不銹鋼是指含鉻大于12%的鋼種。不銹鋼自1912年發(fā)明以來取得迅猛發(fā)展，至今全球仍以每年3—5%的速度遞增。全世界不銹鋼的消費(fèi)總量達(dá)3500萬。我國正處于不銹鋼生產(chǎn)和消費(fèi)應(yīng)用的高速增長期，已廣泛應(yīng)用于石油、化工、輕工、食品、釀酒、制藥、家電、水電、機(jī)械、建筑、市政和各種民用器具中。1990年我國不銹鋼消費(fèi)量為26萬噸，1999年為153萬噸，2000年為173萬噸，2001年為225萬噸，2004年不銹鋼消費(fèi)量達(dá)到447萬噸左右，居全世界第一位，預(yù)計(jì)2006年不銹鋼消費(fèi)量將達(dá)到600萬噸以上，其中鉻鎳奧氏體不銹鋼的消費(fèi)量占不銹鋼總消費(fèi)量的75%—80%。


　　我國從五十年代開始研制和生產(chǎn)不銹鋼焊條，1997年我國不銹鋼焊條的總產(chǎn)量為7000多噸。近年來我國不銹鋼的消費(fèi)量快速增長，2004年國產(chǎn)不銹鋼焊條已超過35000噸，預(yù)計(jì)2006年國產(chǎn)不銹鋼焊條將達(dá)50000噸左右。


　　自五十年代開始研制的不銹鋼焊條，主要是沿襲原蘇聯(lián)的鈦鈣渣系及原料體系，它具有成本低壓涂，抗氣孔好，機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn)，但與歐洲名牌同類不銹鋼焊條相比焊條發(fā)紅嚴(yán)重、飛濺大脫渣及成形差、焊接效率低、浪費(fèi)大、因此自七十年代中期到八十年代前期，針對(duì)國內(nèi)進(jìn)口的瑞典AVESTA公司綠P5焊條國內(nèi)一些科研院校與焊條生產(chǎn)企業(yè)共同合作，就不銹鋼焊條藥皮發(fā)紅脫落原因及解決途徑進(jìn)行了研究，如哈焊所與天津電焊條廠、甘肅工大與蘭洲長虹電焊條下、太原工學(xué)院與山西機(jī)床等。


　　到八十年代，上述幾家論文相繼發(fā)表后，人們一方面認(rèn)為他們的研究工作很有意義，獲得很多進(jìn)展；另一方面經(jīng)對(duì)這幾家研制的焊條實(shí)際測試后，也認(rèn)為仍與國外產(chǎn)品存在明顯差距，但從那時(shí)起，國內(nèi)這方面的研究工作就處于踏步不前的狀況，從80年代前期到九十年代前期的十年間因內(nèi)尚無有份量的不銹鋼焊條研究文獻(xiàn)。從九十年代初期開始，國內(nèi)不銹鋼焊條研究漸趨活躍。先是太原工大王寶、孫咸等人在前期工作的基礎(chǔ)上研究了不銹鋼焊條工藝設(shè)計(jì)的基本原則和途徑，在不銹鋼焊條設(shè)計(jì)理論上取得了重要突破，并因此獲得2000年國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；后是冶金部建筑研究總院唐伯鋼在九十年代中期消化吸收國外的先進(jìn)技術(shù)，成功完成國產(chǎn)不銹鋼新型焊條的系列化改進(jìn)提高，并成功興辦北京金威焊材有限公司，做到理論與實(shí)踐的完美結(jié)合，自1994年始生產(chǎn)至今，其不銹鋼焊條生產(chǎn)已達(dá)年產(chǎn)3000噸以上。


　　九十年代后期到本世紀(jì)初期，國內(nèi)不銹鋼焊條研究如雨后春筍般集中開展，雖就其水平本身未超過上述兩家現(xiàn)有水平，但對(duì)于活躍學(xué)術(shù)氣氛，加強(qiáng)學(xué)習(xí)交流仍有益處。

　　國外不銹鋼的工業(yè)化生產(chǎn)始于二十年代初期，隨后出現(xiàn)相應(yīng)的不銹鋼焊條，成熟的不銹鋼焊條產(chǎn)品出現(xiàn)于1965年左右，以歐洲國家為代表，尤其是西歐的瑞典，人口僅800萬左右，且集中產(chǎn)生了ESAB、AVESTA和SANDVIK等世界級(jí)的不銹鋼焊材企業(yè)，其中AVESTA的野牛牌不銹鋼焊條更是世界不銹鋼焊條的典范。日本、臺(tái)灣及有南亞國家的不銹鋼焊條其技術(shù)根基在歐洲。


