺知识库信息模型
系统客户端依据系统功能，设计开发了不同的用户接口，满足不同工艺设计和管理人员的需求。系统服务端负责工艺数据的处理和工艺决策的推理。数据库服务器主要为焊接工艺设计系统提供信息的存储、查询和管理服务，积累基础焊接知识、推理规则和专家经验，是企业的重要信息资源之一。
3船体焊接工艺过程智能化应用工具包
基于知识库的快速化、智能化，实现了船体焊接工艺过程智能化应用工具包的系统设计。通过智能化应用工具包，根据焊接工艺设计的特点，可以选择产生式规则表示方法，作为船舶焊接工艺决策基础。选择产生式规则表示除了符合焊接工艺知识特点外，还具有易于扩展、易于进行一致性检查等实现方面的优势。根据对焊接工艺决策需求分析，在引入知识管理技术对焊接工艺知识库构建的基础上，焊接工艺设计系统可以建立焊接工艺决策过程。
3．1焊接工艺设计集成环境
作为用户建立产品结构的应用平台，是系统应用的重要前提，此模块将用以建立工艺评定数据、文档的存储线索，同时，也作为PDM与焊接工艺规程设计系统进行数据集成的接口模块，可以从PDM系统中得到产品数据，建立焊接工艺设计产品结构。
3．2焊接工艺指导工具
完成焊接工艺指导书（WPS）的编制、校对、审核、归档、浏览、打印等工作。焊接工艺指导为工艺人员提供一个方便实用的工艺设计环境和工具，将工艺人员从大量繁琐的工艺标准的选择、工艺资源的查找、工艺指导书的填写和工序图的绘制等工作中解放出来，减轻工艺人员的劳动强度，促进企业工艺设计的自动化、标准化和规范化。
3．3焊接工艺规划工具
焊接工艺规程，又称焊接细则，是指导焊工操作的详细工艺说明书，是以工艺评定为基础，以具体产品为服务对象的详尽焊接工艺。每当有新产品出现时，焊接工艺评定可能会有可替代的，但多数焊接工艺规程要重新编制，因此，企业内部积存了高于工艺评定1倍甚至几倍的焊接工艺规程，造成重复编制和遗漏等现象时有发生。
3．4焊接工艺评定工具
产品投产之前，必须对所采用的焊接工艺进行焊接工艺评定试验，验证合格后，方可用于产品的焊接生产。由于影响焊接性能和质量的工艺参数众多，每种重要参数的改变，如预热温度、热处理温度、焊接能量超出规定的范围，都要进行焊接工艺评定试验。因此，各船厂积累了大量的焊接工艺评定规则。
4结论
铅是种特性十分适合焊接工艺的材料。当我们将它除去后，到目前还无法找到一种能够完全取代它的金属或合金。当我们在工艺、质量、资源和成本等方面找到比较满意的代用品时，我们在工艺和成本上都不得不做出让步。而在工艺上较不理想的情况有以下几个方面。
1．较高的焊接温度。大多数的无铅焊料合金的熔点都较传统锡铅焊料合金高。业界有少部份溶点低的合金，但由于其中采用如铟之类的昂贵金属而成本高。熔点高自然需要更高的温度来处理，这就需要较高的焊接温度。
2．较差的润湿性。无铅合金也被发现具有较不良的润湿性能。这不利于焊点的形成，并对锡膏印刷工艺有较高的要求。由于润湿效果可以通过较高的温度来提高，这又加强了无铅对较高温度的需求。熔化的金属，一般在其熔点温度上的润湿性是很差的，所以实际焊接中我们都需要在熔点温度上加上20度或以上的温度以确保能有足够的润湿。
3．较长的焊接时间。由于温度提高了，为了避免器件或材料经受热冲击和确保足够的恒温以及预热，焊接的时间一般也需要增长。
以上这些不理想的地方带给用户什么呢？总的来说就是器件或材料的热损坏、焊点的外形和形成不良、以及因氧化造成的可焊性问题等工艺故障。这些问题，在锡铅技术中都属于相对较好处理的。所以到了无铅技术时，我们面对的焊接技术挑战更大。
