管道管件焊接中遇到的一些問（wèn）題及處（chù）理

焊接性及其試驗評（píng）定

1.焊（hàn）接：通過加熱或加壓，加或不加填充材料，使兩個物體（tǐ）進行（háng）原子（zǐ）間的結合形成不可分割的整（zhěng）體的工藝過（guò）程。

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

3.影響（xiǎng）焊接性的（de）四大因素是：材料，設（shè）計，工藝及服役環境。

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

5.碳當量：把鋼中合金元素的含（hán）量按（àn）相當於若幹碳含量折算並疊加起來，作為粗略（luè）評（píng）定鋼材冷（lěng）裂（liè）紋傾向的參（cān）數指標。

6.斜（xié）Y型坡口對接裂紋試（shì）驗（yàn）：目的（de）是主要用於鑒定低合金高強鋼第一層焊縫和HAZ形成冷裂紋傾向，也可用於擬定焊接工藝。1）試件製備，被焊鋼材板厚δ=9-38mm。對接接頭坡口用機械方法加工，試板（bǎn）兩端各在60mm範圍內施焊拘束焊（hàn）縫，采用雙麵焊（hàn）。注意防止角（jiǎo）變形和未焊透。保證中間（jiān）待（dài）焊試樣焊縫處有2mm間隙。2）試驗條件：試驗焊縫選用的焊條就與母材相匹配，所用（yòng）焊條應（yīng）嚴格烘幹，焊條直徑4mm，焊接電流（170±10）A，焊接電壓（24±2）V，焊接速（sù）度（150±10）mm/min。試驗（yàn）焊縫可在各種不同溫度下施焊（hàn），試驗焊縫（féng）隻焊一道，不填滿坡口。焊後靜置和自然冷卻24h後截取試樣和進行裂紋檢測。3）檢（jiǎn）測與裂紋條（tiáo）率計算。用（yòng）肉眼或手持（chí）5-10倍放大鏡來檢測焊縫和熱影響區的表麵和斷麵是否有裂紋。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。

7.插銷試驗：目的，主要評定鋼材的氫致延遲（chí）裂紋傾向，附加其他設備，也可以測定再（zài）熱裂紋敏感性和層狀敏感性。1）試件製（zhì）備，將被焊鋼材加工或圓（yuán）柱的插銷試棒，沿軋製方向取樣（yàng）並注明插（chā）銷在厚度方向的位置。試棒上端附近有環形或螺形缺口。將插銷試棒插入底板相應的孔中，使（shǐ）帶（dài）缺口一端與底板（bǎn）表麵平齊。對於環形（xíng）缺（quē）口的插銷（xiāo）試棒，缺口與端麵的距離a應使焊道熔深（shēn）與（yǔ）缺（quē）口根部（bù）所（suǒ）截平麵相切或相交，但缺口根部圓周（zhōu）被熔透的部分（fèn）不得超（chāo）過20%。對於低合金鋼，a值在焊接熱輸入（rù）為E=15KJ/cm時為（wéi）2mm。2）試驗過程，按（àn）選定的焊接（jiē）方（fāng）法和嚴格控製的工藝參數，在底（dǐ）板上熔一層堆焊焊道，焊道中（zhōng）心（xīn）線通過試樣的中心，其熔（róng）深應使缺口尖端位於（yú）熱影響區的粗晶區，焊道長度L約100-150mm。施焊時應測定800-500℃的冷（lěng）卻時值（zhí）t8/5值，不預熱焊（hàn）接（jiē）時，焊後冷卻至100-150℃時加（jiā）載；焊前預熱時，應在高於預（yù）熱溫（wēn）度50-70℃時加載。載荷應在1min之內且在冷卻至100℃或高於預熱溫度50-70℃之前施加完畢。如有後熱，應在後熱（rè）之前加載。當試棒加載時，插銷可能在載荷持續（xù）時間內發（fā）生斷（duàn）裂，記下承載時間。

02

合金結構鋼的焊接性

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

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

3.熱軋（zhá）鋼（正火鋼）：屈服強度為295-490MPa的低合金（jīn）高強鋼，一（yī）般是在熱軋或正火狀態下供（gòng）貨使用。

4.高強鋼（gāng）焊（hàn）接接頭的設計原則：高強鋼以其強度（dù）作為選用依據（jù），因而焊接接頭的原則為：焊接接（jiē）頭的強（qiáng）度等於母材的強度（等強原則），分析：①焊接接（jiē）頭強（qiáng）度大於母材強度，塑（sù）韌性降低，②等於時壽命（mìng）相當③小於時，接頭強（qiáng）度不（bú）足。

