管道管件焊接中遇到的一些問題及處（chù）理

焊接性及其（qí）試（shì）驗（yàn）評定（dìng）

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

2.焊接性（xìng）：指同質材料或異質材料在製造（zào）工（gōng）藝條件下（xià），能夠焊接形成完整接頭並滿足（zú）預（yù）期使用要求（qiú）的（de）能力。

3.影響焊接性的四大因素是：材料，設計，工藝及服役環（huán）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，為製定合理焊接工藝提供（gòng）依據；②評定焊接接頭能否滿足結（jié）構使用性能的要求；設計新的焊接試驗方法就符（fú）合下述原則：可比性，針對性，再現性和經濟性（xìng）。

5.碳當量：把（bǎ）鋼中合（hé）金元素的含量按相當於若幹碳含量折算並（bìng）疊加起來，作（zuò）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（wén）試驗（yàn）：目的是主要用（yòng）於鑒（jiàn）定低合金高強鋼第一層（céng）焊縫和HAZ形成冷裂紋傾向，也可用於擬（nǐ）定焊接工藝。1）試件製備，被焊鋼（gāng）材板（bǎn）厚δ=9-38mm。對接接頭（tóu）坡口用機（jī）械方法加工，試（shì）板兩（liǎng）端各在60mm範圍內施焊拘束焊縫，采用雙麵焊。注意防止角變形和未焊透。保證中間待焊試樣焊縫（féng）處有2mm間（jiān）隙。2）試驗條件：試驗焊縫選用的焊（hàn）條（tiáo）就與（yǔ）母材相匹配，所用焊條應嚴格烘幹，焊條直徑（jìng）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，試驗焊縫隻焊一道，不填滿坡口。焊後靜置和自然冷卻24h後截（jié）取試樣和進行裂紋檢測。3）檢測與裂（liè）紋條率計算。用肉眼或手持5-10倍放大鏡來檢測焊（hàn）縫和熱影響區的表（biǎo）麵和斷麵是（shì）否（fǒu）有（yǒu）裂紋（wén）。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（dìng）鋼材的氫致（zhì）延遲（chí）裂紋傾向，附加其他設備，也可以測定再熱裂紋敏感性和層狀敏感性。1）試件（jiàn）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向的（de）位置。試棒上端附近有環形或螺形缺口。將（jiāng）插銷試棒插（chā）入底板相應的孔中（zhōng），使（shǐ）帶缺口一（yī）端與底板表（biǎo）麵平齊。對於環形缺（quē）口的插銷試棒（bàng），缺口與（yǔ）端麵的距離a應使焊道熔深與缺口根（gēn）部所截平麵相切或相交，但缺口根部圓周被熔透的部分不得超過20%。對於低合金鋼（gāng），a值（zhí）在焊接熱輸入為E=15KJ/cm時為2mm。2）試驗過程，按選定的焊接方法和嚴格控製的工藝參數，在底板上熔一層堆焊（hàn）焊道，焊道中心（xīn）線（xiàn）通過試樣的中心，其熔深應使缺口尖端位於熱（rè）影響區的粗晶區，焊道長度L約100-150mm。施（shī）焊時應測定（dìng）800-500℃的冷卻時（shí）值t8/5值，不預熱焊接（jiē）時，焊後冷（lěng）卻至100-150℃時加（jiā）載；焊前預熱時，應在高（gāo）於預熱溫度50-70℃時加載。載荷應在1min之（zhī）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（rè），應（yīng）在後熱之前加載。當試棒加載時，插銷可能在載荷持續時（shí）間內發生斷（duàn）裂，記下承（chéng）載時間。

02

合金（jīn）結構鋼的焊接性

1.高強鋼：屈（qū）服強（qiáng）度σs≥295MPa的（de）強度用鋼均可稱為高強鋼。‘

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

3.熱軋（zhá）鋼（正火鋼）：屈服強度為295-490MPa的（de）低（dī）合金高強鋼，一（yī）般是在熱軋或正火狀態下供貨使用。

4.高強鋼焊接接頭的設計原則：高強鋼以其強（qiáng）度作為選用依據，因而焊接接頭的原則為（wéi）：焊接（jiē）接（jiē）頭的強度等於母材的強度（等強（qiáng）原則），分析：①焊接接頭強度（dù）大於母材強度，塑韌性降低，②等於時壽命相當③小於時，接頭強度不足。

