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

1.焊（hàn）接：通過加熱或（huò）加壓，加或不加填充材料，使兩個物（wù）體進行原子間的結合形成不可分割的整體的工藝過程。

2.焊接性：指（zhǐ）同質材料或異（yì）質材料在製造工藝條件（jiàn）下，能夠焊接形成完整（zhěng）接頭並滿足預期使用要求的能力。

3.影響焊接性（xìng）的（de）四大因素是：材料，設計，工藝及服（fú）役環境。

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；設計新的焊接試驗方法就符合下述原（yuán）則：可比（bǐ）性，針對性，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幹碳含量折算（suàn）並疊加起來，作為粗略評定鋼材冷裂紋傾向的參數指標。

6.斜Y型坡口對接裂紋試驗：目的是（shì）主要用於鑒（jiàn）定低（dī）合金高強鋼第一（yī）層（céng）焊縫和HAZ形成冷裂紋傾向，也可用於擬定焊接工藝。1）試件（jiàn）製備，被焊鋼材（cái）板厚δ=9-38mm。對（duì）接（jiē）接頭（tóu）坡口用機械方法（fǎ）加工，試板兩端各在60mm範圍內施焊拘束焊縫，采用雙麵焊。注意（yì）防止角變形和未焊透。保證中間待焊試（shì）樣焊縫處有2mm間隙。2）試驗條（tiáo）件：試驗焊縫選用的焊條就與母材（cái）相匹配，所用焊條應嚴格烘幹（gàn），焊條直徑4mm，焊接電流（170±10）A，焊接電（diàn）壓（24±2）V，焊接速度（dù）（150±10）mm/min。試驗焊縫可（kě）在（zài）各種不同溫度（dù）下施焊，試驗焊縫隻焊（hàn）一道，不填（tián）滿坡口。焊後靜置和自然冷卻24h後截取（qǔ）試樣和（hé）進行裂紋檢測。3）檢測與裂紋條（tiáo）率計算。用肉眼或手持5-10倍放大（dà）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（wéi）低合金鋼“小鐵研”試驗表麵裂（liè）紋率小於20%時，一般不（bú）產生裂紋（wén）。

7.插銷試驗：目的，主（zhǔ）要評定鋼材的氫致延遲裂紋傾向，附加其他（tā）設備，也可以測定再熱裂紋敏感性和層狀敏感性。1）試件製備（bèi），將被焊鋼材加（jiā）工或圓柱的插銷試棒，沿軋製方向取樣並注明插銷在（zài）厚度方向的位置。試棒上端附近（jìn）有環形或螺形缺口。將插銷試棒插入底板相（xiàng）應的孔中，使帶缺口一端與底板表麵平齊。對於環形缺口（kǒu）的（de）插銷試棒，缺口與端麵的距離a應使焊道熔深與（yǔ）缺口根部所截平麵相切（qiē）或相交，但（dàn）缺口根部（bù）圓周被熔透的部分不得超過20%。對於低合金鋼，a值在焊接熱輸（shū）入為E=15KJ/cm時為2mm。2）試（shì）驗過程，按選定的焊接方法和嚴格（gé）控製的工藝參數，在底板上（shàng）熔一（yī）層（céng）堆焊焊道，焊道中心線（xiàn）通過試樣的（de）中心，其熔深應使缺（quē）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℃的冷卻時值t8/5值，不預熱焊接時，焊後冷卻（què）至100-150℃時加（jiā）載；焊前（qián）預（yù）熱時，應在高於預熱溫度50-70℃時加載。載（zǎi）荷應在1min之內且在冷卻至100℃或高於預熱溫（wēn）度50-70℃之前施加完畢。如有後（hòu）熱，應在（zài）後熱之前加載（zǎi）。當（dāng）試棒（bàng）加載時，插銷可能（néng）在載荷持續時間內發生斷裂，記下承載時間。

02

合金結構（gòu）鋼的焊接性

1.高強鋼：屈服強度σs≥295MPa的強度用鋼均可稱為高強鋼。‘

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

3.熱軋鋼（正火鋼）：屈服強度為295-490MPa的低合金高強鋼（gāng），一般是在熱軋或正火狀態（tài）下供貨使用（yòng）。

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

5.熱軋及正火鋼的焊接性：熱軋鋼含有少量（liàng）的合金元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（duō），淬硬（yìng）傾向有所增加（jiā），隨著正火鋼（gāng）碳當量及（jí）板厚的增加，淬硬性及冷裂紋傾向隨之增大（dà）。影響因素：⑴碳當量（liàng）⑵淬硬傾向：熱軋（zhá）鋼的淬硬（yìng）傾向及正火鋼（gāng）的淬硬傾向⑶熱影響區最高硬度，熱影響區（qū）最高硬（yìng）度是（shì）評定鋼材淬硬傾向和冷裂紋（wén）感性的一個（gè）簡便的方法（fǎ）。

