管道管件焊接中遇到的（de）一些問題及處理

焊接性（xìng）及其試驗評定（dìng）

1.焊接：通過加熱或加壓，加（jiā）或不加填充材料，使兩個物體進行原子間的結合形成（chéng）不可分割的（de）整體的工藝過程。

2.焊接性：指（zhǐ）同質材料或異質材料在製造工藝條件下，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是：材料，設計，工藝及（jí）服役環境。

4.評（píng）定焊接（jiē）性的原則主要包（bāo）括：①評定焊接接頭產生工（gōng）藝缺陷的傾向，為製定合理焊（hàn）接工藝提供依據；②評定焊接接頭能否滿足結構使用性能的要求；設計新的焊接試（shì）驗方法就符合下述（shù）原則（zé）：可比性，針對性，再現（xiàn）性和經濟性。

5.碳當量：把鋼中合（hé）金元素（sù）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（lěng）裂紋（wén）傾向的參數指（zhǐ）標。

6.斜（xié）Y型坡口對接裂紋試驗：目的是主要用於鑒定低合金高強鋼第（dì）一層焊縫和HAZ形成冷（lěng）裂紋（wén）傾向，也可用於擬定焊接工藝。1）試件（jiàn）製備，被焊（hàn）鋼材板厚δ=9-38mm。對接接頭（tóu）坡口用機械方法加（jiā）工，試板兩端各在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（zhèng）中間待焊試樣焊縫處有2mm間（jiān）隙。2）試驗條件：試驗焊（hàn）縫選用（yòng）的焊條就與母材相匹配，所用焊條應嚴格烘幹，焊條直徑4mm，焊接電流（170±10）A，焊接電（diàn）壓（24±2）V，焊接速度（150±10）mm/min。試驗焊縫可在各種不同溫（wēn）度下施焊，試驗焊縫隻焊一道，不填滿坡口。焊後靜（jìng）置和自然（rán）冷卻24h後截取（qǔ）試樣和進行裂（liè）紋檢測。3）檢測（cè）與裂紋條率計算（suàn）。用肉眼或手（shǒu）持5-10倍放大鏡（jìng）來檢測焊縫和熱影響區（qū）的表麵和斷麵是否有裂紋。一般（bān）認為（wéi）低合金鋼“小鐵研”試驗表麵裂紋率小（xiǎo）於20%時，一般不產（chǎn）生裂紋。

7.插銷試驗：目的，主要評定鋼材的氫致延遲裂紋（wén）傾向，附加其他設備，也可以測定再熱裂紋敏感性（xìng）和層狀敏感（gǎn）性。1）試件製備，將被焊鋼材（cái）加工或圓（yuán）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位置。試棒（bàng）上端（duān）附近有環（huán）形（xíng）或螺形缺口。將（jiāng）插銷試棒插入底板相應的孔中，使帶缺（quē）口一端與底板表（biǎo）麵平齊。對於（yú）環形缺口的插銷試棒（bàng），缺口與端麵的距離a應使焊道熔深與缺口根部所（suǒ）截平麵相切（qiē）或（huò）相交，但缺口根部圓周被熔透的部（bù）分不得超過20%。對於低合金鋼，a值在（zài）焊接熱輸入（rù）為E=15KJ/cm時為2mm。2）試驗過程，按選定的焊接方法（fǎ）和嚴（yán）格控製的工（gōng）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，其熔深應使缺口尖端位於熱影響區的粗晶（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，不（bú）預熱焊接時，焊後冷卻至（zhì）100-150℃時加載；焊前預（yù）熱時（shí），應在高於預熱溫度50-70℃時加載（zǎi）。載荷應在1min之內（nèi）且在冷卻（què）至100℃或高於（yú）預（yù）熱溫（wēn）度50-70℃之前（qián）施加完畢。如有後熱，應在後熱之前加載。當試棒加載（zǎi）時，插（chā）銷可能在（zài）載荷持續時（shí）間內發生斷裂，記下（xià）承（chéng）載時間。

