焊接，硬钎焊和软钎焊广泛应用于不锈钢的连接。不锈钢的连接工艺必须保护母材原有的耐腐蚀性和机械性能。接头和母材的性能差异可以通过接头制备、连接方法和最终清理尽量缩小。本文提供不锈钢焊接的指导意见。虽然高性能奥氏体不锈钢的焊接技术与标准奥氏体牌号相同，但需要采取一些额外的预防措施。
1、物理特性对焊接的影响
热膨胀系数、电阻率和导热系数都是影响焊接性能的重要物理参数。表1汇总了一些碳钢和标准不锈钢的参数。请注意，奥氏体不锈钢的物理性能与碳钢的物理性能有很大不同。
表1 奥氏体不锈钢和碳钢的物理性能
由于热膨胀系数(CTE)较大，奥氏体不锈钢的变形趋势增加。因此，为了减少变形，奥氏体构件定位焊点的间距应小于碳钢。
由于奥氏体不锈钢电阻率比碳钢大，产生同等热量所需的电流较低。再加上熔点较低，所以，焊接奥氏体不锈钢所需的焊接电流也比焊接碳钢低。
低导热率使热量集中在奥氏体不锈钢的焊缝附近。与碳钢相比，温度梯度更陡，产生收缩应力和变形的趋势增大。导热率低导致散热慢，焊缝金属和热影响区持续高温的时间更长。因此，焊件较长时间处于形成碳化物和金属间相的临界温度区间。
2、焊口及组对
和碳钢相比，不锈钢焊缝熔融金属的流动性较差，焊接参数相同的情况下，不锈钢焊接熔深偏浅。为了弥补这些缺陷，不锈钢接头的坡口更大，焊缝根部钝边更薄，间隙更宽。设计和制备接头时一定要考虑这些要素，有助于焊缝焊透，又避免焊穿。焊缝接头可以有许多种不同的设计形式。
1）焊口制备
认真清理焊口边部是成功焊接奥氏体不锈钢的重要环节。平直，干净，无毛刺的焊口便于接头组对，有助于电弧稳定，使焊缝熔透深度均匀。简单地说，做好焊口制备有助于焊工焊出优质焊缝。机加工焊口最理想，如果修磨能去除毛刺，并做到间隙均匀，也可以采用砂轮修磨。
2）焊口清理
氧化物：不锈钢在等离子或激光切割过程中形成高熔点氧化物。如果焊接前不把切口氧化物清除干净，它们就会污染焊缝金属，成为内应力集中源和腐蚀发生点。焊接前须通过机加工或细砂轮去除所有氧化物，露出母材。钢丝刷，即使是不锈钢钢丝刷，也不能保证把粘得很紧的氧化物清除掉。建议用非金属磨料进行焊前表面清理。
有机污染：如果焊接前未把有机污染清除干净，会造成焊缝裂纹和气孔。有机污染物中的碳在不锈钢中溶解，造成碳化铬敏化。油污，切削液或彩笔标记等有机污染物必须用相应溶剂清除。
金属污染：被焊接热熔化的铜，铅和锌渗透到晶界，使不锈钢变脆。这些金属污染通常是由于与刀具和衬板接触，或在运输储存过程中接触到这些金属而造成的。焊接前必须把它们清除干净，避免所谓的液态金属脆化。去除金属污染的最好方法是修磨和酸洗。
3）组对、定位和夹持
对于高性能奥氏体不锈钢，焊接前认真组对很关键， 因为是全奥氏体，所以需要低热量输入，以防止产生热裂。焊工不必为了连接较大或不规则的根部间隙而“摆动”。组对良好可以使整个焊缝的间隙宽度一致且对齐。这可以通过精准的焊口制备和焊缝夹持或定位来实现。
表2所示为奥氏体不锈钢定位焊的适当间距。图1给出了保持直焊缝间距宽度一致的点焊定位顺序。焊接管道时要纳入最终焊缝的点焊不能全熔透，而且要确保没有氧化。大厚度工件的定位焊点不能对最终焊缝造成缺陷，这一点非常重要。定位焊点凸出部分、焊缝起头和结尾处要修磨光滑。焊工应避免在定位焊焊缝上引弧或熄弧。定位焊焊缝应采用惰性气体保护，并使用与母材匹配的填充金属。
表2 钢板厚度与推荐的定位焊间距
图1 正确的定位顺序，避免焊接过程中间隙闭合，A正确，B不正确
3、填充金属
表3列出了焊接奥氏体不锈钢常用的填充金属。该表仅为指导意见，因为市场上还有其它或专用填充金属。对于6%钼以上的高合金钢，一定要查阅合金生产企业的数据表，并从耐腐蚀和机械性能两个方面确定填充金属是否匹配。
表3 焊接常用不锈钢建议使用的填充金属
1、低碳(L)或稳定型不锈钢通常用于焊接制造，除非在某些情况下，对于常规牌号而言，稍高的强度比最佳耐腐蚀性更重要。2、任何一种钼含量不低于9%的填充金属都适用。
4、保护
为了防止焊缝和热影响区(HAZ)氧化， 焊接时要对不锈钢采用保护措施。焊接产生的氧化作用会降低耐腐蚀性， 增加焊缝金属中氧化物杂质数量， 对机械性能造成不利影响。根据焊接方法的不同， 焊接保护可以通过使用焊剂(如：SMAW和SAW)、惰性气体(如GTAW和GMAW)或两者结合(如FCAW)来实现。保护气体还可以稳定电弧，对熔透性和焊道轮廓产生作用。表4列出了用于不同焊接工艺的保护气体。需要气体保护的GTAW和GMAW等焊接方法不适合现场或室外焊接，也不适用于有气流的场地， 它们会干扰保护气体， 而且气流中的氧会污染焊缝。
表4 各种焊接工艺用的保护气体
为了最大限度地保证焊后的耐腐蚀性，焊缝背面也应进行保护。背面保护气体一般使用氩气、氮气和90%氮气–10%氢气混合气体。氮可在熔池中溶解，增加焊缝的氮含量。氮可提高焊缝强度，还能提高耐点蚀性和耐缝隙腐蚀性。
焊接薄板时，通常使用铜衬板。衬板降低焊缝的温度，防止焊穿，有助于避免惰性气体扩散，保护焊缝背面。重要的是避免不锈钢与铜摩擦，因为相互摩擦会使铜附着在不锈钢表面，一旦熔化会造成液态金属致脆开裂。
