管道管件焊接中遇（yù）到的一些（xiē）問題及處理（lǐ）

焊接性及（jí）其試驗評定（dìng）

1.焊接：通過加熱（rè）或加壓，加或不加填充材料，使（shǐ）兩個物（wù）體進行原子間的結合形成不（bú）可分割的（de）整體的工藝過程（chéng）。

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

3.影響焊接性的四大因素是：材料，設計，工藝及服役環境。

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（jiē）接頭能否滿足結構使用性能的要（yào）求；設計新的焊接試驗方法就（jiù）符合（hé）下述原則：可比性，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（xiàng）當於若幹碳（tàn）含量折算並疊加起來，作為粗略評定鋼（gāng）材冷裂紋傾（qīng）向的參（cān）數指標。

6.斜Y型坡口對接裂紋試驗：目的是主要（yào）用於鑒定低合金高強鋼第一層焊縫（féng）和（hé）HAZ形成（chéng）冷裂紋傾向，也可用於擬（nǐ）定焊接工藝。1）試件製備，被焊（hàn）鋼材（cái）板厚δ=9-38mm。對接接頭坡口用機（jī）械方法加工，試板兩端各在60mm範（fàn）圍內（nèi）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（zhōng）間（jiān）待焊試樣焊縫處有2mm間隙。2）試驗條件：試驗焊縫選用的焊條就與母（mǔ）材相匹配，所用焊條應嚴（yán）格烘幹，焊條直徑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（yàn）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（pō）口。焊後靜（jìng）置和自然冷卻24h後截取試（shì）樣（yàng）和（hé）進（jìn）行裂紋檢測。3）檢（jiǎn）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（féng）和熱影響區的表麵和斷（duàn）麵是否有裂紋（wén）。一般認為低合金鋼（gāng）“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（zhǔ）要評（píng）定鋼材的氫致延遲裂紋傾向，附加其他設備，也可以測（cè）定再熱裂（liè）紋敏感性和層狀（zhuàng）敏（mǐn）感性。1）試件製備，將被焊鋼材加工或（huò）圓柱的插銷試棒，沿軋製方向取樣並注明插銷在厚度方向的位置。試棒上端附近有環形（xíng）或螺形缺口。將插（chā）銷試棒插入底板相應的孔中，使（shǐ）帶缺口一端與底板表麵平齊。對於環形缺口的插銷試（shì）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（qiē）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（fāng）法和（hé）嚴格控（kòng）製的工藝參數，在底板上熔一（yī）層堆焊（hàn）焊道，焊道中心線通過試樣的（de）中心，其熔（róng）深應使缺口尖端位於熱影響（xiǎng）區的粗晶區，焊道長度L約（yuē）100-150mm。施焊時應測定800-500℃的冷卻時值t8/5值，不預熱焊接時，焊後冷卻至100-150℃時加載；焊前（qián）預熱（rè）時，應在高於（yú）預熱溫（wēn）度50-70℃時加（jiā）載。載荷應（yīng）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。如有後熱，應在後熱之前加載。當試棒加載時，插銷可能在載荷（hé）持（chí）續（xù）時間內發（fā）生斷（duàn）裂，記下承載時間。

02

合金結（jié）構（gòu）鋼的焊接性

1.高強鋼：屈服強度σs≥295MPa的強（qiáng）度（dù）用鋼均可（kě）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（cuì）性轉變溫度的（de）元素，常用於（yú）低溫鋼（gāng）。

3.熱軋鋼（正火鋼）：屈服強度為295-490MPa的低（dī）合金高（gāo）強鋼，一般是在熱（rè）軋或正火（huǒ）狀態下供貨使用（yòng）。

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

5.熱軋及正火鋼的焊接性：熱軋鋼（gāng）含有少量的合金元素一般（bān）情況下冷（lěng）裂紋傾向不大，正火鋼由於含合金元素較多，淬硬（yìng）傾向（xiàng）有（yǒu）所增加，隨著正火鋼碳當量（liàng）及板（bǎn）厚的增加，淬硬性及冷裂紋（wén）傾向隨之增大。影響因素（sù）：⑴碳當量（liàng）⑵淬硬傾向（xiàng）：熱軋鋼的淬硬傾（qīng）向及正火鋼的淬硬傾向⑶熱影響（xiǎng）區最高硬度，熱影（yǐng）響（xiǎng）區最高硬度是評定鋼（gāng）材淬硬傾向和冷裂紋感性的（de）一個簡便的方法。

