304不銹鋼管的焊接方法有很多,要根據304不銹鋼母材的元素成分和焊接性進行綜合考慮。在實際生成應用中,304不銹鋼管的焊接方法應用比較廣泛的有:手工電弧焊(Shielded Metal Arc Welding,簡稱SMAW)、埋弧焊(SubmergedArc Welding,簡稱SAW)、藥芯焊絲電弧焊(Flux CoredArc Welding,簡稱FCAW)、鎢極氬弧焊(Gas Tungsten Arc Welding,簡稱GTAW)、熔化極氣體保護焊(GasMetal Arc Welding,簡稱GMAW)、激光焊(Laser Welding,簡稱LW)等。Galvis等人采用了SMAW、GMAWFCAW三種不同的焊接方法對304不銹鋼管進行焊接,研究不同焊接工藝對熱影響區平均晶粒尺寸的影響。采用這三種焊接方法之后,焊接接頭熱影響區的晶粒均出現了不同程度的粗化。焊接接頭熱影響區的晶粒粗化和球狀氧化物的生成是導致力學性能下降的主要原因。

Curiel等人研究了AISI304不銹鋼管GMAW熱影響區在不同強度磁場下的局部腐蝕性能。在焊接熱循環過程中,磁場使鉻元素在奧氏體基體金屬中重新分布,減少了鉻的損耗。在沒有磁場的作用下,由于焊接過程中熱輸入的影響,使焊接接頭的熱影響區有碳化物析出,導致焊接接頭耐點蝕性能的下降。Toma等人研究了25mm厚的304不銹鋼管SAW焊接接頭的微觀組織和力學性能。與母材相比,所有焊縫中鉻和鎳的含量都有所增加,焊接接頭的熔合區出現了較多的鐵素體組織;從拉伸試驗的結果可以看出,拉伸試樣都在焊縫處發生斷裂,且斷口類型為解理型斷口。

傳統的弧焊方法焊接304不銹鋼管時,較大的熱輸入使焊縫區晶粒粗大,熱影響區范圍變大,容易造成富鉻碳化物或氮化物在晶界上析出,嚴重影響到焊接接頭的力學性能和晶間腐蝕性能。

有研究學者同時采用傳統的電弧焊和激光焊接的方法來焊接304不銹鋼管,并對不同工藝下焊接接頭的微觀組織和力學性能進行了對比分析。Quan等人研究了GTAW、LWLW-GTAW復合焊接三種焊接方法對304不銹鋼管的焊接接頭的微觀組織和力學性能的影響。采用GTAW熔合區的晶粒尺寸最大,有較寬的熱影響區,焊接接頭的抗拉強度最低;采用LW熔合區的晶粒尺寸最小,熱影響區的范圍較小,焊接接頭抗拉強度最高。

激光焊接因其具有能量集中、焊接速度快、熱影響區小、適于精密焊接以及易于實現自動焊接等諸多特點,在最近幾年被廣泛的應用于各個領域。在激光焊接中,焊縫的成型和微觀組織都會影響焊接接頭的力學性能。焊縫成型主要包括焊縫表面形貌、熔深和熔寬等情況;激光焊接具有較高的能量密度,焊接速度快,熔池凝固的時間比較短,熔合區經歷了熔化-冷卻,發生非均勻、非平衡的轉變,焊接接頭的微觀組織發生巨大的變化,例如晶粒的尺寸、結晶的類型和析出相等,都會影響焊接接頭的力學性能和腐蝕性能。要根據材料的化學成分和加工工藝,選擇合適的焊接方法和焊接參數。與傳統激光器相比,光纖激光焊接(Fiber Laser Welding,簡稱FLW)具有功率密度高和熔化效率高的特點,在焊接過程中會影響熔池中的熱量和流體流動。

綜上所述,傳統的焊接方法容易使熱影響區的晶粒粗化和析出相的產生,導致焊接接頭的力學性能和腐蝕性能降低。而激光焊接具有熱影響區小、焊接速度快和能量集中等優點,使焊接接頭具有可接受的綜合性能。