02

合金結構鋼的焊接性

1.高強鋼：屈服強度σs≥295MPa的（de）強度用鋼均可（kě）稱為高強鋼。‘

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

3.熱軋鋼（正火鋼）：屈服強度為295-490MPa的低合金（jīn）高強鋼，一般（bān）是在熱軋或（huò）正火狀態下供貨使用。

4.高強鋼焊接接（jiē）頭的設計原則：高強鋼以其強度作為選用依（yī）據，因而焊接接頭的原則（zé）為：焊（hàn）接接頭的強度等於母材的強度（等強原則），分析：①焊接接頭強度（dù）大於母材強度，塑韌性（xìng）降低，②等於時（shí）壽命相當③小於時，接頭強（qiáng）度不（bú）足。

5.熱軋及正火鋼的焊接性：熱軋鋼含有少量的合金元素一般情況下冷裂紋傾向不（bú）大，正火鋼（gāng）由於含合金元素較多，淬硬傾向有所增加，隨著正火（huǒ）鋼碳當量及（jí）板厚的增加，淬硬性及冷裂紋傾向隨（suí）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（xiàng）及正火鋼的淬硬傾向⑶熱影響區最高（gāo）硬（yìng）度，熱影響區最高硬度是評定鋼材（cái）淬硬傾向和冷裂（liè）紋感性的一個簡便的方（fāng）法。

6.SR裂紋（消除應力裂紋，再（zài）熱（rè）裂紋（wén））：含Mo正火鋼厚壁壓力容器之類（lèi）的焊接結構（gòu），進行焊後消（xiāo）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（rèn）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.低合（hé）金鋼選擇焊（hàn）接材料時必須（xū）考慮兩（liǎng）個方麵的（de）問題：①不能（néng）有裂紋等焊接缺陷②能滿足使用性能（néng）要求。熱軋鋼及正火鋼焊接一般是（shì）根（gēn）據其強度級別選擇焊接材料，其選用要點如下：①選擇與母材力學性能匹（pǐ）配的相應級別的焊接材（cái）料②同時考慮（lǜ）熔合比（bǐ）和冷卻速度的影響③考慮焊後熱處理對焊縫力學性能的影響（xiǎng）。

9.確定焊後回火溫度的原則（zé）：①不要超過母材原來的（de）回火（huǒ）溫度以免影（yǐng）響母材（cái）本身的性能（néng）②對於有回火的材料，要避開（kāi）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”能提高焊接區的抗裂性。

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

13.對於含碳量低的（de）低合金（jīn）鋼，提高（gāo）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起保證（zhèng）淬透性和提高抗回火性能的作用，而真強（qiáng）度性能主要還是取決於含碳量。主要（yào）特（tè）點：高的比強度和高硬度。

15.提高珠光體耐熱鋼的（de）熱強性有三種方式：①基體固溶強化，加入（rù）合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（sù）體為基體的耐熱鋼中，強化相主要是合金碳（tàn）化物③晶界（jiè）強化：加入微量元素能吸附於晶界，延緩合金元素沿晶界的擴散，從而（ér）強化晶界。

16.珠光（guāng）體耐熱鋼焊接中存在（zài）的主要問題是冷裂紋，熱影（yǐng）響區的硬化，軟化（huà），以及（jí）焊後熱處理或高溫長期使用中的消除應力（lì）裂紋。

17.-10到-196℃的溫度範（fàn）圍（wéi）稱為“低（dī）溫”，低於-196℃時稱為“超（chāo）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（yán）及其溶液和其他腐蝕介質腐（fǔ）蝕的，具有高度化學穩定性的合（hé）金鋼的總稱。

2.不鏽鋼的主要腐蝕形（xíng）式有均勻腐蝕，點腐蝕，縫隙腐蝕和（hé）應力腐蝕等。均勻腐蝕，指接觸腐蝕介質的金屬表麵（miàn）全部產生腐蝕的現象；點腐（fǔ）蝕，指在金屬材料表（biǎo）麵大部分（fèn）不腐蝕或腐蝕輕微，而分散發生的局部腐蝕；縫（féng）隙腐（fǔ）蝕，在電解液中，如在氧離子環境中，不鏽鋼（gāng）間或與異物接觸的表麵間存在間隙時，縫隙中溶液（yè）流動將發生遲滯（zhì）現象，以至於溶液（yè）局部（bù）Cl-，形成濃差電池（chí），從而導致縫隙中不（bú）鏽鋼鈍化膜（mó）吸附Cl-而被局部破壞的現象；晶間腐蝕，在晶粒邊界附近發生的（de）有（yǒu）選擇（zé）性的腐蝕現象；應力腐蝕，指不鏽鋼在特定的腐蝕介質和（hé）拉應力作用下出現的低於強度極強的脆性開裂的（de）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（gè），鎳，鉬，矽，銅等合金元（yuán）素3）盡量不進行冷加工，以減少位錯露頭處發生點腐蝕的可能4）降低鋼中的含碳量。

