管道管件焊接中遇到的（de）一些問題及處（chù）理

焊接性及其試驗評定

1.焊接：通過加熱或加壓，加或不（bú）加填充材料，使兩個物體進行原（yuán）子間的結合形成不可分割的整體的工（gōng）藝過程。

2.焊接性：指同質（zhì）材料（liào）或異質材料在製造工藝條件下，能夠焊（hàn）接（jiē）形成完整接頭並滿足預期使（shǐ）用要求的能力。

3.影響焊接性的四大因素是（shì）：材料，設計，工藝及（jí）服役環境。

4.評定焊接性的原則主要包括：①評定焊接接頭產生工藝缺陷的傾向，為（wéi）製定合理焊接（jiē）工藝提供依據；②評定焊接接頭（tóu）能否滿足結構（gòu）使（shǐ）用性能的要求；設計（jì）新的焊接試驗方法就符合下述原則：可比性，針對性，再現性和經濟性。

5.碳當量：把（bǎ）鋼中合金元素的含量按相當於若幹碳含量折算並（bìng）疊加起來，作為粗略（luè）評定（dìng）鋼材冷裂紋傾（qīng）向的（de）參數指標。

6.斜Y型（xíng）坡口對接裂紋試驗：目的是主要用於鑒定（dìng）低合金高強鋼第一層焊縫和HAZ形成冷（lěng）裂紋傾向，也可用於擬定焊接工藝。1）試件製備（bèi），被焊鋼材板厚（hòu）δ=9-38mm。對接接頭（tóu）坡口用機械方法（fǎ）加工，試（shì）板兩端各在60mm範圍內施（shī）焊拘（jū）束（shù）焊縫，采用（yòng）雙麵焊。注意防止角變形和（hé）未（wèi）焊透。保（bǎo）證中間待焊試樣焊縫處有2mm間隙。2）試驗條件（jiàn）：試驗焊縫選用（yòng）的焊條就與母材相匹配，所用（yòng）焊條應嚴格烘幹，焊條直徑4mm，焊接電流（170±10）A，焊接（jiē）電壓（24±2）V，焊（hàn）接速度（150±10）mm/min。試驗焊縫可在各種不同溫度下施焊，試驗焊縫隻焊一道（dào），不填滿（mǎn）坡口。焊（hàn）後靜置和自然冷卻24h後截取試樣和進（jìn）行裂紋檢（jiǎn）測。3）檢測與裂紋（wén）條率計算。用（yòng）肉眼或手持5-10倍放大（dà）鏡來（lái）檢測焊縫和熱（rè）影響區的表麵和斷麵是否有裂（liè）紋。一般認為低合金鋼“小鐵研”試驗表麵裂紋率小於20%時，一般不產生裂紋（wén）。

7.插銷試驗（yàn）：目的，主要評定鋼材的氫致延遲裂紋傾向，附（fù）加其他設備，也可（kě）以測定再熱裂紋敏感（gǎn）性和層（céng）狀（zhuàng）敏（mǐn）感性。1）試件製備，將（jiāng）被焊鋼材加工或圓柱的插銷（xiāo）試棒，沿軋製方向取樣並注明插銷在厚度方（fāng）向的位置。試棒上端附近有環形或螺（luó）形缺口。將插銷試棒（bàng）插入（rù）底板相應的孔（kǒng）中，使（shǐ）帶缺口一端與底板表麵平齊。對於環形缺口的插銷（xiāo）試（shì）棒，缺口與端麵的距離a應使焊道熔深與缺口根（gēn）部（bù）所截平麵相切或相交，但缺（quē）口根部圓周被熔透的部分不得超過20%。對於低（dī）合金鋼，a值（zhí）在焊接熱（rè）輸入為E=15KJ/cm時為2mm。2）試驗（yàn）過程，按選定的焊接方法和嚴格（gé）控製（zhì）的工藝（yì）參數，在底板上熔（róng）一層堆焊焊道，焊道中心線通過試樣的（de）中心，其熔深（shēn）應使缺口尖端位於熱（rè）影響區的粗晶區（qū），焊道（dào）長度L約100-150mm。施（shī）焊（hàn）時應測定800-500℃的冷卻（què）時值t8/5值，不預熱焊接時，焊後冷卻至（zhì）100-150℃時加（jiā）載；焊前預熱時，應在高於預熱溫度50-70℃時加載。載荷應在1min之內且在冷（lěng）卻（què）至100℃或（huò）高於預熱溫度50-70℃之前施加完畢。如有後熱，應在後熱之前加載。當試棒（bàng）加載時，插銷可（kě）能在載（zǎi）荷持續時間內發生斷裂（liè），記下承載時間。

02

合金（jīn）結構鋼的焊接性

1.高強鋼：屈服強度σs≥295MPa的強度用鋼均可（kě）稱為高強鋼。‘

2.Mn的固溶強化作用很顯著，ωMn≤1.7%時，可提高韌性，降低脆性轉變溫度，Si會（huì）降低塑性，韌性（xìng），Ni既固（gù）溶（róng）強化又同（tóng）時（shí）提高韌性且大幅度降低脆性轉變溫度的元素，常用於低溫鋼。