二、工艺窗口
简单来说，无铅的工艺挑战或工艺难处，在于其工艺窗口相对锡铅技术来说是缩小了。例如器件的耐热性，在锡铅技术中一般为240℃，到了无铅技术，IPC和JEDEC标准中建议必须能够承受260℃的峰值温度。这提高只是20℃。但在合金熔点上，从锡铅（Sn37Pb）的183℃到SAC305的217℃却是提高了34℃！这就使工艺窗口明显缩小。使工艺的设置、调整和控制都更加困难。
如果不采用较高成本的低温无铅合金，你的最低温度（约235℃），几乎已经是锡铅技术中的最高焊接温度了。而如果你采用美国NEMI的建议，也就是使用SAC305和焊接温度在245到255℃时，你的热-冷点温度窗口只有10℃，而在锡铅技术中这温度窗口有30℃之多。
无铅器件的耐热标准，目前多认同确保在260℃最高温度上，这距离推荐的SAC305合金的最高焊接温度只有5℃。如果我们考虑测量设置的系统误差（注二）的需要保留6℃，以及业界许多回流的波动性时，我们根本无法使用高达255℃的温度。
三、工艺设置
回流焊接的工艺设置，就是通过炉子的各温区温度，以及传送链速度的设置来取得最适当的“回流温度曲线”的工作。最适当的意思，表示没有单一的曲线是可以供所有用户使用的，而必须配合用户的材料选择、板的设计、锡膏的选择来决定。不论是锡铅技术还是无铅技术，其实工艺设置的方法都是一样的。所不同的是其最终的参数值。基本上，无铅由于前面提到的工艺窗口缩小的问题，使得工艺设置的工作难度较高。这需要更高的工艺能力，以及对技术的了解和掌握上做得更完整更细化。
工艺设置的首要条件，是用户必须知道所要焊接产品的温度时间要求。对于大多数用户来说，这就是回流曲线规范。为了方便技术管理，一般只制定了一个规范，规范中清楚地指出了各参数的调整极限。在锡铅技术中，绝大多数用户的这个规范曲线都来自锡膏供应商的推荐。在工艺窗口较大的锡铅技术中，人们遇到的问题似乎不大（但绝非没有问题）。但进入无铅后，这种法未必可靠。原因是锡膏并非决定焊接温度曲线的唯一因素，以及供应商提供的曲线并不精确。在掌握工艺技术较好的企业中，选择锡膏前都必须对锡膏等进行测试评估。
器件焊端镀层是另外一项没有被仔细了解和控制的材料参数。镀层的材料（例如NiPd或Sn等等）、镀层的工艺（例如无极电镀，浸镀等等）、以及镀层的厚度，将决定用户的库存能力，可焊性以及质量问题或故障模式。而这些也会因为无铅技术到来而有所变化。以往不太需要注意的，现在也许会成为不得不给予关注的。PCB焊盘的镀层也一样，材料、工艺和厚度都必须了解和给予适当的控制。总之，要有良好的工艺设置，用户必须首先知道自己的材料和设计需求。从需求上制定应该有的温度曲线标准。
四、工艺管制和监控
以上所谈的内容，如果掌握得好，就能协助用户设置出一个较好的回流焊接工艺。而在整个产品产业化过程中，以上的内容要点可以协助用户进行试制和试生产的工艺阶段。当以上工作处理好后，接下来的就是面对批量生产了。批量生产的重点，在与推动快速生产的同时，确保每一个产品都是完好地被制造出来。所以我们就有所谓的质量管理工作和责任部门。
时至今日，大多数工厂的质量管理，还是较依赖传统的一些检验和返修的做法。例如采用MVI（目检）、AOI（自动检验）等手段，配合以一些量化统计做法如SPC等。但在今天的先进生产技术中，这些都属于较落后的手段方法。以下指出几个常遇到的缺点。
1．对故障的改正成本高；
