管道管件焊接中遇到的一些（xiē）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（jiā）或不（bú）加填充（chōng）材料，使兩個物（wù）體進行原子（zǐ）間的（de）結合形成不可分割的整體的工藝過程（chéng）。

2.焊接性（xìng）：指同質（zhì）材料或異質材料在製造工藝條件下（xià），能夠焊接形成完整（zhěng）接（jiē）頭並滿（mǎn）足預期使用要求的能力。

3.影（yǐng）響焊接性的四大因素是：材料，設計，工藝及服役環境。

4.評定焊接性（xìng）的原則主要包括：①評（píng）定焊接接頭產生工藝（yì）缺陷的傾向，為製定合（hé）理焊接工藝提（tí）供依據；②評定焊接接頭能（néng）否滿足結（jié）構使用性能的要求；設計新（xīn）的焊接試驗方法就符合下述原（yuán）則：可比性，針（zhēn）對性（xìng），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（ruò）幹碳含量折算並疊加起（qǐ）來，作為粗略評定鋼材冷裂（liè）紋傾向的參數指標。

6.斜Y型坡口對接裂紋試驗（yàn）：目的是主（zhǔ）要用於鑒定低合金高強鋼第一層焊（hàn）縫和（hé）HAZ形成冷裂紋傾向，也可用於擬定焊接工（gōng）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，試板兩端各（gè）在60mm範圍內施焊拘束焊縫，采用雙麵焊。注意防止角變形和未（wèi）焊透。保證中間待（dài）焊試樣焊縫處有2mm間隙。2）試驗條件：試驗焊縫選用（yòng）的焊條就與（yǔ）母材相匹（pǐ）配，所用焊條應嚴格烘幹，焊條直徑4mm，焊接電流（170±10）A，焊接電壓（24±2）V，焊（hàn）接速（sù）度（150±10）mm/min。試驗焊縫可在各種不（bú）同溫度下施焊，試驗焊縫隻焊一道，不填（tián）滿坡口（kǒu）。焊（hàn）後靜置和自然冷卻24h後（hòu）截（jié）取試樣和進行（háng）裂紋檢測。3）檢測與裂紋條率計算。用肉眼或手持5-10倍放大鏡來檢測（cè）焊縫和熱影響區的表麵和（hé）斷麵是否有裂紋。一般認為低合（hé）金鋼“小鐵（tiě）研”試驗表麵裂紋率（lǜ）小於20%時，一（yī）般不產生（shēng）裂紋（wén）。

7.插銷（xiāo）試驗：目（mù）的，主要評定（dìng）鋼材的氫（qīng）致延遲裂紋（wén）傾向，附加其（qí）他設備（bèi），也可以測（cè）定再（zài）熱裂紋敏感性和層狀敏感性。1）試件製備，將被（bèi）焊鋼材加工或圓柱（zhù）的插（chā）銷試棒，沿軋製方向取樣並注明插銷（xiāo）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（bàng）插入底（dǐ）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切或相交，但缺口根部圓（yuán）周（zhōu）被熔透的部分不得超過20%。對於低合金（jīn）鋼，a值在焊接熱輸（shū）入為E=15KJ/cm時為2mm。2）試驗過程，按選定的焊接方法和嚴（yán）格控製的工藝參數，在底板上熔一層堆焊焊道，焊道中心線通過試樣的中心，其熔深應（yīng）使缺口尖端位於熱（rè）影響區的粗晶區，焊（hàn）道長度L約100-150mm。施焊時應測定800-500℃的冷卻時值t8/5值，不預熱焊接時（shí），焊後冷卻至100-150℃時加載；焊前預熱時（shí），應在高於預熱溫度50-70℃時加載。載荷應在1min之內且在（zài）冷卻（què）至100℃或高於預熱（rè）溫度50-70℃之前施加完畢。如有後熱，應在後（hòu）熱之前加（jiā）載（zǎi）。當試棒加載時（shí），插銷（xiāo）可能在載荷持續時間內發（fā）生斷裂，記下承載時間。

02

合金結構鋼的焊接性（xìng）

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

2.Mn的固溶強（qiáng）化作用很顯著，ωMn≤1.7%時，可提高韌性，降低脆（cuì）性（xìng）轉變溫度，Si會降低塑性，韌性，Ni既（jì）固溶強（qiáng）化又同時（shí）提高韌性且大（dà）幅度降低脆性轉變溫度的元素，常用於低（dī）溫鋼（gāng）。