3.熱（rè）軋（zhá）鋼（正（zhèng）火鋼）：屈服強度為295-490MPa的低合金高強鋼，一般是在熱軋或正火狀態下供（gòng）貨（huò）使用。

4.高強鋼焊接（jiē）接頭的設計原則：高強（qiáng）鋼以（yǐ）其強度作（zuò）為選用依（yī）據（jù），因（yīn）而焊接接頭的原則為：焊接接（jiē）頭的強度等於母材的強度（等（děng）強（qiáng）原則），分析：①焊接接頭強度大於母材強度，塑韌性降低，②等於時壽命相當③小（xiǎo）於時，接頭強度不足。

5.熱軋及正火鋼的焊接性：熱（rè）軋鋼含有少量的合金元（yuán）素一般情（qíng）況下冷裂紋傾向不（bú）大，正（zhèng）火鋼由於含合金（jīn）元素較多，淬硬傾向有所增加，隨著正火鋼碳當量及板厚的增加（jiā），淬硬性及冷（lěng）裂紋傾向（xiàng）隨之增大。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傾向⑶熱（rè）影響（xiǎng）區最高硬度，熱影響（xiǎng）區最高硬度是評定（dìng）鋼材淬硬傾向和冷裂（liè）紋感性的一個簡便的方法。

6.SR裂紋（消除（chú）應（yīng）力裂紋，再熱裂紋）：含Mo正火鋼厚壁壓力容器之類的（de）焊接結構（gòu），進行（háng）焊後消除應（yīng）力熱處理或焊後再次高溫加（jiā）熱的過程中（zhōng），可能（néng）出現另一種形式的裂紋（wén）。

7.韌性是表征金屬對脆性裂紋產生和擴展（zhǎn）難（nán）易程度的性能。

8.低合金鋼（gāng）選擇焊接材料（liào）時必須考慮兩（liǎng）個方麵的問題：①不能有裂紋等焊接缺陷（xiàn）②能滿足使（shǐ）用（yòng）性能要求。熱軋鋼及正火鋼焊接一般是根據其強度級別（bié）選擇焊接材料，其選（xuǎn）用（yòng）要點（diǎn）如下：①選擇與母材力學性能匹配的相應級別的焊接（jiē）材料②同時（shí）考慮熔合比和冷卻（què）速度的影響③考慮焊後熱處（chù）理對焊縫力學性能的影響（xiǎng）。

9.確定（dìng）焊後回火溫度的原則：①不要超過母材原來（lái）的回火溫度（dù）以免影響母材本身的性能②對於有回火的材料，要避開出現回（huí）火脆性的（de）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（pèi）”能提高焊（hàn）接區的抗裂性。

12.低碳調質鋼焊接時要注意（yì）兩（liǎng）個基本問題：①要求馬氏體轉變時的冷卻速度（dù）不能太快，使馬氏（shì）體有自回火（huǒ）作用（yòng），以防止冷裂紋的產生②要求（qiú）在800℃-500℃之間的冷卻速度大於產生脆性混（hún）合組織的臨界速度。低碳（tàn）調質鋼焊接要解決的問題：①防止裂紋②在保證滿足高強度（dù）要求的同時，提高焊（hàn）縫金屬及熱影響區的韌性。

13.對於含（hán）碳量低的低合金鋼，提高冷卻（què）速度以形成低碳馬氏體，對保證韌性有利。

14.中碳調質鋼合金元素的加入主要起保證淬透性和（hé）提高抗回火性（xìng）能的作用，而真強度性能（néng）主要還是取決於含碳量。主要特點：高的比（bǐ）強度和高硬度。

15.提（tí）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（yuán）素強化鐵素體（tǐ）基體，常用（yòng）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（wéi）基（jī）體的耐熱鋼中（zhōng），強化（huà）相主要是合金碳化物③晶界強化：加入微量元素（sù）能吸附於（yú）晶界（jiè），延（yán）緩合（hé）金元素沿晶界的擴散，從而強化晶界。

16.珠光體耐熱鋼（gāng）焊接中存在的主要問題是（shì）冷裂紋，熱影響區的硬（yìng）化，軟（ruǎn）化，以及焊後熱處理或高溫長期使用中的消除應力裂紋。

17.-10到-196℃的（de）溫度（dù）範圍稱為“低溫”，低於-196℃時稱（chēng）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，鹽及其溶液和其他腐蝕介質腐蝕的，具有高度化學穩定性的合金鋼的總（zǒng）稱。

2.不（bú）鏽鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕，點腐蝕，縫隙腐蝕和（hé）應力腐蝕等。均（jun1）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，指在金屬材料表麵大部分不腐蝕或腐蝕輕微，而分散發（fā）生的局部腐蝕；縫隙腐蝕，在電解液中，如在氧離子環境中，不鏽鋼間或與（yǔ）異物接觸的表麵間存在間（jiān）隙時，縫隙（xì）中溶液流（liú）動將發生遲滯現（xiàn）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（fù）Cl-而被局（jú）部破壞的現象；晶間腐蝕，在晶粒邊界附近發生的有選擇性的腐蝕現象；應力腐蝕，指不鏽鋼在特（tè）定的腐蝕介質和拉應力作用下出現的低（dī）於強度極強的脆性開裂的現象。