6.SR裂紋（消除應力（lì）裂（liè）紋，再熱裂紋）：含Mo正火鋼厚壁壓力容器之類的焊接結構，進行焊後消（xiāo）除應力熱處理或焊後再次（cì）高溫加熱的（de）過程（chéng）中，可（kě）能出現另一種形式的裂紋。

7.韌性（xìng）是表征金屬對脆性裂紋產生和擴展難易程度的性能（néng）。

8.低合金鋼選擇焊接材（cái）料時必（bì）須考慮兩（liǎng）個方（fāng）麵的問題：①不能有裂紋等焊接（jiē）缺陷②能滿足使用性能要求。熱軋鋼及正火鋼焊接一般是根據其（qí）強度級別選擇焊接材料，其（qí）選用要點如下：①選擇與母材力學性能匹配的相應級別的焊接（jiē）材料②同時考慮熔合比和冷卻速度的影響③考慮焊後熱處理對焊縫力學性（xìng）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（mǔ）材本身（shēn）的性能②對於有回火的材料，要避開出現（xiàn）回火脆性的溫度區間。

10.調質鋼（gāng）：淬火+回火（高溫）。

11.高強鋼焊接采用“低強匹（pǐ）配”能提高焊接區的抗裂性。

12.低碳調質鋼焊（hàn）接時要注意兩個基本問題：①要求馬氏體轉變時的冷卻速度不能太快（kuài），使馬氏體有自回火作用，以防止冷裂（liè）紋的產生②要求在800℃-500℃之（zhī）間（jiān）的冷卻（què）速度大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防止裂紋②在（zài）保（bǎo）證滿足高強度要求的同（tóng）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，對保證韌性有利。

14.中碳調質鋼合（hé）金元素（sù）的（de）加入主要起保證淬透性和提高抗回火性能的作用，而真強度性能（néng）主要還是取決（jué）於含碳量。主要特點：高的比強度和高硬度。

15.提高（gāo）珠光體耐熱鋼的熱強性（xìng）有三種方（fāng）式：①基體固溶強化，加（jiā）入合金元素強（qiáng）化鐵素體（tǐ）基體，常用的Cr,Mo,W,Nb元素能（néng）顯著（zhe）提高（gāo）熱強（qiáng）性②第二相沉澱強化：在鐵素體為基（jī）體的耐熱鋼中，強化相主要是合金碳化物③晶界強化：加入微量元素能吸附於晶界，延（yán）緩合金元素沿晶界的擴散，從而強化（huà）晶（jīng）界。

16.珠光體耐熱鋼焊（hàn）接（jiē）中存在的主要問題是冷裂紋，熱影響區（qū）的硬（yìng）化，軟化，以（yǐ）及焊後熱處理或高（gāo）溫長期（qī）使用中的（de）消除應力裂（liè）紋。

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

03

不鏽鋼焊接

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

2.不鏽鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕，點腐蝕，縫隙腐蝕和（hé）應（yīng）力腐蝕（shí）等。均勻腐蝕（shí），指接觸腐蝕介質的金屬表麵全部產（chǎn）生腐蝕的現象；點腐蝕，指（zhǐ）在金屬材料表（biǎo）麵大部分不腐蝕或腐蝕輕微，而分散發生的局部腐蝕；縫隙腐蝕，在電解液中，如在氧離子環境中，不鏽鋼間或與異物接觸的表麵間（jiān）存在間隙（xì）時（shí），縫隙中（zhōng）溶液流動將發生遲滯現象，以至於溶（róng）液局部Cl-，形成濃差（chà）電池，從而（ér）導致縫隙中不鏽鋼鈍化膜吸附Cl-而被局部破壞的現象；晶間腐蝕，在晶粒邊界附近發生的有（yǒu）選擇性的腐蝕現象；應力腐蝕（shí），指不鏽鋼在特定的腐蝕介質和拉應力作用下出現的（de）低於強度極強的脆性開裂的現象。