　　國內(nèi)不銹鋼焊條整體上與國外先進(jìn)水平相比存在六大問題，急待解決和研究：

　　1、發(fā)紅問題及抗發(fā)紅焊條。AVESTA野牛牌綠P5φ3.2×350及φ4.0×400不銹鋼焊條分別在110-120A及150-160A下余頭50mm左右藥皮不發(fā)紅開裂。P5—HX焊條φ4×450甚至在160-170A余頭不發(fā)紅，這是國內(nèi)外同類焊條的最好水平。


　　2、氣孔問題及抗氣孔性能的提高，一般認(rèn)為不銹鋼氣孔屬氫氣孔，在焊后最后一段或焊縫前部或多層焊時(shí)易發(fā)生可見氣孔。國外只要焊條不受潮或使用前經(jīng)250℃以上復(fù)烘就不會(huì)出現(xiàn)氣孔。國內(nèi)現(xiàn)已有采用鋁箔塑料復(fù)合膜真空包裝，只要包裝良好可省去使用前復(fù)烘工序，直接使用，避免烘不干而出氣孔或烘過干損傷落皮。由于不銹鋼焊條氣孔受鋼芯、原輔料及烘干工藝影響波動(dòng)大，國內(nèi)多采用犧牲工藝性能，確保不出氣孔為生產(chǎn)原則，致使國內(nèi)不銹鋼焊條的研究水平和實(shí)物水平有較大差異。


　　3、效率問題及高效焊條。普通不銹鋼焊條熔敷效率一般在小于110%，在85%左右。而高效不銹鋼焊條則在140%以上，最高可達(dá)180%，是一種可大幅度縮短焊接施工時(shí)間的焊條，它具有以下特點(diǎn)：可像低碳鋼一樣使用大電流提高工效而不發(fā)紅無氣孔；飛濺小、焊道美觀，焊條藥皮過熱可能性小，操作容易，如日本神鋼的HIMELT系列，AVESTA的HX系列及ESAB的OK6X.41系列等，大型化工設(shè)備焊接時(shí)往往要求高效，國內(nèi)尚處空白，值得注意的是高效不銹鋼焊條只適合平焊及平角焊。


　　4、滲碳問題及超低碳系列焊條，超低碳焊條是國內(nèi)外不銹鋼焊條發(fā)展的重點(diǎn)，為獲得超低碳焊縫必須要求藥皮不增碳及焊芯超低碳。大理石和金紅石是增碳之源，應(yīng)尋求其它有效途徑。


　　5、特種焊條。

　　a、具有高溫耐腐蝕性能的專用焊能(抗蠕變斷裂強(qiáng)度和延伸率高)

　　b、耐晶間腐蝕性極好且-196℃沖擊韌性高的尿素級(jí)不銹鋼焊條。

　　c、耐汽蝕堆焊用不銹鋼焊條。

　　d、焊接性差的鉻不銹鋼專用焊條。

　　e、耐吸潮不銹鋼焊條。

　　f、定向下焊專用不銹鋼焊條如AVESTA VDX330，PHILIPS BM316-V。

　　g、定位焊專用不銹鋼焊條如PHILIPS BM316L。

　　6、焊條操作工藝性能。因?yàn)椴讳P鋼焊條內(nèi)在性能差異不大，所以不銹鋼焊條之比較主要在于焊接操作工藝性能，以下是幾個(gè)判定層次或標(biāo)準(zhǔn)。

　　a、脫渣性。要求在T型接頭角焊縫，對(duì)接角焊縫及船形焊穎等位置脫渣凈且在平焊、平角焊位置渣可自翹、整條脫落、邊緣及焊縫表面無粘渣。

　　b、飛濺大小。按AVESTA樣本的說法可分為三個(gè)層次飛濺小(litter spatter or usually spatter)、飛濺極小(very
little spatter)和無飛濺(no spatter)。國內(nèi)多數(shù)處第一層次，少數(shù)幾個(gè)廠家處第二層次，目前尚無第三層次無飛濺的不銹鋼焊條。