2．属于事后更正的概念，无法取得零缺陷成绩；
3．目前的检查技术无法检出所有问题（一些故障的可检性还不好）；
4．目前检查技术在速度和精度上都还跟不上组装技术；
5．太多和滥用检查技术，反会对它形成不良的依赖性，而忽略了从工艺着手；
6．SPC不适合于小批量和高质量的生产模式。这情况下其能力非常低。
较好的做法是检查设备和工艺能力，控制过程，而不是检查加工的结果（也就是产出品的检查）。厂内的所有炉子的性能必须给予测量和量化。在保养管理中确保Cm和Cmk的受控。这是良好质量的前提条件之一。这方面的讨论不在本文的范围之内。而工艺能力以及加工过程的控制，在生产现场又如何进行呢？
我们不可能对每一个产品都焊上热耦。有一种技术可以做到，就是非接触式测量的红外测温技术。曾有炉子供应商在炉子内部设计这样的温度监控，但由于技术不成熟，效果不理想而最终没有大量推广。过后就没有见到有开发这类技术的。
这类系统通过以下的途径提供用户很好的质量控制方法：
1．100%不间断的检查；
2．实时测量和监督；
3．提供预警；
4．完整的纪录方便质量跟踪；
5．完整的报告可以提高客户的信心。
除了以上功能之外，其实这类系统还可以协助监控炉子的表现，提高炉子的维护保养管理，以及将来的采购工作。是个先进数据管理系统中重要的一个工具。
当我们进入无铅技术后，缩小的工艺质量窗口对于参数等的偏移敏感得多，也推动了我们对这类质量监控工具的需求。其作用就像质量管理学中的一句常用名言：“不要靠猜测，而要测量和理解它！”
铅是种特性十分适合焊接工艺的材料。当我们将它除去后，到目前还无法找到一种能够完全取代它的金属或合金。当我们在工艺、质量、资源和成本等方面找到比较满意的代用品时，我们在工艺和成本上都不得不做出让步。而在工艺上较不理想的情况有以下几个方面。
1．较高的焊接温度。大多数的无铅焊料合金的熔点都较传统锡铅焊料合金高。业界有少部份溶点低的合金，但由于其中采用如铟之类的昂贵金属而成本高。熔点高自然需要更高的温度来处理，这就需要较高的焊接温度。
2．较差的润湿性。无铅合金也被发现具有较不良的润湿性能。这不利于焊点的形成，并对锡膏印刷工艺有较高的要求。由于润湿效果可以通过较高的温度来提高，这又加强了无铅对较高温度的需求。熔化的金属，一般在其熔点温度上的润湿性是很差的，所以实际焊接中我们都需要在熔点温度上加上20度或以上的温度以确保能有足够的润湿。
3．较长的焊接时间。由于温度提高了，为了避免器件或材料经受热冲击和确保足够的恒温以及预热，焊接的时间一般也需要增长。
以上这些不理想的地方带给用户什么呢？总的来说就是器件或材料的热损坏、焊点的外形和形成不良、以及因氧化造成的可焊性问题等工艺故障。这些问题，在锡铅技术中都属于相对较好处理的。所以到了无铅技术时，我们面对的焊接技术挑战更大。
二、工艺窗口
简单来说，无铅的工艺挑战或工艺难处，在于其工艺窗口相对锡铅技术来说是缩小了。例如器件的耐热性，在锡铅技术中一般为240℃，到了无铅技术，IPC和JEDEC标准中建议必须能够承受260℃的峰值温度。这提高只是20℃。但在合金熔点上，从锡铅（Sn37Pb）的183℃到SAC305的217℃却是提高了34℃！这就使工艺窗口明显缩小。使工艺的设置、调整和控制都更加困难。
如果不采用较高成本的低温无铅合金，你的最低温度（约235℃），几乎已经是锡铅技术中的最高焊接温度了。而如果你采用美国NEMI的建议，也就是使用SAC305和焊接温度在245到255℃时，你的热-冷点温度窗口只有10℃，而在锡铅技术中这温度窗口有30℃之多。