4.不鏽鋼及耐熱鋼的高溫性能：475℃脆性，主要出現在Cr＞13%的鐵素體，430-480℃之間長期（qī）加熱並緩冷（lěng），導致在常溫時或負溫時出現強度升高（gāo）而韌性下降；σ相脆化，是Cr的質量分（fèn）數的45%的典型，FeCr金屬間化合物，無磁性，硬而脆。

5.奧（ào）氏體（tǐ）不鏽鋼焊接（jiē）接頭的耐蝕性：1）晶間腐（fǔ）蝕，2）熱影響區敏化區晶間腐蝕，3）刀狀腐蝕。

6.防止（zhǐ）焊縫發生晶間腐蝕（shí）的措施：1）通過（guò）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。晶間腐（fǔ）蝕理論本質上就是貧鉻理論。

7.熱影響區敏化區晶間腐蝕：指焊接熱影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。

8.刀狀腐蝕：在熔合（hé）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選用低碳母材和焊接（jiē）材料②采用又相組織的不鏽鋼③采用小電流焊（hàn）接，減少焊（hàn）接粗晶區的過熱程（chéng）度及寬度（dù）④與腐蝕介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（cū）晶區的晶粒（lì）邊界（jiè）有足夠的Ti,Tb與碳化合。

10.不鏽（xiù）鋼為什麽采用小電流焊接？以減小焊接熱影響區的（de）溫度，防止焊縫晶間腐（fǔ）蝕的產生，防止焊條，焊絲過熱，焊接變形，焊接應力，可以減（jiǎn）少熱（rè）輸入等。

11.引起應（yīng）力腐蝕開裂的三（sān）個條件：環境，選擇性的腐（fǔ）蝕介質，拉應（yīng）力。

12.防止應力腐（fǔ）蝕（shí）開裂的（de）措施：1）調整化學成分，超低碳有利於提高抗應力腐蝕的（de）能力，成分與介質的匹配問題，2）清除焊接殘餘應力3）電（diàn）化學腐（fǔ）蝕，定期（qī）檢（jiǎn）查及時修補（bǔ）等。

13.為提高耐（nài）點蝕性能：1）一方麵必須（xū）減少Cr,Mo的偏析2）一方麵采用較母（mǔ）材更高Cr，Mo含量的所謂（wèi）“超合金化”焊接材料。

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

15.奧氏體（tǐ）鋼焊接熱裂紋的原因：1）奧氏（shì）體鋼的熱（rè）導率小，線膨脹係數大，拉應力致大，2）奧（ào）氏體鋼易（yì）於（yú）聯生結晶（jīng）形成方向性強的（de）柱狀晶的焊縫組織，有利於有害雜質偏析3）奧氏體鋼合金（jīn）組成（chéng）較複雜，易溶共晶。

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（hàn）縫形（xíng）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（fáng）止熱裂紋時其焊縫組織有何不同？18-8型鋼（gāng）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+一次碳（tàn）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（zé）”②根據所選各焊（hàn）材的具體成分確定（dìng）是否（fǒu）適用③考慮具體應（yīng）用（yòng）的焊接方法和工藝參數可能造成的熔合（hé）比大小④根據技術條件規定的全麵焊接性要求來確定合金化（huà）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（zuò）用，考慮使用性能要求和工藝（yì）焊（hàn）接性要求。

19.鐵素體（tǐ）不鏽鋼（gāng）焊接性（xìng）分析：1）焊接接頭的晶間腐蝕（shí）2）焊接接頭的脆化，高溫脆化，σ相脆（cuì）化（huà），475℃脆化。