6.SR裂（liè）紋（消除應力（lì）裂紋，再熱裂紋）：含Mo正火鋼（gāng）厚壁壓力容器（qì）之類的焊接結構，進行焊後消除應力熱（rè）處理（lǐ）或（huò）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（biǎo）征金屬對脆性裂紋產生和擴展難易程度（dù）的性能（néng）。

8.低合金鋼選擇焊接材料時必須考慮（lǜ）兩個方麵的問（wèn）題（tí）：①不能有裂紋等焊接缺陷②能滿足使用性能要求。熱軋鋼及正火鋼（gāng）焊接一般是根據其（qí）強度級別選擇（zé）焊接（jiē）材料，其選（xuǎn）用要點如下：①選擇與母材力學性能匹配的相應（yīng）級別的焊接材料②同時考慮熔合比和冷卻（què）速度的影響（xiǎng）③考慮焊後熱處理（lǐ）對焊縫力學（xué）性能的影響。

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

10.調（diào）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題：①要求馬（mǎ）氏體轉變時的冷卻速度不能太快，使（shǐ）馬氏體有（yǒu）自回火作用，以防止冷裂紋（wén）的產（chǎn）生（shēng）②要求在800℃-500℃之（zhī）間的冷（lěng）卻速度（dù）大於產生脆性混合組織的臨界速度。低碳（tàn）調質鋼焊接要解決的問（wèn）題：①防止裂紋②在保證滿足高強度要求的同時，提（tí）高焊縫金屬及熱影響區的韌性（xìng）。

13.對於含碳量低（dī）的低合（hé）金鋼，提（tí）高冷卻速度以形成低（dī）碳馬氏體，對保證（zhèng）韌性有利。

14.中（zhōng）碳（tàn）調質鋼合金元素（sù）的加入主要（yào）起保證淬透性和提高抗回火性（xìng）能的作用，而（ér）真強度性能主要還是取決於含碳（tàn）量（liàng）。主要（yào）特點：高的比強度和高硬度。

15.提高珠光體耐熱鋼的熱強（qiáng）性有三種方式：①基體固溶強化，加入合金元（yuán）素強化鐵（tiě）素體基體，常用的Cr,Mo,W,Nb元素能顯著提高熱強（qiáng）性②第二相沉澱強化：在鐵素體為基體的耐熱鋼（gāng）中，強（qiáng）化相主要是合金碳（tàn）化物③晶界強化：加（jiā）入微量元（yuán）素能吸附（fù）於晶界，延緩合金元素沿晶界的擴散，從而強化晶界。

16.珠光體耐（nài）熱鋼焊（hàn）接中存在的主要（yào）問題是冷裂紋，熱（rè）影響區的硬化，軟化，以及焊後熱處理或高溫長期使（shǐ）用中的消除應力裂紋。

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

03

不鏽鋼焊接

1.不鏽鋼：不鏽鋼（gāng）是指能耐空氣，水（shuǐ），酸，堿，鹽及其（qí）溶液（yè）和其他腐蝕介質（zhì）腐蝕的，具有高度化學穩定性的合金鋼的總稱。

2.不鏽鋼（gāng）的主要腐蝕形式有均勻腐蝕，點腐蝕，縫隙腐蝕和應力腐蝕等。均勻腐蝕，指接觸腐蝕介質的金屬表（biǎo）麵（miàn）全部產生腐蝕的現象（xiàng）；點（diǎn）腐蝕，指在金屬材料（liào）表麵（miàn）大部分不腐蝕或腐（fǔ）蝕（shí）輕微，而分散發生的局部腐（fǔ）蝕；縫隙腐蝕，在電解液中，如在氧離子環境中，不鏽鋼（gāng）間或與異物接（jiē）觸的表麵間存在間隙時，縫隙中溶液流動將發生遲滯（zhì）現象，以至於溶液（yè）局部Cl-，形成濃差電池，從而導致（zhì）縫隙中不鏽鋼鈍化膜吸附Cl-而被（bèi）局部破壞（huài）的現（xiàn）象；晶間腐蝕，在晶粒邊界附近發生的有選擇性的腐蝕現象；應力腐蝕，指不（bú）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（kāi）裂的現象。