　　c、再引弧性，要求藥皮套筒呈深直型，深度在3mm以上，再引弧極其容易，一般條件下，不受時(shí)間間隔限制。

　　d、全位置焊接性，尤其是4mm以上大規(guī)格的焊條的全位置焊接性要好。

　　e、焊縫成形及顏色，要求焊縫成形細(xì)美光亮，多數(shù)情況下，焊縫顏色呈銀白色或金黃色。

　　隨著石油化工、醫(yī)療器械、食品機(jī)械及原子能工業(yè)的快速發(fā)展，不銹鋼無論是產(chǎn)量還是品種均有了較大的增長。1995年以后，西方發(fā)達(dá)國家的不銹鋼生產(chǎn)有了超常的發(fā)展。不銹鋼產(chǎn)量已接近粗鋼產(chǎn)量的3%(我國僅0.3%)。制造成本比1980年降低了50%以上，美國以S31803和329為代表的奧氏體/鐵素體雙相不銹鋼從1987年形成規(guī)模生產(chǎn)，這類低鎳高性能不銹鋼已被確認(rèn)有可能逐步取代316等不銹鋼成為在含氮、硫化氫等雜質(zhì)環(huán)境中使用的更佳材料，同時(shí)還開發(fā)了多種配套的焊條，值得引起我國關(guān)注。


　　1、雙相不銹鋼焊條，雙相不銹鋼是指金相組織由50%F和50%A組成平衡狀態(tài)的一類不銹鋼，由于具有雙相組織，它兼有奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼韌性高，脆性轉(zhuǎn)變溫度低，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)又保留了鐵素體不銹鋼的一些特點(diǎn)，如475℃脆性、導(dǎo)熱系數(shù)高、具有超塑性和磁性，與奧氏體鋼相比，雙相不銹鋼強(qiáng)度高，耐晶間腐蝕，耐應(yīng)力腐蝕性能有明顯提高，雙相不銹鋼屬于性能價(jià)格比優(yōu)良的不銹鋼。


　　這類鋼的特征是：含鉻22-25%、鎳5-7%低于304、316奧氏體不銹鋼水平，都添加了一定量的鉬，及少量氮，有的還添加了銅和鎢。為評(píng)價(jià)雙相不銹鋼在氯化物環(huán)境抵抗孔蝕的能力，建立了孔蝕抗力當(dāng)量值(PRE)


　　PRE=%Cr+3.3×%Mo+16×%N

　　一般PRE25-43，當(dāng)PRE超過40時(shí)通常稱為超級(jí)雙相鋼。現(xiàn)在國內(nèi)外都研究出各類雙相不銹鋼焊條，如英國曼徹特(METRODE)公司雙相不銹鋼品種達(dá)10余種，包括標(biāo)準(zhǔn)雙相鋼焊條，超級(jí)雙相鋼焊條，立仰焊專用雙相鋼焊條。國內(nèi)鋼鐵研究總院安泰科技股份公司研究了四種雙相不銹鋼焊條，北京金威和四川大西洋等也開發(fā)了2209雙相不銹鋼焊條。


　　2、新型鍋爐用不銹鋼焊條的開發(fā)。

　　為了進(jìn)一步提高鍋爐用不銹鋼管的高溫蠕變強(qiáng)度，耐高溫腐蝕特性和耐蒸汽氧化性，日本對(duì)現(xiàn)有SA213-TP304H及TP310H兩種奧氏體鋼進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)出綜合性能良好的超臨界，超超臨界鍋爐用不銹鋼管的新材料即超級(jí)304H不銹鋼及配套焊條

。

　　3、通用鋼種不銹鋼焊條的系列化，專業(yè)化。

　　對(duì)于工業(yè)上常用的不銹鋼種，如304、316型。國外考慮焊接工藝的需要，開發(fā)出了各種專用焊條如AVESTA公司焊管專用308L/MVR—PW焊條，立向下焊的308L/MVR—VDX焊條及供食品醫(yī)療器械等使用的飛濺特別小的日本油脂的EX系列焊條。


　　另外隨不銹鋼冶金工業(yè)的發(fā)展，國外還開發(fā)了具有各種性能的不銹鋼焊條，以滿足各方面工業(yè)手需要。如日本油脂(TASETO)對(duì)于常用的308型焊條除了通用的308、308L焊條外，還開發(fā)了提高高溫性能的308HL焊條，用于極低溫的308LA焊條，控制不同含碳量以提高其耐腐蝕性能的308L3、308L2焊條。日本溶接棒公司除了有上述品種外，還開發(fā)了具有一定含氮量，以提高焊縫強(qiáng)度的WEL308N2、WEL316LN等含氮不銹鋼焊條，國外廠商還致力于開發(fā)一些特殊不銹鋼焊條，以滿足一些特殊需要，深受用戶歡迎。