管（guǎn）道管件焊接中遇到的一些問題及處理（lǐ）

焊接（jiē）性及其試驗評定

1.焊接：通過（guò）加熱或（huò）加壓，加或不加填充材料，使兩個物體進行（háng）原（yuán）子間的結（jié）合形成不可分（fèn）割的整體的工（gōng）藝過程。

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

3.影響焊接性的四大因素是：材料（liào），設計，工藝及（jí）服役環境。

4.評（píng）定焊接性的原則主要包括：①評定焊接（jiē）接頭產生工藝缺陷的傾向，為製定合（hé）理焊接工（gōng）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（qiú）；設（shè）計新的（de）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（gāng）中合金元素的（de）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裂（liè）紋傾向（xiàng）的參（cān）數指標。

6.斜Y型坡口對接裂紋（wén）試（shì）驗：目的是主要用於鑒定低合金高強鋼第一層焊縫和HAZ形成（chéng）冷裂紋傾向，也可用於擬定焊（hàn）接工藝。1）試件製備，被（bèi）焊鋼材板厚（hòu）δ=9-38mm。對接接頭坡口用機械方法加工（gōng），試板兩（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間隙。2）試驗條件：試驗焊縫選用的焊條就與母材相匹配，所用焊條應嚴格烘（hōng）幹，焊（hàn）條直徑4mm，焊接電流（170±10）A，焊接（jiē）電壓（yā）（24±2）V，焊接速度（150±10）mm/min。試驗焊縫可在各種不同（tóng）溫度下施焊，試驗焊縫隻焊一道（dào），不填滿坡口。焊後靜置和自然冷卻24h後截取試樣和（hé）進行（háng）裂紋檢測。3）檢（jiǎn）測與裂紋條率（lǜ）計算。用肉眼或手（shǒu）持5-10倍放大鏡來檢測焊縫和熱影響區的（de）表麵（miàn）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（shí），一般不產生裂紋。

7.插銷試驗：目的，主要（yào）評定鋼材（cái）的氫致延遲裂紋傾向，附加其他設備，也可以測定再熱裂紋敏（mǐn）感性（xìng）和層狀敏感性。1）試件製備（bèi），將被焊鋼（gāng）材加工或圓柱的插銷試棒，沿軋製方向取樣（yàng）並注明插銷在厚度方向的位（wèi）置。試棒（bàng）上端附近有環形或螺形缺口（kǒu）。將插銷（xiāo）試（shì）棒插入底板相應的孔中，使帶缺口一端與（yǔ）底板表麵平齊。對於環（huán）形缺（quē）口的插銷試棒，缺口與端麵的距（jù）離a應使焊（hàn）道熔深（shēn）與缺口根部（bù）所（suǒ）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，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（jiē）方法和嚴格控製的工藝參數，在底板上（shàng）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（kǒu）尖端位於熱影響區的粗晶區，焊道（dào）長度L約100-150mm。施焊（hàn）時應測定800-500℃的冷卻時值t8/5值，不預熱焊接時，焊後冷卻至100-150℃時加載；焊（hàn）前（qián）預熱時，應在（zài）高於預熱溫度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（bì）。如有後熱，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間內發（fā）生斷裂，記下承載時間。

02

合金結構鋼的焊接性

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

2.Mn的固溶強化作用很顯著，ωMn≤1.7%時，可提高韌性，降（jiàng）低脆性轉變溫（wēn）度，Si會降低塑性，韌性，Ni既固溶強化又同時提高韌性且大幅（fú）度降低脆性轉變溫（wēn）度的元素，常用於低溫鋼。

3.熱軋鋼（正火鋼）：屈服強度為（wéi）295-490MPa的低合（hé）金高強鋼，一般是在熱軋（zhá）或正火狀態下供貨使用。

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

5.熱軋及正火鋼的焊接性：熱軋鋼含有少（shǎo）量的合金元素一般情（qíng）況下冷（lěng）裂紋傾（qīng）向不大，正火鋼由（yóu）於含合金（jīn）元（yuán）素較多，淬硬傾向有所增加，隨著正火鋼碳當量及板（bǎn）厚的增加，淬硬性及冷裂紋傾向隨之增大（dà）。影響因素：⑴碳當量⑵淬（cuì）硬傾向：熱軋鋼的（de）淬硬傾向（xiàng）及（jí）正火鋼的淬硬傾向⑶熱影響區最高硬度，熱影響區最高硬度（dù）是評定鋼材（cái）淬硬傾向和（hé）冷裂紋感性（xìng）的（de）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（lèi）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易程度的性能。

8.低合金鋼（gāng）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能滿足使用性能（néng）要求。熱軋鋼及（jí）正火鋼焊接一般是根（gēn）據其強度級別（bié）選擇焊接材料，其選（xuǎn）用要點如下：①選擇與母材力學性能（néng）匹（pǐ）配的相應級別（bié）的（de）焊接材料②同時考慮熔合比和冷卻速（sù）度的影響③考慮焊（hàn）後熱（rè）處理對焊縫力（lì）學性能的影響。

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

10.調質鋼：淬（cuì）火+回火（高溫）。

11.高強鋼焊接采用“低強匹（pǐ）配”能（néng）提高焊接區的抗裂性。

12.低碳調質（zhì）鋼焊接時要注意兩個基本（běn）問題：①要求馬氏體轉變時的冷卻速度不（bú）能（néng）太（tài）快，使馬氏（shì）體有自回火作用，以防止冷裂（liè）紋的產生②要求在800℃-500℃之間的冷卻速（sù）度大（dà）於產生（shēng）脆性混合組織的臨界速度。低碳調質鋼焊（hàn）接要解決的問題：①防止裂紋②在保證滿足高（gāo）強度要求（qiú）的同時，提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（jīn）鋼，提高冷卻速度以形成低碳馬氏體，對（duì）保證韌性有利。

