管道管件焊接中（zhōng）遇到的（de）一些問題及處理

焊接性及其試驗評定

1.焊接：通過加熱或加壓，加或不加（jiā）填充材料，使兩個物體進行原子（zǐ）間（jiān）的結合形成不（bú）可分割的整體的工藝（yì）過程。

2.焊接性：指同質材料或異質（zhì）材（cái）料在製造工藝條件（jiàn）下（xià），能夠焊接形成完整接頭並滿足預期使用要求的能力。

3.影響焊接性的四大因素（sù）是：材料，設計，工藝及服（fú）役環境。

4.評定焊接性的原則（zé）主要包括：①評定焊接接頭產生工（gōng）藝缺陷的傾向，為製定合理焊接工藝提供依據；②評定焊接（jiē）接頭能否滿足結構使用（yòng）性能的要求；設計新的焊接試驗方法就符合下述原則：可比性，針（zhēn）對性，再現性和經濟性。

5.碳當量：把鋼中合金元素的含量按相當於若幹碳含量折算並疊加起來，作為粗略評定鋼材冷裂紋傾向的參數指標。

6.斜Y型坡口對接裂紋試驗：目的是主要用於鑒定低合金高（gāo）強鋼第一層焊縫和（hé）HAZ形成冷裂紋傾向，也可用於擬定焊接工藝。1）試件製（zhì）備，被焊鋼材板厚δ=9-38mm。對接接頭坡口用機械方法加工，試板兩端各（gè）在60mm範圍內施（shī）焊拘（jū）束焊縫，采用雙麵焊。注意防止角變形和未焊透。保證中間待焊試樣焊縫處有2mm間隙。2）試驗（yàn）條件：試驗焊縫（féng）選用的焊條（tiáo）就與母材相匹配，所用焊條應嚴格烘幹，焊條（tiáo）直徑4mm，焊接電流（170±10）A，焊接電壓（24±2）V，焊接速度（150±10）mm/min。試驗焊縫可在各種不同溫度下施焊，試驗焊縫隻焊（hàn）一道，不填滿坡口。焊後靜置和自然冷卻24h後截取（qǔ）試樣和（hé）進行裂紋檢測。3）檢測與裂紋條率計算。用肉眼（yǎn）或手持5-10倍放大鏡來檢測焊縫和熱影響（xiǎng）區的表麵（miàn）和斷麵是否有裂紋。一般認為低合金鋼“小鐵（tiě）研”試驗表麵裂紋率小於20%時，一（yī）般不產生裂（liè）紋（wén）。

7.插銷試驗：目的，主（zhǔ）要評定鋼材的氫致延遲裂紋傾向，附（fù）加其他（tā）設備，也可以測定再熱（rè）裂（liè）紋敏感性（xìng）和層（céng）狀敏感性。1）試件製備，將被焊鋼（gāng）材加工或圓柱的插銷試棒，沿軋製方向取樣並注明插銷在厚度（dù）方向的位置。試棒（bàng）上端（duān）附（fù）近有環形或螺形缺口。將（jiāng）插銷試棒插入底板相應的孔中，使帶缺口一端與底板表麵平齊。對於環形缺口的插（chā）銷試棒，缺口與端麵的距離a應使焊道熔深與缺口根部所截平麵相（xiàng）切或相交，但缺口根部圓周被熔透的部分不得超過20%。對於低合金鋼，a值在焊（hàn）接熱輸入為E=15KJ/cm時為2mm。2）試驗過程，按選（xuǎn）定的焊接（jiē）方法和（hé）嚴格控製的工（gōng）藝參數，在底板上（shàng）熔一層堆焊焊道，焊道中心線通過試樣的中心，其熔深應使缺口尖端位於（yú）熱影響區的（de）粗晶（jīng）區，焊道長度L約100-150mm。施焊時應測定800-500℃的冷卻時值t8/5值（zhí），不預熱焊接時，焊後（hòu）冷卻（què）至100-150℃時加載；焊前預熱時，應在高於預（yù）熱溫度50-70℃時加載。載荷應在（zài）1min之內且在冷卻至100℃或高於預熱溫（wēn）度50-70℃之前施加完畢。如（rú）有後熱，應在後熱之前加載。當試棒加（jiā）載時，插（chā）銷可能在載荷持續時間內發（fā）生斷裂，記下承載時（shí）間。