无铅器件的耐热标准，目前多认同确保在260℃最高温度上，这距离推荐的SAC305合金的最高焊接温度只有5℃。如果我们考虑测量设置的系统误差（注二）的需要保留6℃，以及业界许多回流的波动性时，我们根本无法使用高达255℃的温度。
三、工艺设置
回流焊接的工艺设置，就是通过炉子的各温区温度，以及传送链速度的设置来取得最适当的“回流温度曲线”的工作。最适当的意思，表示没有单一的曲线是可以供所有用户使用的，而必须配合用户的材料选择、板的设计、锡膏的选择来决定。不论是锡铅技术还是无铅技术，其实工艺设置的方法都是一样的。所不同的是其最终的参数值。基本上，无铅由于前面提到的工艺窗口缩小的问题，使得工艺设置的工作难度较高。这需要更高的工艺能力，以及对技术的了解和掌握上做得更完整更细化。
工艺设置的首要条件，是用户必须知道所要焊接产品的温度时间要求。对于大多数用户来说，这就是回流曲线规范。为了方便技术管理，一般只制定了一个规范，规范中清楚地指出了各参数的调整极限。在锡铅技术中，绝大多数用户的这个规范曲线都来自锡膏供应商的推荐。在工艺窗口较大的锡铅技术中，人们遇到的问题似乎不大（但绝非没有问题）。但进入无铅后，这种法未必可靠。原因是锡膏并非决定焊接温度曲线的唯一因素，以及供应商提供的曲线并不精确。在掌握工艺技术较好的企业中，选择锡膏前都必须对锡膏等进行测试评估。
器件焊端镀层是另外一项没有被仔细了解和控制的材料参数。镀层的材料（例如NiPd或Sn等等）、镀层的工艺（例如无极电镀，浸镀等等）、以及镀层的厚度，将决定用户的库存能力，可焊性以及质量问题或故障模式。而这些也会因为无铅技术到来而有所变化。以往不太需要注意的，现在也许会成为不得不给予关注的。PCB焊盘的镀层也一样，材料、工艺和厚度都必须了解和给予适当的控制。总之，要有良好的工艺设置，用户必须首先知道自己的材料和设计需求。从需求上制定应该有的温度曲线标准。
四、工艺管制和监控
以上所谈的内容，如果掌握得好，就能协助用户设置出一个较好的回流焊接工艺。而在整个产品产业化过程中，以上的内容要点可以协助用户进行试制和试生产的工艺阶段。当以上工作处理好后，接下来的就是面对批量生产了。批量生产的重点，在与推动快速生产的同时，确保每一个产品都是完好地被制造出来。所以我们就有所谓的质量管理工作和责任部门。
时至今日，大多数工厂的质量管理，还是较依赖传统的一些检验和返修的做法。例如采用MVI（目检）、AOI（自动检验）等手段，配合以一些量化统计做法如SPC等。但在今天的先进生产技术中，这些都属于较落后的手段方法。以下指出几个常遇到的缺点。
1．对故障的改正成本高；
2．属于事后更正的概念，无法取得零缺陷成绩；
3．目前的检查技术无法检出所有问题（一些故障的可检性还不好）；
4．目前检查技术在速度和精度上都还跟不上组装技术；
5．太多和滥用检查技术，反会对它形成不良的依赖性，而忽略了从工艺着手；
6．SPC不适合于小批量和高质量的生产模式。这情况下其能力非常低。
较好的做法是检查设备和工艺能力，控制过程，而不是检查加工的结果（也就是产出品的检查）。厂内的所有炉子的性能必须给予测量和量化。在保养管理中确保Cm和Cmk的受控。这是良好质量的前提条件之一。这方面的讨论不在本文的范围之内。而工艺能力以及加工过程的控制，在生产现场又如何进行呢？