3.防止點腐蝕的措施：1）減（jiǎn）少氯離子（zǐ）含（hán）量和氧離子（zǐ）含量2)在不鏽鋼中加入鉻，鎳，鉬，矽，銅（tóng）等合（hé）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（shí）的可能4）降低鋼中的（de）含碳量。

4.不鏽（xiù）鋼及耐熱（rè）鋼的高溫性能：475℃脆性（xìng），主要出現在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升（shēng）高（gāo）而韌性下降；σ相脆化，是Cr的質（zhì）量分數的45%的典型，FeCr金屬間化合物，無磁性，硬而脆。

5.奧（ào）氏體不鏽鋼焊（hàn）接接頭的耐蝕性：1）晶間腐蝕，2）熱影響區敏（mǐn）化（huà）區晶間腐（fǔ）蝕，3）刀狀腐蝕。

6.防止焊縫發生晶間腐（fǔ）蝕的措施：1）通過焊接材料，使焊縫金屬或者成為超低碳（tàn）情況，或者含有足夠的穩（wěn）定化元（yuán）素Nb。2）調整焊縫成（chéng）分獲得一定（dìng）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（jīng）間腐蝕：指（zhǐ）焊接熱影響區中加熱峰值溫度處於敏（mǐn）化加熱區間（jiān）的部位所發（fā）生的（de）晶間腐蝕。

8.刀狀腐蝕：在熔合區產生的晶間腐蝕，有如刀削切口形式，故稱（chēng）為“刀狀腐蝕”。

9. 防止刀狀腐蝕措（cuò）施（shī）：①選用低碳母材和焊接材（cái）料②采用又相（xiàng）組織的不鏽鋼③采用小電流焊（hàn）接，減少（shǎo）焊接粗晶區的過熱程度及寬度④與腐蝕介質接（jiē）觸的焊縫（féng）最後焊接⑤交叉焊接（jiē）⑥加大鋼中Ti,Tb含量，使焊接粗晶區的晶粒邊（biān）界有足夠（gòu）的Ti,Tb與碳化合。

10.不鏽（xiù）鋼為什（shí）麽采用小電流焊接？以減小焊接熱影響區的溫度，防（fáng）止焊縫晶間腐蝕的產生，防止焊條，焊絲過熱，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（tiáo）件：環境，選擇（zé）性的腐蝕介質，拉（lā）應力。

12.防止應力腐蝕開裂的措施：1）調整化學成（chéng）分，超低碳有（yǒu）利於提高抗應力腐（fǔ）蝕（shí）的（de）能力，成分與介質的匹配問題，2）清除焊（hàn）接殘餘應力3）電化學腐蝕，定期檢查及時修補等。

13.為提高耐（nài）點蝕性能（néng）：1）一方麵必須減少（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（cái）料。

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

15.奧氏（shì）體鋼焊接熱（rè）裂紋（wén）的（de）原因：1）奧氏體（tǐ）鋼的熱導率小，線膨脹係（xì）數大，拉（lā）應（yīng）力致大，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（zhì）偏析3）奧氏體鋼合金組成較複（fù）雜，易溶共晶。

16.防止熱裂紋措施：①嚴格限製母（mǔ）材和焊接（jiē）材料中的P，S含量②盡量使焊縫形成雙相組織③控製焊縫的化學成分④小電流焊（hàn）接（jiē）。

17.18-8型和25-20型在防止熱裂紋（wén）時其焊縫組織有何不（bú）同？18-8型鋼焊縫形成A+δ組織，δ相（xiàng）可以溶解大（dà）量的P,S，δ相（xiàng）一般為3%-7%，25-20型鋼焊縫形成A+一次碳化物組織。

18.奧氏體（tǐ）不鏽鋼選材時應注意（yì）：①堅持“適用性原則”②根據（jù）所選各焊材的具體成分確定是否適用③考慮具體應用的焊接方法和工藝參數可能造成的熔合比大小④根據（jù）技術條件規定的全（quán）麵（miàn）焊接性要求來確（què）定合金化程度⑤要重視焊（hàn）縫金屬合金係統，具體合金（jīn）成（chéng）分在該合金係統中的作用，考慮（lǜ）使用性能要求和工藝（yì）焊接性要求（qiú）。

19.鐵素體不（bú）鏽鋼焊（hàn）接性分（fèn）析：1）焊接（jiē）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。