3.熱軋鋼（正火鋼）：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貨使用。

4.高強鋼焊接接（jiē）頭的設計原則：高強鋼以（yǐ）其（qí）強度作為選用依（yī）據，因而焊接（jiē）接頭的原則為：焊接接頭的強度等於母材的（de）強度（等強原則），分析：①焊接接頭強（qiáng）度大於母材強（qiáng）度，塑韌性降低，②等於時（shí）壽命相當③小（xiǎo）於時，接頭（tóu）強度不足。

5.熱軋及正火鋼（gāng）的焊接（jiē）性（xìng）：熱軋（zhá）鋼含有少（shǎo）量的合金元（yuán）素一般情況下冷裂紋傾向不大，正火鋼由於含合金元素較多，淬硬傾向有所增加，隨著（zhe）正火鋼碳當量及板厚的增加，淬硬性及冷裂（liè）紋（wén）傾向隨之增大。影響（xiǎng）因素：⑴碳當量⑵淬硬傾向：熱軋（zhá）鋼的淬硬傾向及正火鋼（gāng）的（de）淬硬傾向⑶熱影響區最高硬度，熱影響區最高硬度是評定鋼材淬硬傾向和冷裂紋（wén）感性的一個簡（jiǎn）便的方法。

6.SR裂紋（消除應力（lì）裂紋，再熱裂紋）：含Mo正火鋼（gāng）厚壁壓（yā）力容器之類的（de）焊（hàn）接（jiē）結構，進行焊後消除應（yīng）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（xíng）式的裂紋。

7.韌性是表征金（jīn）屬對脆性（xìng）裂紋產生和擴展難易程度（dù）的性能。

8.低（dī）合（hé）金鋼選擇焊接材料時必須考慮兩個方麵的問題：①不能有裂紋等焊接缺陷②能（néng）滿足使用性能（néng）要求。熱（rè）軋鋼及正火鋼焊接一般是根據其強度（dù）級別選擇焊接材料，其選用要點如下（xià）：①選擇與母（mǔ）材（cái）力學性能匹配的相應級別的焊接材料②同時考（kǎo）慮熔合比和冷卻速度的影響③考慮焊後熱處理（lǐ）對焊縫力學性能的影響。

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

10.調質鋼：淬火+回火（huǒ）（高溫（wēn））。

11.高強鋼焊接采用“低強匹配”能提高焊接區的抗裂性。

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

13.對於含碳（tàn）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主要（yào）起保證淬透性和提高抗回火（huǒ）性能的作用，而真（zhēn）強度性能主要（yào）還（hái）是取決於含碳量。主要特點：高的比強度和高硬度。

15.提高珠光體耐熱（rè）鋼的熱強性有（yǒu）三種方式：①基體固溶強化，加入合金元素強化鐵素（sù）體基體（tǐ），常（cháng）用的Cr,Mo,W,Nb元素能顯著提高熱強性②第二相（xiàng）沉澱強化：在鐵素（sù）體為基體的耐熱鋼中，強化相主（zhǔ）要是合金碳化物③晶界強化：加入微量元素能（néng）吸附於晶界，延緩合金元素沿晶界的（de）擴散，從而強化晶界。

16.珠光體耐熱（rè）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（chù）理（lǐ）或（huò）高溫長期使（shǐ）用（yòng）中的消除應力裂紋（wén）。

17.-10到-196℃的（de）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，鹽及其溶液和其他腐蝕介質腐蝕的，具有高度化（huà）學穩定性的合金鋼（gāng）的總稱。

2.不鏽鋼的主要腐蝕形式有均勻（yún）腐蝕，點腐蝕，縫隙腐蝕和應力腐蝕等。均勻腐蝕（shí），指接觸（chù）腐蝕介質的金屬表麵全部產生腐蝕的（de）現象；點腐蝕，指在金屬材料表（biǎo）麵大部分不（bú）腐蝕或腐蝕輕微（wēi），而分散發生的局部腐蝕；縫隙腐蝕，在電解液中，如在氧（yǎng）離子環境中，不鏽鋼間（jiān）或與異物接觸的表麵間（jiān）存在（zài）間隙時，縫隙中溶液流動將發生（shēng）遲滯現（xiàn）象，以（yǐ）至於（yú）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（xī）附Cl-而被局部破壞的現象；晶間腐蝕（shí），在晶粒邊界附近發生（shēng）的有選擇（zé）性的（de）腐蝕現象（xiàng）；應力腐蝕，指不鏽鋼在特定的腐蝕介質和拉應力作用（yòng）下出現的低於強度極強（qiáng）的脆性開裂的現象。