我们不可能对每一个产品都焊上热耦。有一种技术可以做到，就是非接触式测量的红外测温技术。曾有炉子供应商在炉子内部设计这样的温度监控，但由于技术不成熟，效果不理想而最终没有大量推广。过后就没有见到有开发这类技术的。
这类系统通过以下的途径提供用户很好的质量控制方法：
1．100%不间断的检查；
2．实时测量和监督；
3．提供预警；
4．完整的纪录方便质量跟踪；
5．完整的报告可以提高客户的信心。
除了以上功能之外，其实这类系统还可以协助监控炉子的表现，提高炉子的维护保养管理，以及将来的采购工作。是个先进数据管理系统中重要的一个工具。
当我们进入无铅技术后，缩小的工艺质量窗口对于参数等的偏移敏感得多，也推动了我们对这类质量监控工具的需求。其作用就像质量管理学中的一句常用名言：“不要靠猜测，而要测量和理解它！”
2205钢的焊接最主要的问题是如何保证焊接接头铁素体和奥氏体相组织的比例，进而保证接头的耐蚀性和力学性能。因此焊接工艺的制定是围绕如何保证其双相组织比例进行的。当铁素和奥氏体量合适时（最佳值铁素为45%），性能接近母材。如果组织比例偏差比较大，2205钢焊接接头的耐蚀性能和力学性能（尤其是韧性）将下降。过低的铁素体含量（＜25%）将导致强度降低和抗应力腐蚀开裂能力下降；过高的铁素体含量（＞75%）会降低耐蚀性和冲击韧性。
1.1合金元素的影响
2205钢含有较多的合金元素，焊接过程中易形成金属相、碳氮化合物等，这些会影响接头力学性能和耐蚀性能。氮在保证焊缝金属和焊后热影响区内形成足够量的奥氏体方面具有重要作用。氮和镍一样是形成奥氏体和扩大奥氏体元素且能力远远大于镍。在高温下，氮稳定奥氏体的能力也比镍大，可防止焊后出现单相铁素体，并能阻止有害金属相的析出。由于焊接热循环的作用，自熔焊或填充金属成分与母材相同时，焊缝金属的铁素体量急剧增加，甚至出现纯铁素体组织。为了抑制焊缝中铁素体的过量增加，一般采取在焊接材料中提高镍或是加氮这两条途径。通常镍的含量比母材高出2%~4%，如2205填充金属的镍含量就高达8%~10%。用含氮的填充材料比只提高镍的填充材料效果更好，两种元素都可以增加奥氏体相的比例并使其稳定，但加氮不仅能延缓金属间相的析出,而且还可提高焊缝金属的强度和耐蚀性能。目前，填充材料一般都是在提高镍的基础上，再加入与母材含量相当的氮。
1.2热循环的影响
双相不锈钢焊接的最大特点是焊接热循环对焊接接头组织比例有较大的影响，无论焊缝还是热影响区都会有相变发生，这对焊接接头的性能有很大影响。双相钢含量与冷却速度（t8/5）之间的关系；从图中可见，在t8/5的冷却速度在合适的范围内才能得到合适比例的双相组织。因后续焊道对前层焊道有热处理作用，多层多道焊对焊缝相比例是有益的。多层多道焊可促使焊缝金属中的铁素体进一步转变为奥氏体，成为以奥氏体占优势的两相组织；毗邻焊缝的热影响区中的奥氏体相也相应增多，且能细化铁素体晶粒，减少碳化物和氮化物从晶内和晶界析出，从而使整个焊接接头的组织和性能显著改善。也正是由于焊接热循环的影响，双相不锈钢焊接时要求与介质接触的焊道应先焊接，这一点与奥氏体不锈钢焊接顺序的要求恰恰相反。
1.3焊接工艺参数的影响
焊接工艺参数对组织的平衡起着关键的作用。2205钢在焊接时，若线能量过小，热影响区冷却速度快，奥氏体来不及析出，过量的铁素体就会在室温下过冷保持下来。若线能量过大，冷却速度太慢，尽管可以获得足量的奥氏体，但也会引起热影响区的铁素体晶粒长大以及σ相等有害金属相的析出，造成接头脆化。所以焊件尺寸一定时，焊接线能量及层间温度影响着焊接接头的冷却速度，进而影响焊缝的最终组织。为了保证焊接接头的相比例合适，最佳的措施是控制焊接线能量和层间温度，并使用合适的填充金属。