02

合金（jīn）結（jié）構鋼的焊接性

1.高強鋼：屈服強度σs≥295MPa的強度用鋼均可稱（chēng）為高強鋼。‘

2.Mn的（de）固溶強化作用很顯（xiǎn）著，ωMn≤1.7%時，可提高韌性，降（jiàng）低（dī）脆性轉變溫度，Si會降低塑性（xìng），韌性，Ni既固（gù）溶強化又同時提高韌性且大（dà）幅度（dù）降低脆性轉變溫度的元素，常用於低（dī）溫鋼。

3.熱（rè）軋鋼（gāng）（正火（huǒ）鋼）：屈服強度（dù）為295-490MPa的低（dī）合金高強鋼，一般是在熱（rè）軋或正火（huǒ）狀態下供貨使用。

4.高強鋼焊接接頭（tóu）的設計原則：高強鋼以其（qí）強度作為選用依（yī）據，因而焊接接頭的原則為：焊接接（jiē）頭的強度等於母材（cái）的強（qiáng）度（等（děng）強原則），分析：①焊接接頭強度大於母材強度，塑（sù）韌（rèn）性降低，②等於時壽命相當③小於時，接頭強度不足（zú）。

5.熱軋及正火（huǒ）鋼的焊接性：熱軋鋼含有少量的合金元素一般情況下冷裂（liè）紋傾向不大，正火鋼（gāng）由於含合（hé）金元素較多，淬（cuì）硬傾向有所增加，隨著正火鋼（gāng）碳當（dāng）量及板厚（hòu）的增加，淬硬（yìng）性及冷裂紋傾（qīng）向隨（suí）之增大。影響因素：⑴碳當量⑵淬硬傾向：熱軋鋼的（de）淬硬傾向及正火鋼的淬硬（yìng）傾向（xiàng）⑶熱影響區最高硬度，熱影響區最高硬度（dù）是評定鋼材（cái）淬硬傾向和（hé）冷（lěng）裂紋感性（xìng）的（de）一個簡便的方法。

6.SR裂紋（消除應力裂紋，再熱裂紋）：含Mo正火鋼厚壁壓力容器之類的焊接結構，進（jìn）行焊（hàn）後（hòu）消（xiāo）除應力熱（rè）處理或焊後（hòu）再次高（gāo）溫加熱的過程中（zhōng），可（kě）能出現另一種形式（shì）的裂紋。

7.韌性是表（biǎo）征金屬對脆性裂紋產生和擴展難（nán）易程度的（de）性能（néng）。

8.低合金鋼選擇焊接材料時必須考（kǎo）慮兩個方麵的問題：①不能有（yǒu）裂紋等焊（hàn）接缺陷②能滿足使用性能（néng）要求。熱軋鋼及正火鋼焊接一般是根據其強度級別（bié）選擇焊（hàn）接材料，其選用要點如下：①選擇與母材（cái）力學性能匹配的相應級別的焊接材料（liào）②同時考慮（lǜ）熔合比（bǐ）和（hé）冷卻速度的影響③考慮焊後熱處理對焊縫力學性能的（de）影響。

9.確定焊後（hòu）回火溫度（dù）的原則：①不要（yào）超過母材（cái）原來的回火溫度（dù）以免影響（xiǎng）母材本身的性能②對於有回火的材料，要避開出（chū）現回火（huǒ）脆（cuì）性的溫度區間。

10.調質鋼：淬火+回火（高溫）。

11.高強鋼焊接采用“低強匹配”能提（tí）高焊接區的抗裂性。

12.低碳調（diào）質鋼焊接時要（yào）注意兩個基本問題：①要（yào）求馬氏體（tǐ）轉變時的冷卻速（sù）度不（bú）能太快，使馬氏體有自回火作用，以防止冷裂紋的產生②要求（qiú）在800℃-500℃之（zhī）間（jiān）的冷卻速度大於產生脆（cuì）性（xìng）混（hún）合組織的臨界速度。低碳調質鋼焊接要解決的問題：①防止裂紋②在保證滿足（zú）高強度要求（qiú）的同時，提高焊縫金屬及熱影響（xiǎng）區的韌性。