14.中碳調質鋼合金元素（sù）的加入主要起保證淬透性和提高（gāo）抗（kàng）回火性能的作用，而真（zhēn）強度性能主要還是取（qǔ）決於（yú）含碳量。主要特點：高的比強度和（hé）高硬度。

15.提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（hé）金元素強化鐵素（sù）體基體，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：在鐵素體為基體的耐熱鋼中，強化相主要是合（hé）金碳化物③晶界強化：加（jiā）入微量元素能吸（xī）附於晶界，延緩合金元素沿晶界（jiè）的擴散，從而強化晶界。

16.珠光體耐熱鋼焊接中存在的主要問題是冷裂（liè）紋，熱影（yǐng）響區的（de）硬化，軟化，以及焊後熱處理或高溫長期使用（yòng）中的消除應力裂（liè）紋。

17.-10到-196℃的溫度範圍稱為“低溫”，低於-196℃時稱（chēng）為“超低（dī）溫”。

03

不鏽鋼焊（hàn）接

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

2.不鏽鋼的主要腐蝕形式有均勻腐（fǔ）蝕，點（diǎn）腐蝕（shí），縫隙腐蝕和應（yīng）力腐蝕（shí）等。均勻腐蝕，指接（jiē）觸腐蝕介（jiè）質的金屬表麵全部產生腐蝕的現象；點腐蝕，指在金屬材（cái）料表麵大（dà）部分（fèn）不腐蝕或腐蝕輕微，而分散（sàn）發生的局部腐蝕（shí）；縫隙腐蝕，在電解液中，如在氧（yǎng）離子（zǐ）環境中，不鏽鋼間（jiān）或與異物接觸的表麵間存在間（jiān）隙時（shí），縫隙中溶液流動將發生遲（chí）滯現象，以至於溶液局部Cl-，形成濃差電池，從而（ér）導致縫隙中不鏽鋼鈍化膜吸附Cl-而被（bèi）局部破壞的現象（xiàng）；晶間腐蝕，在晶（jīng）粒邊界（jiè）附近發生的有選擇性的腐蝕現象；應力腐蝕，指不鏽鋼在特定的腐蝕介質和（hé）拉應力作（zuò）用下出現的低於強度極強的脆性（xìng）開裂的現象。

3.防止（zhǐ）點腐蝕的措施：1）減少氯離子（zǐ）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（jiān）長期加熱並緩冷，導致在常溫時或負溫時出現強度升（shēng）高（gāo）而韌性下降；σ相脆化，是Cr的質量分數的45%的典型（xíng），FeCr金屬間化合物，無磁（cí）性，硬而脆。

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

6.防止焊縫發生晶間腐（fǔ）蝕的措（cuò）施：1）通過焊接材料，使焊縫金屬或者（zhě）成為超低（dī）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。晶間腐蝕理論（lùn）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（chù）於敏化加熱區間的部位所發生（shēng）的晶間腐蝕。

8.刀狀腐蝕：在熔合區產生的晶間腐蝕，有如刀削（xuē）切口形式（shì），故稱為（wéi）“刀狀腐（fǔ）蝕”。

9. 防止刀（dāo）狀腐（fǔ）蝕措施：①選用低碳母材和（hé）焊接材料②采用又相組織的不鏽鋼③采用小電流焊接，減少焊接粗晶區（qū）的過熱程度及寬（kuān）度④與腐（fǔ）蝕介質接觸（chù）的焊縫最後焊接⑤交叉焊接⑥加大鋼中Ti,Tb含（hán）量，使焊接粗（cū）晶（jīng）區（qū）的晶粒邊界有足夠的Ti,Tb與碳化合。

10.不鏽（xiù）鋼為什麽采用小電流（liú）焊接？以減小焊接熱影響區的溫度，防止焊縫（féng）晶間腐（fǔ）蝕的產生，防（fáng）止焊條，焊絲過熱，焊接（jiē）變形，焊接應力，可以（yǐ）減少熱輸入等。

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

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

13.為提高耐點蝕性能：1）一方麵必（bì）須減少（shǎo）Cr,Mo的偏析2）一方麵采用較母材更高Cr，Mo含量的所謂“超合金化”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（hàn）接熱裂紋的原因：1）奧氏體鋼的熱導率小，線膨脹係數大，拉應力致（zhì）大，2）奧氏體鋼易於聯生結晶形成方向性強的柱狀晶的焊縫組織，有利（lì）於有害雜質偏析（xī）3）奧（ào）氏體鋼合金組成（chéng）較複雜，易溶共晶。

16.防（fáng）止（zhǐ）熱裂紋措施：①嚴格限製母材和焊接材料（liào）中的P，S含量②盡量（liàng）使焊縫形成（chéng）雙（shuāng）相組織③控製焊縫的化學成分④小電流焊接（jiē）。

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（xíng）鋼焊縫形成A+一次（cì）碳化物組織。

18.奧（ào）氏體不鏽鋼選材時應（yīng）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是否適用（yòng）③考慮具體應用的焊接方（fāng）法和工藝參數（shù）可能造成的熔合比大小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用，考慮使用性能要求和工藝焊接性要求。

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