5.熱軋及正火鋼的焊接性：熱軋鋼含有（yǒu）少量的合金元素一般情況下冷裂紋傾向不大，正火鋼由（yóu）於含合金元素（sù）較多，淬（cuì）硬傾向有所增加，隨著正火（huǒ）鋼碳當量及板厚的增加，淬硬性及冷裂（liè）紋傾向隨之（zhī）增大。影響因素：⑴碳當量（liàng）⑵淬硬傾向：熱軋鋼的淬硬傾向及（jí）正火（huǒ）鋼的淬硬傾向⑶熱影響區最高硬度，熱（rè）影響區最高硬度是評定鋼材（cái）淬硬傾向和冷裂紋感性的一個簡便的方法。

6.SR裂（liè）紋（消除應力裂紋，再熱裂紋）：含Mo正火鋼厚（hòu）壁壓力容器之類的焊接結構，進行焊後消除應力熱處理或焊後再次高溫加熱的過程中，可能出現另一種形式的裂紋。

7.韌性是表征金屬對脆性裂紋產生和擴展難（nán）易程度的性能。

8.低（dī）合金鋼選擇焊接材（cái）料時必須考（kǎo）慮兩個方麵的問題：①不能（néng）有裂紋等焊（hàn）接缺陷②能滿（mǎn）足使（shǐ）用性能要求。熱軋（zhá）鋼及（jí）正火鋼焊接一般是（shì）根據其強度級別選擇焊接材料，其選（xuǎn）用要點（diǎn）如下：①選擇與母材力學性能匹配的相應級別的焊接材料②同時考慮熔合比和冷（lěng）卻速（sù）度的影響③考慮焊後熱處（chù）理（lǐ）對焊縫力學性能的影響。

9.確定焊後回火溫（wēn）度的原則：①不要超過母材原來的回火溫度以免影響母材本身（shēn）的性能②對於有（yǒu）回火的材料，要避開出現回火脆性的溫度區間。

10.調質鋼：淬火+回火（高溫）。

11.高強鋼焊接采用“低強匹配”能提高焊接區的（de）抗裂性（xìng）。

12.低碳調質鋼焊接（jiē）時要注意兩個基本問題：①要（yào）求馬氏體轉變時的冷卻速度不能太快，使馬氏體有自回火作用，以防止（zhǐ）冷裂紋的產生②要求在800℃-500℃之間的冷卻速度大（dà）於（yú）產生脆性混合組織的臨界速度。低碳（tàn）調質（zhì）鋼焊接要解決的問題：①防止裂紋②在保證滿足（zú）高強度要求的同時，提（tí）高焊縫金屬及熱影響區的（de）韌性。

13.對於含碳量低的低合金鋼，提高冷卻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（rù）主要起保證淬透性和（hé）提（tí）高（gāo）抗回火性能的作用，而（ér）真強（qiáng）度性能主要還是（shì）取決於含碳量。主要特點：高的比（bǐ）強度和高（gāo）硬度。

15.提高（gāo）珠光體耐熱鋼的熱強性有三（sān）種方式：①基體固溶強化，加入合（hé）金元素強化鐵素體基體，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中，強化相主要是合金碳化物③晶界（jiè）強化：加入微量元（yuán）素能吸附於晶界，延緩合金（jīn）元素（sù）沿晶界的擴散，從而強化晶界。

16.珠光體耐熱鋼焊接中存在的主要問題是冷裂紋，熱影響區的硬化，軟化，以（yǐ）及焊後熱處理（lǐ）或高（gāo）溫長期使用中的消除應力裂紋（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（bú）鏽鋼：不（bú）鏽鋼（gāng）是指能耐空氣，水，酸，堿，鹽及其溶液和其他腐蝕介（jiè）質腐（fǔ）蝕的，具有高（gāo）度化學穩定（dìng）性的（de）合金鋼的總稱。

2.不鏽鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕，點腐蝕（shí），縫隙（xì）腐蝕（shí）和應力腐蝕等。均勻腐蝕（shí），指接觸腐蝕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（fèn）不腐蝕或腐（fǔ）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（zài）氧離子環境中，不（bú）鏽鋼間或與異物接觸的表麵間存在間（jiān）隙時，縫隙中（zhōng）溶（róng）液流動將發生遲滯現（xiàn）象，以至於溶液局部Cl-，形成濃差電池，從而（ér）導致縫隙中（zhōng）不鏽鋼鈍化膜吸附Cl-而被局（jú）部（bù）破壞的現象；晶間腐蝕，在晶粒邊界（jiè）附（fù）近發生的有選擇性的腐蝕現象；應力腐蝕，指不鏽鋼在特定（dìng）的腐蝕介質和拉應力（lì）作（zuò）用下出現的低（dī）於強度極強的（de）脆性開裂的現象。