13.對（duì）於（yú）含碳量低的低合金鋼，提高（gāo）冷卻速度以形成低（dī）碳馬氏體，對保證韌性有利。

14.中碳（tàn）調質鋼合金元素的（de）加入主要起保證淬透性和提高抗回（huí）火性能的作用，而真強度性能主要還是取決於含（hán）碳量。主要（yào）特點：高的比強度和高硬（yìng）度。

15.提高珠光體耐熱鋼的熱強性有三種方式：①基體固溶強化，加入合金元素強化鐵素體基（jī）體，常用的Cr,Mo,W,Nb元素能顯著提高熱強性②第二相沉澱強化：在鐵素體為基體的耐熱鋼（gāng）中，強化相主要（yào）是合金碳化物③晶界強（qiáng）化：加入微量元素能吸附（fù）於晶界，延緩合金元素沿（yán）晶界（jiè）的擴散，從而強化晶界。

16.珠光體耐熱鋼焊接中（zhōng）存在的主要問題是冷裂紋，熱影響區的（de）硬化，軟化，以及焊後熱處理或高溫長期使用中的（de）消除應力裂紋（wén）。

17.-10到-196℃的溫度範圍稱為“低溫”，低於-196℃時稱為“超低溫”。

03

不鏽鋼焊接

1.不鏽鋼：不鏽鋼是指能耐空氣，水，酸，堿，鹽及其溶（róng）液和其他腐蝕介質（zhì）腐蝕的，具有高度化學穩定（dìng）性的合金鋼的總稱（chēng）。

2.不鏽鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕（shí），點腐蝕，縫隙腐蝕和應力腐（fǔ）蝕等。均勻腐蝕，指接觸腐蝕（shí）介質的金屬表麵全部產生腐蝕的現象；點腐蝕，指在金（jīn）屬材料表麵大部分（fèn）不腐（fǔ）蝕或腐蝕輕微，而分（fèn）散發生的局部腐（fǔ）蝕；縫隙腐蝕，在電解液中，如在氧離子環境中（zhōng），不鏽鋼（gāng）間（jiān）或與異物接觸的表麵間存在（zài）間隙時（shí），縫隙（xì）中溶液流動將發生遲滯現象，以至於溶液局部Cl-，形成濃差電池，從而導致縫隙中不鏽鋼鈍化膜吸附Cl-而被局部（bù）破壞的現象；晶間腐蝕，在晶粒邊界附近發生的有選（xuǎn）擇性的腐蝕（shí）現象（xiàng）；應力腐蝕（shí），指不鏽鋼在特定的腐蝕介質和拉應力作用下出現的低於強度極強的脆性開裂的現象。

3.防止（zhǐ）點腐蝕的（de）措施：1）減少氯離子含量（liàng）和氧（yǎng）離子（zǐ）含量2)在不鏽鋼中（zhōng）加入（rù）鉻，鎳，鉬，矽，銅等（děng）合金元（yuán）素3）盡量不進行冷加工（gōng），以減少位錯露頭處發生（shēng）點腐蝕（shí）的可能4）降（jiàng）低鋼中的含碳量。

4.不鏽鋼及耐熱鋼的高溫性能：475℃脆性，主要出（chū）現在Cr＞13%的鐵素體，430-480℃之（zhī）間（jiān）長期加熱並緩冷，導（dǎo）致在常溫時或負溫時（shí）出現強度升高而韌（rèn）性下降；σ相脆化，是Cr的質量分數（shù）的45%的（de）典型，FeCr金屬間化合物，無磁性，硬而脆。

5.奧氏體不鏽鋼焊接接頭的耐蝕性：1）晶間腐（fǔ）蝕，2）熱影（yǐng）響區敏化區晶間腐蝕，3）刀狀腐（fǔ）蝕。

6.防（fáng）止焊縫發生晶間腐蝕的措施：1）通過焊接材料，使（shǐ）焊縫金屬或者成為超低碳情況，或者（zhě）含有足夠的穩定化元素Nb。2）調整焊（hàn）縫成分獲得一（yī）定δ相。晶間腐蝕（shí）理論本質上（shàng）就是貧鉻理論。