3.防止點腐蝕的措施：1）減少氯離子含量和氧（yǎng）離子含量2)在不鏽鋼中加入鉻，鎳，鉬，矽，銅等（děng）合金（jīn）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（tàn）量（liàng）。

4.不鏽鋼及耐熱鋼的高溫性能：475℃脆（cuì）性，主要出現在（zài）Cr＞13%的鐵素體，430-480℃之間長期加熱並緩冷，導致在常溫時（shí）或負溫時出現（xiàn）強度升高而韌性下降（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（ér）脆。

5.奧氏體不鏽（xiù）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蝕，3）刀狀腐蝕。

6.防（fáng）止焊縫（féng）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超低碳（tàn）情況，或者含有足夠的穩定化元素Nb。2）調整焊縫成分獲得（dé）一定（dìng）δ相。晶間腐蝕理（lǐ）論本（běn）質上就是（shì）貧（pín）鉻理論。

7.熱影響區敏化區晶間腐蝕：指焊接熱影（yǐng）響區中加熱峰值溫度處（chù）於敏化加熱區間的部位所發生的晶間腐蝕。

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

9. 防（fáng）止刀狀腐蝕措施：①選用低碳母材和焊接材料②采用又相組織的不鏽鋼③采用小電（diàn）流（liú）焊接，減少焊接粗晶區的過熱程（chéng）度及寬度④與腐蝕介（jiè）質接觸的焊縫最後（hòu）焊接⑤交叉焊接⑥加大鋼（gāng）中Ti,Tb含量，使（shǐ）焊接粗晶區的（de）晶粒邊界有足夠的Ti,Tb與碳化合。

10.不鏽鋼為什麽采（cǎi）用小電流焊接？以減小焊接熱影響區的溫度，防止焊縫晶間腐（fǔ）蝕（shí）的產生，防止焊條（tiáo），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（fǔ）蝕開裂的三（sān）個條件（jiàn）：環境，選擇（zé）性的腐蝕介質，拉應力。

12.防止應力腐蝕開裂（liè）的措施：1）調整化學成分，超低碳有（yǒu）利於提（tí）高抗應力腐蝕的能力，成（chéng）分與介質的匹配問題，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.為提高耐點蝕性能：1）一方麵必須減少Cr,Mo的偏析2）一方麵采用較母材更高Cr，Mo含量的所謂“超合金化”焊接材料（liào）。

14.奧氏體不鏽鋼焊接時會產生熱裂紋，應力腐蝕裂紋，焊接變形，晶間腐蝕。

15.奧氏體（tǐ）鋼焊（hàn）接（jiē）熱裂（liè）紋的原因：1）奧氏體鋼的熱導率小，線膨脹係（xì）數（shù）大，拉（lā）應力致大，2）奧氏體鋼易（yì）於（yú）聯生結晶形成方向性強的柱狀晶的焊縫組織，有利於有害雜質偏析3）奧氏體鋼合金組成較（jiào）複雜，易溶共晶。

16.防止熱裂紋措施：①嚴（yán）格限製母材和焊接材料中的P，S含量②盡（jìn）量使焊縫形（xíng）成雙相組織③控製焊縫的化學（xué）成分④小電流焊（hàn）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型鋼焊縫形成A+δ組織（zhī），δ相可以溶解大量的P,S，δ相一般（bān）為3%-7%，25-20型鋼焊縫形成A+一次碳化（huà）物組織。

18.奧氏體不鏽鋼選材（cái）時應注（zhù）意：①堅持“適用性原則”②根據所選（xuǎn）各焊材的具體（tǐ）成分確定是否（fǒu）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根據技術條件規定的全麵焊（hàn）接性要求來確定合（hé）金化程度⑤要重視焊縫金屬合金係統，具體合（hé）金成分在該合金係統中的作用，考慮使用性能要求和（hé）工藝焊接性要（yào）求。

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