5.熱軋及正（zhèng）火鋼的焊接性：熱軋鋼含（hán）有少量（liàng）的合（hé）金元素一般（bān）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（qīng）向有所增加，隨著正火鋼碳當量及（jí）板厚（hòu）的增加，淬硬性（xìng）及冷裂紋傾向隨之增大。影響（xiǎng）因素：⑴碳（tàn）當量（liàng）⑵淬硬（yìng）傾向：熱軋鋼的（de）淬硬傾向及（jí）正火鋼的淬硬傾（qīng）向⑶熱影響區最高硬度，熱影響區最高硬度是評定（dìng）鋼材淬（cuì）硬傾向和冷裂紋感性的一個簡便的方法。

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，進行（háng）焊（hàn）後消除應力熱處理或焊後（hòu）再次高溫加熱（rè）的過程中，可能出現另一種形（xíng）式的裂紋。

7.韌性是表征金屬對脆（cuì）性裂紋（wén）產生和擴展難易程度的性（xìng）能。

8.低合金鋼選擇焊接材料時（shí）必須考慮兩個（gè）方麵的問題：①不能有裂紋等焊接缺陷②能滿足使用（yòng）性能（néng）要求。熱軋鋼及正火（huǒ）鋼焊接一般是根據其強度級別選（xuǎn）擇焊接材料，其選用要點如下：①選擇與母材力學性（xìng）能匹配的（de）相應級別的焊（hàn）接材料②同時考慮熔合比和（hé）冷卻速度的影響③考慮焊後熱處理對焊（hàn）縫力學性能的影響。

9.確定焊後回火溫（wēn）度的原（yuán）則（zé）：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，要避開出現回火脆性（xìng）的溫度區（qū）間。

10.調（diào）質鋼：淬火（huǒ）+回火（高（gāo）溫）。

11.高強鋼焊接采用“低強匹配”能（néng）提（tí）高焊接區的抗裂性。

12.低碳調質鋼（gāng）焊接時要注意兩（liǎng）個基本問題：①要求馬氏體轉變時的冷（lěng）卻（què）速度不能太快，使馬氏體有自回（huí）火作用（yòng），以防止冷裂（liè）紋的產生②要求在800℃-500℃之（zhī）間的冷卻速度大（dà）於產生脆性混合組織的臨界速度。低碳調質鋼焊接要（yào）解（jiě）決的問題：①防（fáng）止（zhǐ）裂紋②在保證滿足（zú）高（gāo）強度要求（qiú）的同（tóng）時，提高焊縫金屬及熱影響區的韌性。

13.對於（yú）含（hán）碳量低的低（dī）合金鋼，提高冷卻速度以（yǐ）形成低碳馬氏體（tǐ），對保證韌性有利。

14.中碳調質鋼合（hé）金元素的加入主要起保證（zhèng）淬（cuì）透性和提高抗回火性能的作用，而真（zhēn）強度性能主要（yào）還是取決於含碳（tàn）量。主要特點：高的比（bǐ）強（qiáng）度和高（gāo）硬（yìng）度。

15.提高珠光體耐（nài）熱鋼的（de）熱強性有三種方式：①基體固（gù）溶強化，加入合金（jīn）元素強化鐵素體（tǐ）基體，常用的（de）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（jī）體的耐熱鋼（gāng）中（zhōng），強化相（xiàng）主要是合金碳化物③晶界強化：加入（rù）微（wēi）量（liàng）元素能吸附於晶界，延緩合金元素沿晶界（jiè）的擴散，從而強化晶界。

16.珠（zhū）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℃的溫度範（fàn）圍稱（chēng）為“低（dī）溫”，低（dī）於-196℃時稱為“超低溫”。

03

不鏽鋼焊（hàn）接

1.不鏽鋼：不鏽鋼是指能耐（nài）空（kōng）氣，水，酸，堿，鹽及其溶液和其他腐蝕介質腐蝕的，具有高度（dù）化學穩（wěn）定性的合金鋼的總稱。

2.不鏽鋼的（de）主要腐蝕形式有（yǒu）均勻腐蝕，點腐蝕，縫（féng）隙腐蝕和應力腐（fǔ）蝕等。均勻腐蝕，指接觸腐蝕介質的金屬表麵全部產生腐蝕（shí）的現象（xiàng）；點（diǎn）腐蝕，指在金屬材料表麵大部分不腐蝕或腐蝕輕微，而分散發生的局（jú）部（bù）腐蝕；縫隙腐蝕，在（zài）電解液中，如在（zài）氧（yǎng）離子環境（jìng）中，不鏽鋼間或與（yǔ）異物接觸的表麵間存（cún）在間隙時，縫隙中溶液流（liú）動將發生遲滯現象，以至於溶液局部Cl-，形成濃（nóng）差電池（chí），從而導致（zhì）縫隙中不鏽鋼鈍化膜吸附Cl-而被（bèi）局部破壞的現象；晶（jīng）間腐蝕，在晶粒邊界附近發（fā）生的有選擇性（xìng）的腐蝕（shí）現象；應力腐蝕，指不鏽鋼在特定（dìng）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（xiàn）象。