7.熱影響區（qū）敏化區晶間腐蝕：指焊（hàn）接熱（rè）影響區中加熱峰值溫度處於敏化加熱區間的（de）部位所發生的晶間腐蝕。

8.刀狀腐（fǔ）蝕：在熔合區產生的晶間腐蝕，有（yǒu）如刀削切口形式，故稱為“刀狀腐蝕”。

9. 防止刀狀腐蝕措施：①選用低碳母（mǔ）材和（hé）焊接材（cái）料②采用又相組（zǔ）織的不鏽鋼③采用小電流焊接，減少焊接粗（cū）晶（jīng）區的過熱程度及寬度④與腐蝕介質接觸的焊縫最後焊接⑤交叉焊（hàn）接（jiē）⑥加大鋼（gāng）中Ti,Tb含量，使焊接粗（cū）晶區的晶粒邊界（jiè）有足夠的Ti,Tb與（yǔ）碳化合。

10.不鏽（xiù）鋼為（wéi）什麽采用小電流焊接？以減小焊接熱影響區的溫度，防止焊縫晶（jīng）間腐蝕的產生，防止焊條，焊絲過熱，焊接變形，焊接應（yīng）力，可以減少熱輸入等。

11.引起應力腐（fǔ）蝕開裂（liè）的三個條件：環境，選擇（zé）性的腐蝕介質，拉應力。

12.防止（zhǐ）應力腐蝕開裂的措施：1）調（diào）整化學成分，超低碳有利於提高抗應力腐蝕的能力，成（chéng）分與介質的匹配問題，2）清除焊接殘餘應力3）電化學腐蝕，定（dìng）期檢查及時修補（bǔ）等。

13.為提高耐點（diǎn）蝕性能：1）一方麵必須減少Cr,Mo的偏析2）一方麵采用較母材更高Cr，Mo含量的（de）所謂“超合金化”焊接材料。

14.奧（ào）氏（shì）體不鏽鋼焊接時會產（chǎn）生（shēng）熱裂紋，應力腐蝕裂紋（wén），焊接變（biàn）形，晶間腐蝕（shí）。

15.奧氏體鋼焊接（jiē）熱裂紋的原因：1）奧氏體鋼的（de）熱導率小，線（xiàn）膨脹係（xì）數大，拉應力致大，2）奧氏體（tǐ）鋼易（yì）於聯生結晶形成方向性強的柱（zhù）狀晶的焊縫（féng）組織，有利於有害雜質偏析3）奧氏體（tǐ）鋼（gāng）合金組成較複雜，易溶共晶。

16.防止熱裂（liè）紋措（cuò）施：①嚴格限製母材和焊接材料中（zhōng）的P，S含量②盡量使焊縫形成雙相組織③控製焊縫的化學成分④小電流焊接。

17.18-8型和25-20型在防止（zhǐ）熱裂紋時其焊縫組織有何不（bú）同？18-8型（xíng）鋼焊縫形成A+δ組織，δ相可以溶解（jiě）大量的P,S，δ相一般為3%-7%，25-20型鋼焊縫形成A+一次碳化（huà）物組織。

18.奧氏體（tǐ）不鏽鋼選（xuǎn）材時應注意：①堅持“適用性原則（zé）”②根據所（suǒ）選各焊材的具體成（chéng）分確定是否適用③考慮具體應用的焊接方法和（hé）工藝參數（shù）可能造成的熔合比（bǐ）大小④根據（jù）技術條件（jiàn）規（guī）定的全麵（miàn）焊接性（xìng）要求（qiú）來確定合金化程度⑤要重視焊縫金屬合金係統，具體合金成分在該合金係統中的作用，考慮使用性能要求和工藝焊接（jiē）性要求。

19.鐵素體不鏽鋼焊接性分析：1）焊接接頭的（de）晶（jīng）間（jiān）腐蝕2）焊接接頭的脆（cuì）化（huà），高溫脆化，σ相脆化（huà），475℃脆化。