1.4气体保护的影响
钨极氩弧焊时，可在氩气中加入2%氮气，防止焊缝氮元素的损失，有助于铁素体与奥氏体的平衡。
2、2205钢的焊接工艺方案
本文针对2205钢焊接存在的系列问题，采用以下焊接工艺进行焊接实验。双相钢管材、管件在焊接前应使用铁素体检测仪进行基础参数检测，以确认本批次双相钢材料的铁素体含量基础参数，供焊接完成后，与焊缝铁素体含量对比。
2.1焊接接头坡口型式
试验中管道直径为168mm、壁厚为7mm。采用GTAW与SMAW组合焊接工艺。开V型坡口的对接接头型式，焊道设计为3层。其中最底层为氩弧焊打底1层；过渡层采用手工氩弧焊1层；盖面采用手工电弧焊1层。
2.2对口装配及点固焊
坡口机加工完成后，将坡口及两侧20mm范围内的污物、油垢、水渍等清除干净后组对，试件对口错边量≤0.5mm。
2.3焊接
2.3.1背面气体保护及氩弧焊打底
氩弧焊打底焊接时要充98%Ar+2N2惰性气体进行保护。充氩保护流量开始时可为20~30L/min,施焊过程中流量应保持在5~15L/min，确保可靠保护。氩弧焊打底时，双相钢不允许自熔焊，焊接时必须填充焊丝；管道焊接时使用背部保护措施。焊接工艺参数按表2执行；打底焊层厚度在2~3mm范围内，要注意焊缝饱满，焊接时焊接速度不能太快。焊接第2层时，为了避免背面焊缝合金元素的烧损也要保证背面可靠保护。
2.3.2手工电弧焊盖面焊接
本试件采用焊条电弧焊进行盖面焊接。焊接时每层焊道的厚度不大于所用焊条直径，焊条摆动方式为稍微摆动，确保在热输入量不超标的情况下成形良好。手工电弧焊施焊完毕，应将焊缝表面焊渣、飞溅清理干净。所有焊缝不能一次成形，每层焊缝必须根据焊层的宽度分3~4道焊接完成。每道焊缝的焊接都应采用短弧、窄道、快速焊接手法进行焊接。每道焊接完成后，必须等待焊缝温度下降至100℃以下时方可进行下一道的焊接。在紧急的情况下，采取水冷方式如图3。焊缝层与层之间必须清理，清理时采用SS刷子（220目）；所有焊缝焊后必须进行酸洗。
3、焊接检验
经过测试发现，按照上述焊接工艺，可以得到完全合格的焊接接头。按JB4708—2000进行焊接工艺评定，平均抗拉强度高达782MPa，塑性断裂在热影响区；4支侧弯试样无裂纹出现。采用国产焊接材料，经过严格的工艺措施，使焊缝品质达到了使用要求，而且合格率100%。
4、实验结果分析
实验证明，2205钢焊接接头的力学及抗蚀性能需保证其接头中的相比例合适，而控制双相比例的关键是控制焊接接头的焊接热循环。因此，2205钢在焊接前不需要预热，预热会造成焊接接头冷却速度降低；层间温度应控制在150℃以下。因2520钢导热性良好且热膨胀系数低，焊接时可采用直接水冷的方式来增加冷却速度而不至于产生焊接缺陷；但在焊接下一道焊缝时应当注意彻底清除水汽，如有水汽则会导致焊缝出现气孔、裂纹等焊接缺陷。在组对时，应当严格控制其组对质量，不能强力组对，否则焊后很难矫正，更会在矫正过程中产生比较大的残余应力，会造成抗蚀性下降。焊口的加工最好采用机械加工。焊接时必须采取多层多道、选用合适的规范参数等焊接操作工艺措施来保证焊缝的双相组织比例；并充分利用层道间的热循环作用来改善组织和细化晶粒，提高焊缝的韧性。2205双相不锈钢焊后热处理对提高焊接接头的性能改善作用不大，一般焊后不进行焊后热处理。