3.防止點腐蝕的措施：1）減少氯離子含量和（hé）氧離子（zǐ）含量2)在不鏽鋼（gāng）中加（jiā）入鉻（gè），鎳，鉬，矽，銅等合金元素（sù）3）盡量不進行（háng）冷加工，以減少位錯（cuò）露頭處發生（shēng）點腐蝕的可能（néng）4）降低鋼中的含碳量。

4.不鏽鋼及耐熱鋼的高溫性能（néng）：475℃脆性，主要出（chū）現在Cr＞13%的鐵素體，430-480℃之間長期加熱並緩冷，導致在常（cháng）溫時或負溫時出現強度（dù）升高而韌性下降；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（cí）性，硬而（ér）脆。

5.奧氏體不鏽鋼焊（hàn）接接頭的（de）耐蝕性：1）晶間腐蝕（shí），2）熱影響區敏化區晶間腐蝕，3）刀狀腐（fǔ）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（wéi）超低碳情況，或者含有足夠的穩定化元素（sù）Nb。2）調整焊縫成分獲得一定δ相。晶間腐蝕理論本質上就是貧（pín）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熱峰值溫度處於敏化加熱區（qū）間的部位所發生的晶間腐蝕。

8.刀狀腐蝕：在熔合（hé）區產生的晶間腐蝕，有如刀削切口（kǒu）形式，故稱為“刀（dāo）狀腐蝕”。

9. 防止刀狀腐蝕措（cuò）施：①選用低碳母材和焊接材料②采（cǎi）用又相（xiàng）組織的不鏽鋼③采用小電流焊接，減（jiǎn）少焊接粗晶區的過熱程度及寬度④與腐蝕介（jiè）質接觸的焊縫最後焊接⑤交叉焊接⑥加大鋼中Ti,Tb含量，使焊接粗晶區（qū）的晶粒邊界有足（zú）夠的Ti,Tb與碳化（huà）合。

10.不鏽鋼為什麽采用（yòng）小電流（liú）焊接（jiē）？以減小焊接熱影響區的溫度（dù），防止（zhǐ）焊縫晶間腐蝕的產生，防（fáng）止焊條，焊絲過熱，焊接變形（xíng），焊接應力，可以減（jiǎn）少熱（rè）輸入等。

11.引起應力腐蝕開裂的三個條件：環境，選擇性的腐蝕介質，拉（lā）應（yīng）力。

12.防止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（yīng）力腐蝕的能力，成分與介（jiè）質的匹配問題，2）清除焊（hàn）接殘餘應力3）電化學腐蝕，定期檢查（chá）及時修補等。

13.為提高耐（nài）點蝕性能：1）一方麵必（bì）須減少Cr,Mo的偏析2）一方麵（miàn）采用（yòng）較母材更高Cr，Mo含量的所謂“超合金化”焊接材料。

14.奧氏體不鏽鋼焊接時會（huì）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）奧氏體鋼的熱導率小，線（xiàn）膨脹係數大（dà），拉應力致（zhì）大，2）奧氏體鋼易於聯（lián）生結晶形成方向性強的柱狀晶的焊縫組織（zhī），有利（lì）於有害雜質偏析3）奧氏體鋼合金組成較複雜，易溶（róng）共晶。

16.防止熱裂紋措施（shī）：①嚴格限（xiàn）製母材和焊接材料中的P，S含量（liàng）②盡量使（shǐ）焊縫形成雙相（xiàng）組織③控製焊縫的化學（xué）成分（fèn）④小電流焊接。

17.18-8型和25-20型在防止熱裂紋時其焊縫組織有何不同？18-8型鋼（gāng）焊縫（féng）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（chéng）A+一次碳化物組織（zhī）。

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（gè）焊材的具體成分確定是（shì）否適用（yòng）③考慮具體應用的焊接方法和工藝（yì）參數可能造成的熔（róng）合比大小④根據技術條件規定的（de）全麵焊接性要求（qiú）來（lái）確定合（hé）金化程度（dù）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（zhōng）的作用，考慮（lǜ）使用（yòng）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）焊接接頭的晶間腐蝕2）焊接接頭的脆化，高溫脆化，σ相脆化，475℃脆化（huà）。