3.防止點腐蝕的措施：1）減少氯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（jīn）元素3）盡量（liàng）不進行冷加（jiā）工，以減少位錯露頭處發生點（diǎn）腐蝕的可（kě）能4）降低鋼中的含碳（tàn）量。

4.不鏽鋼及耐熱鋼的高溫性能：475℃脆性，主（zhǔ）要出現在Cr＞13%的鐵素體，430-480℃之間長期加（jiā）熱並緩冷，導（dǎo）致在常溫時或負（fù）溫時出現強度升高而韌性下降；σ相脆化，是Cr的質量（liàng）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耐蝕性：1）晶間腐蝕，2）熱影響區（qū）敏化區晶間腐蝕，3）刀狀腐蝕。

6.防止焊縫發生晶間腐蝕的措施：1）通過焊接材料，使焊縫金屬或者成為超低碳情況，或者含有足夠的穩定化元素Nb。2）調整焊縫成分獲得一定δ相（xiàng）。晶間（jiān）腐蝕理論本質（zhì）上就是貧鉻理論。

7.熱（rè）影響區（qū）敏化區晶間腐蝕：指（zhǐ）焊接（jiē）熱影（yǐng）響區中加熱峰值溫度處於敏化加熱區間的部位所發生的晶間腐蝕（shí）。

8.刀狀腐蝕（shí）：在熔合區（qū）產生的晶間（jiān）腐（fǔ）蝕，有如刀削（xuē）切口形式，故稱為“刀狀腐蝕”。

9. 防止刀狀腐蝕（shí）措施：①選用低碳母材和焊接材料②采用又相組織的不鏽鋼③采用小電（diàn）流焊接，減少焊接粗晶區的過熱程度及寬度④與腐蝕介（jiè）質接觸（chù）的焊縫（féng）最後焊接（jiē）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有足夠（gòu）的Ti,Tb與碳化合。

10.不（bú）鏽鋼為什麽采用小電流焊接？以減小焊接熱影響區的溫度，防止焊縫晶間（jiān）腐蝕的產（chǎn）生，防止（zhǐ）焊條，焊（hàn）絲過熱（rè），焊接變形，焊接應力，可以減少熱輸入等。

11.引起應力腐蝕開裂的三個條件：環（huán）境，選擇性的腐蝕介質，拉應力。

12.防止應力（lì）腐（fǔ）蝕開裂的措施：1）調整化學成分，超低碳有利於（yú）提高（gāo）抗應（yīng）力腐蝕的（de）能力，成分與介質的匹（pǐ）配問題，2）清除焊接殘餘應力3）電化（huà）學（xué）腐蝕，定期檢查及時修（xiū）補等。

13.為（wéi）提高耐點蝕性能（néng）：1）一（yī）方麵必須減少Cr,Mo的偏析2）一方麵采（cǎi）用較母材更高Cr，Mo含量的所謂“超合金化”焊接材料。

14.奧氏（shì）體不（bú）鏽鋼焊接時會產生熱裂紋，應（yīng）力腐（fǔ）蝕裂紋，焊接變形，晶間腐蝕（shí）。

15.奧氏體鋼焊（hàn）接（jiē）熱裂紋的原（yuán）因：1）奧氏體鋼的熱導（dǎo）率小，線膨（péng）脹係數大，拉（lā）應（yīng）力（lì）致（zhì）大，2）奧氏體鋼易於聯生（shēng）結晶形成方（fāng）向性強的柱（zhù）狀晶的焊縫組織，有利（lì）於有（yǒu）害雜質偏析3）奧氏體鋼合金組成較複雜，易溶（róng）共晶（jīng）。

16.防止熱裂紋措施：①嚴格限製母（mǔ）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（huà）學成分④小電流焊（hàn）接。

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

18.奧氏體不鏽鋼選材時應注意：①堅持“適用性原則”②根據所（suǒ）選各焊材的具體成分確定是否適（shì）用（yòng）③考慮具體應用的焊接方法和工藝參數可能造成（chéng）的熔合比（bǐ）大小④根據技（jì）術條件規定的全麵焊接性要求來（lái）確定合（hé）金化程度⑤要重視焊縫金屬合金係統，具體合金（jīn）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（wēn）脆化，σ相（xiàng）脆化，475℃脆化。