5、结束语
1．1焊接接头的型式及特征柔板尺寸为（11000×1200×22）mm，最大变形挠度为800mm。由于柔板主体既要有较高的强度又要有足够的韧性，故材料选用抗拉强度大于800MPa的T－1钢；由于铸钢件力学性能的各向异性并不显著，且此部位需要流线型造型，因此与柔板连接的底座选择铸钢件，为满足强度要求选用14mm厚的ZG310－570；采用T型接头、单V型坡口、金属焊接位置为平角焊的接头形式。
1．2基材的焊接性分析T－1钢是一种低合金高强钢，其抗拉强度大于800MPa，并含有一定量的合金元素及微合金化元素。其焊接性不同于碳钢，主要体现在热影响区组织与性能的变化对焊接热输入比较敏感和淬硬倾向大，易产生冷裂纹。ZG310－570是一种中碳钢，淬硬倾向较大，在热影响区容易产生低塑性的马氏体组织，当焊件刚性较大或焊接材料、工艺参数选择不当时，容易产生冷裂纹。根据国际焊接学会推荐的碳当量CE（IIW）计算公式和日本JIS标准（适用规定：低碳调质低合金高强钢）T－1钢的碳当量计算公式，计算得出ZG310－570铸钢的碳当量为0．81，T－1钢的碳当量为0．53。这说明这两种钢材焊接时易于淬硬，若焊接工艺选用不当，热影响区易形成硬而脆的马氏体组织，使接头的塑韧性下降，耐应力腐蚀性能恶化，产生冷裂纹的倾向增加。因此需预热，且需采用较小的热输入。
1．3焊丝和焊接方法的选择T－1和ZG310－570组织分类都属于珠光体钢，它们的热物理性能没有很大差别，仅是合金化程度不同。为获得优质的焊接接头，一般按照异种钢合金化程度较高的钢来选择金属焊接方法和制定焊接工艺。碳（或碳当量）是决定珠光体钢在焊接时淬火倾向的主要因素，一般应按异种钢中碳（或碳当量）最少的钢来选择金属焊接材料。其焊前预热或焊后热处理的工艺参数按异种钢合金化程度较高者选用。由于低碳调质钢焊后一般不进行热处理，故选择焊接材料时要求焊缝金属在焊态下具有接近母材的力学性能。但在特殊情况下，如结构刚度或拘束度很大、冷裂纹难以避免时，必须选择熔敷金属强度比母材稍低的金属焊接材料作填充金属。综上所述，焊丝选用ER50－6，因T－1钢为调质状态，只要加热温度超过回火温度，其性能就会发生变化。因此焊接时因热作用使热影响区的局部强度和韧性下降是不可避免的。强度级别越高，这个问题越突出，所以对焊后不再进行调质处理的柔板应选择能量密度较大的焊接方法，如熔化极气体保护焊。
1．4T－1钢的抗裂试验、预热温度和层间温度的确定因T－1钢的合金化程度较高，所以抗裂试验、预热温度和层间温度的确定由T－1钢决定。又因T－1钢易出现冷裂纹，因此采用“斜Y型坡口焊接裂纹试验方法”测试T－1钢最低预热温度和最高层间温度。将T－1板加工至选用厚度，焊丝选用ER50－6，直径为Φ1．2mm，保护气体为CO2，电流为240A，电压为32V，焊接速度为28cm／min。试验选取预热温度为120℃，未出现裂纹。实际工作中采用预热温度＞130℃。为防止组织发生变化，预热温度不得大于220℃，层间温度也应控制在＜220℃。施焊过程中未发现裂纹。
1．5T－1与ZG310－570异种钢的焊接工艺焊前采用火焰预热，预热温度最小为100℃，金属焊接时层间温度控制在最大200℃，采用纯度大于99％的CO2混合气体保护焊焊接，流量为15L／min～20L／min。焊丝为ER50－6，金属焊接的打底电流为120A～150A，电压为18V～20V，焊接速度为10cm／min～15cm／min；填充盖面电流为240A～270A，电压为25V～27V，焊接速度为30cm／min～50cm／min。采用多层多道焊。