3.防止點腐蝕的措施：1）減少氯離子（zǐ）含量（liàng）和氧離（lí）子含量2)在不鏽鋼中加入鉻，鎳，鉬，矽，銅等合金元素3）盡量不進行冷加工，以減少位錯露（lù）頭（tóu）處發生點腐蝕（shí）的（de）可能4）降低鋼中的含碳量。

4.不鏽鋼及耐熱鋼的高溫（wēn）性能：475℃脆性，主要出（chū）現在Cr＞13%的鐵素體，430-480℃之間長（zhǎng）期加熱（rè）並緩冷，導（dǎo）致在常溫時或負溫時出現強度升高而（ér）韌性下降（jiàng）；σ相脆化，是Cr的質量分數的45%的典型，FeCr金屬間化合物，無磁性，硬而脆。

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

6.防止焊縫發（fā）生晶間腐蝕的措施：1）通過焊（hàn）接材料，使焊縫金（jīn）屬或者成為超低碳情（qíng）況，或者含有足夠的穩定化元素Nb。2）調整焊縫（féng）成分獲得一定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（fǔ）蝕：指焊接熱影響區中加（jiā）熱峰值溫（wēn）度（dù）處於敏化加熱區間的部位（wèi）所發生的晶（jīng）間腐蝕。

8.刀（dāo）狀腐蝕：在熔（róng）合區產生的晶間腐蝕（shí），有如刀削切口形式，故稱為“刀（dāo）狀（zhuàng）腐蝕”。

9. 防止刀狀腐蝕措施：①選用低碳母材和焊接材料②采用又相組（zǔ）織的不鏽鋼③采用小電流焊接，減少焊接粗晶區的過熱程度及寬度④與腐蝕（shí）介質接觸的焊縫最後焊接⑤交（jiāo）叉焊接⑥加大鋼（gāng）中Ti,Tb含量，使（shǐ）焊接粗晶（jīng）區的晶粒邊界有足夠的Ti,Tb與碳化合。

10.不（bú）鏽鋼為（wéi）什麽采用小電（diàn）流焊接？以減小焊接熱影響區的溫度，防止（zhǐ）焊縫晶間腐蝕的產生，防止（zhǐ）焊條，焊絲過熱（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：環境，選擇性的腐蝕介質，拉應力（lì）。

12.防止應（yīng）力（lì）腐蝕開裂的措施：1）調整化學成分，超低碳有利於提高（gāo）抗（kàng）應力腐蝕的能（néng）力，成分與介質的匹（pǐ）配問題，2）清除焊接殘餘應力3）電化學腐蝕，定期檢查及時修補等。

13.為（wéi）提高耐（nài）點蝕性能：1）一方（fāng）麵（miàn）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（hé）金化”焊接材（cái）料。

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

15.奧氏體鋼焊接熱裂紋的（de）原因：1）奧氏體（tǐ）鋼的熱導率（lǜ）小，線膨脹係數大（dà），拉（lā）應力致大，2）奧氏體鋼易於（yú）聯生結晶（jīng）形成方向（xiàng）性強的柱狀晶的焊縫組織，有利於有害雜質偏析3）奧氏體鋼合（hé）金組成較（jiào）複雜，易溶（róng）共（gòng）晶。

16.防止熱裂紋措施：①嚴格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（de）化學成分④小電流焊接。

17.18-8型和（hé）25-20型在防止熱裂紋時其焊縫組織有何不同？18-8型鋼焊縫形成A+δ組織，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（yī）次碳化物組織。

18.奧氏體不鏽鋼選材時應注意：①堅持“適用性原則”②根據所選各焊材的具體成分確定（dìng）是否適用③考慮具體（tǐ）應用的焊接方法和工藝參數可能造成的熔合（hé）比大小④根據技（jì）術條（tiáo）件規定的（de）全麵焊接性要（yào）求來（lái）確（què）定合金化程度（dù）⑤要重視焊縫金屬合金係統，具體合金成（chéng）分在該合金係統（tǒng）中的作用，考慮使（shǐ）用性（xìng）能要求和工藝焊接性要求。

19.鐵素體不鏽鋼（gāng）焊接性（xìng）分析：1）焊接接（jiē）頭的（de）晶間腐蝕2）焊（hàn）接接頭的脆化，高溫脆化，σ相脆化，475℃脆化。