3.防止點（diǎn）腐蝕的措施：1）減少氯（lǜ）離子含量和氧離子含量2)在不鏽鋼中加入鉻，鎳，鉬，矽，銅等合金元素3）盡量不進行冷加（jiā）工，以減少位錯露頭處發生點（diǎn）腐（fǔ）蝕的可能4）降低鋼中的含碳量。

4.不鏽鋼及耐熱鋼的高（gāo）溫性能：475℃脆性，主要出現在Cr＞13%的鐵素體，430-480℃之間長期加熱並緩冷，導（dǎo）致在常溫時或（huò）負溫時（shí）出現強度升高（gāo）而韌性下降；σ相脆化，是Cr的質（zhì）量分數的45%的典型，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（de）耐蝕性（xìng）：1）晶間腐蝕，2）熱影（yǐng）響區敏化區晶間腐蝕，3）刀狀（zhuàng）腐蝕。

6.防止焊縫發生晶間腐蝕的措施：1）通過（guò）焊（hàn）接材料（liào），使（shǐ）焊（hàn）縫金屬或者成為超（chāo）低碳情況（kuàng），或者含有足夠（gòu）的穩（wěn）定（dìng）化元素Nb。2）調整焊縫（féng）成分獲得一（yī）定δ相。晶間腐蝕理論本質上就是貧鉻理論。

7.熱影響區敏化區晶間腐蝕：指焊（hàn）接熱影（yǐng）響區中加熱（rè）峰值溫度處於（yú）敏化加熱區間（jiān）的部位所發生的晶間腐（fǔ）蝕（shí）。

8.刀狀腐蝕：在熔合區產（chǎn）生的晶間腐蝕，有如刀削切口形式，故（gù）稱為“刀狀腐（fǔ）蝕”。

9. 防止刀狀腐（fǔ）蝕措施：①選用低碳母材和焊接材料②采用（yòng）又相組織的不鏽鋼③采（cǎi）用（yòng）小電流焊接，減少（shǎo）焊接粗晶區的過熱程度及寬度④與腐蝕介質接（jiē）觸的焊縫最後焊接⑤交叉焊接⑥加大鋼中Ti,Tb含量，使焊接粗晶區的晶粒邊界（jiè）有足夠（gòu）的Ti,Tb與碳化合。

10.不鏽鋼（gāng）為什麽采用小電流焊（hàn）接？以（yǐ）減小（xiǎo）焊接熱影（yǐng）響區的溫度，防止焊縫晶間腐蝕的產生，防止焊條，焊絲過（guò）熱，焊接變形，焊（hàn）接應力，可以減少熱（rè）輸入等。

11.引起應力腐蝕開裂的三個條件：環境，選擇性的腐（fǔ）蝕介質，拉應力。

12.防止（zhǐ）應力腐蝕開裂的措施：1）調整化學成分，超低碳有利（lì）於提高抗應力腐蝕的能力（lì），成分與介質的匹配問題，2）清除焊接殘餘應（yīng）力3）電（diàn）化學腐蝕，定期檢查及時修補等。

13.為提高耐點蝕性能（néng）：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含量的所謂“超合金（jīn）化（huà）”焊接材料。

14.奧氏體不（bú）鏽鋼焊接時會產生熱裂紋，應力腐蝕裂紋，焊接變形，晶間腐蝕。

15.奧氏體鋼焊接熱裂紋的原因：1）奧氏（shì）體鋼的熱導率小，線膨脹係數大，拉應力致大，2）奧氏體（tǐ）鋼易於聯生結晶形成方向性強的柱狀晶的焊（hàn）縫組織，有利於有害雜（zá）質偏析3）奧氏體鋼（gāng）合金組（zǔ）成較複雜，易溶（róng）共晶。

16.防止熱裂紋措施：①嚴格（gé）限製母材和焊接材料中的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（chéng）分（fèn）④小電流焊接（jiē）。

17.18-8型和25-20型在防止熱（rè）裂紋時其焊縫組織有何不同？18-8型鋼焊縫形成A+δ組（zǔ）織，δ相可以溶解大量的P,S，δ相一般為3%-7%，25-20型（xíng）鋼焊縫形成A+一次碳化物組織。

18.奧氏體不鏽鋼選材時應注意（yì）：①堅持“適（shì）用性原則”②根據所選各焊材的（de）具體成分確（què）定是否適（shì）用（yòng）③考慮具體應用的（de）焊接方法和工藝參數可能造成的熔合比大（dà）小④根據技術條件規定的全麵焊接性要求來確定合金化程度⑤要重視焊縫金屬合金係統，具體合（hé）金成分在該（gāi）合金係統中的作用，考慮使用性能要求（qiú）和工藝焊接性要求。

19.鐵素體不鏽鋼焊接性分析：1）焊接接頭的晶間腐蝕2）焊接接頭的脆化，高溫脆化，σ相脆化，475℃脆化。