2T－1与ZG310－570异种金属焊接接头的性能分析
T－1与ZG310－570异种金属焊接接头熔敷金属的化学成分，与焊丝的化学成分相比，熔敷金属的化学成分并未出现明显的变化，且熔敷金属中C、P和S的含量较低。表5为熔敷金属的力学性能，从表中可以看出熔敷金属的各项力学性能符合实际生产中的使用要求。
3结论
压力容器的制作工艺需要做到很精细，不能够出现任何的差错。而其中的焊接工序也是同样需要很精细，造成焊接工序出差错的原因就是材料选取的不正确。如果在焊接时选取的钢制材料性能较差的时候，就会在焊接的接头上出现一些裂痕，这些裂痕对于压力容器是致命的伤害；如果在选取材料时选取了钢号或者是化学成分不对的材料，这时在使用过程中就会出现各种腐蚀的现象；而且如果我们选用的钢制材料的转化温度高于压力容器的温度时，就会使压力容器在制作的过程中突然断裂。所以，综合以上几点所论述，我们在选取压力容器的制作材料时，必须要考虑到压力容器的工作条件、工作压力、各个介质之间的腐蚀性、钢制材料的温度，还要重点注意钢制材料的力学性能、物理性能、化学性能等等一系列的科学因素。当然，在进行压力容器的焊接工序的时候，还需要技术方面的硬性要求。在焊接工序的准备阶段，在选取压力容器容器外圈的时候，要选用低碳钢、不锈钢、低合金钢，在焊接卷板之前应该提前清理干净依附在板面上，可能对压力容器造成损伤的硬物和杂物，同时还要检查好焊接时的焊接接口位置等等一些工序，使之符合焊接所需的一切标准。在压力容器焊接成型的阶段，不能直接将钢板弯曲，应该先有一个预弯的过程，在钢板卷成一个圆形的时候，必须要在机器上摆放端正，可以采用在机器和钢板上做记号的方式来确定钢板是否已经摆正，卷轴钢板的时候严禁一次就将钢板卷制完成，要采取循序渐进的方式，一次次不间断的进行卷制，而每次卷制的程度不得高于上一次的百分之三十，在焊接时要选取一个已经焊接合格的样板来进行比对，确认是否符合一切准则，在焊接时，必须严格按照确定好的接口进行焊制，并且在焊制的过程当中要及时的清理在焊接时产生的杂质和脱落的钢材，以免对压力容器造成伤害。在压力容器焊接成型之后我们就需要对她进行矫正和检查，矫正就是需要验证压力容器的制作是否符合科学界所规定的一些数据，而检查就需要看，在压力容器焊接完毕之后，内外表面是否光滑、没有划痕、没有压伤、起皱、裂痕、等等的缺陷，与此同时还要按照技术条件进行检查各项参数，确定制作完成的压力容器符合硬性文件上的各项技术要求。
2压力容器的焊后检查和焊后返修
任何的一种科技制品，在完成之后都需要有事后的检查和返厂维修，压力容器也不列外。压力容器在焊接完毕之后，应当首先检查它的焊缝外观和尺寸是否符合预定目标和目标参数、实验压力容器焊接完毕之后的抗热能力和对热的处理、检查压力容器是否在焊接的时候出现裂痕等损伤、检查压力容器在制作之后的致密性是否良好，是否有透气的现象出现。关于压力容器在焊接完毕之后的返厂检查必须要严格做到以下几点：
（1）焊接的返修次数不宜超过两次；
（2）如果需要对焊接之后的压力容器进行返厂检修，必须要提交它要返修的原因并且对原因作出分析，同时提出要维修的建议；
（3）在压力容器回厂返修之前，必须要将其清洗干净，可以采用表面扫描的方式确定已经清洗干净；
（4）等待补焊的部位一定要开阔、平整、以便于进行补焊工作的进行。
3结束语
