管道管件焊接中遇到的（de）一些問題及處理

焊接性及其試驗評定

1.焊接：通（tōng）過加熱或加（jiā）壓，加或不加填充材料，使（shǐ）兩（liǎng）個物體進行原子間的結合（hé）形成不可分割的整體的工藝過程。

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

3.影響焊接性的四（sì）大因素（sù）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（yī）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（de）焊接試驗方法就（jiù）符合下述原則：可（kě）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當於若幹碳含量折算並疊（dié）加起來，作為粗略評定鋼材冷裂紋傾向的參（cān）數指標。

6.斜（xié）Y型（xíng）坡口對接裂紋試驗：目的是主（zhǔ）要用於鑒定低合金高強鋼第一（yī）層焊縫和（hé）HAZ形成冷裂紋傾向，也可用於擬定焊接工藝。1）試件製備，被焊鋼材板厚δ=9-38mm。對接接頭坡口用機械方法加工，試板兩端各在60mm範圍內施焊拘束焊縫，采用雙麵焊。注意防止角變形和未焊透。保證中間待焊試樣焊縫處有2mm間隙。2）試驗（yàn）條件：試驗焊縫選用的焊條就與母材相匹配，所用焊條應嚴格烘幹，焊條直（zhí）徑4mm，焊（hàn）接（jiē）電流（liú）（170±10）A，焊接（jiē）電壓（24±2）V，焊接速度（150±10）mm/min。試驗焊縫可在各種（zhǒng）不同溫度下施焊，試（shì）驗焊縫隻焊一道，不填滿坡口。焊後靜置和自然冷卻24h後截取試樣和進行裂紋檢測。3）檢測（cè）與裂（liè）紋條率計算。用肉眼（yǎn）或手持5-10倍放大鏡來（lái）檢（jiǎn）測焊縫和熱影響區的（de）表麵和斷麵是否有裂紋（wén）。一般認為低合金鋼“小鐵研”試驗表麵裂紋（wén）率小於20%時，一（yī）般不（bú）產生裂紋。

7.插銷試驗：目的，主要評定鋼材的（de）氫致延遲裂紋傾向，附（fù）加其他設備，也（yě）可以測定再熱裂紋敏（mǐn）感性和層狀敏感性。1）試件（jiàn）製備，將被焊（hàn）鋼材加工或圓（yuán）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或螺形（xíng）缺口。將插銷試棒（bàng）插入底（dǐ）板相應的孔中，使帶缺口一端與底板表麵平齊。對於環形缺口的插銷試棒，缺口與端（duān）麵的距離a應使焊道熔深與缺口根部所截平麵相切或（huò）相交，但缺口根部圓周被熔透的部分不得超過20%。對（duì）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，按選定的焊接方法和嚴格（gé）控製的工（gōng）藝參數，在底板上熔一層堆（duī）焊（hàn）焊道，焊道中心線通過試樣的中（zhōng）心，其熔深應（yīng）使缺口尖端位於熱影響區的粗晶區，焊道長度L約100-150mm。施焊（hàn）時應測定800-500℃的冷卻時值t8/5值，不預（yù）熱焊接時（shí），焊後（hòu）冷卻至100-150℃時加載；焊前預熱時，應在高於預熱溫度50-70℃時加載。載（zǎi）荷應（yīng）在1min之內且在（zài）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，插銷可能在載荷持續時間內發（fā）生斷裂，記下承載時間（jiān）。

02

合金結（jié）構鋼的焊接性

1.高強鋼：屈服強度σs≥295MPa的強度用鋼（gāng）均（jun1）可稱（chēng）為高強鋼。‘

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

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

4.高強鋼焊（hàn）接接（jiē）頭（tóu）的設計原則：高強鋼（gāng）以（yǐ）其強度作為（wéi）選用依據（jù），因而焊接接（jiē）頭的原則為：焊接接頭的強度等於母材的強度（dù）（等（děng）強原則），分析（xī）：①焊接接頭強度大於母材強度，塑韌性降低，②等於時壽命相當③小於時，接頭強（qiáng）度不足。

5.熱軋及正火（huǒ）鋼的焊接性：熱軋鋼含（hán）有少量的（de）合金元素一（yī）般情況（kuàng）下（xià）冷裂紋傾向不大，正火鋼由於含合金元素較多，淬硬傾向有所增加，隨著正火（huǒ）鋼碳當量及板（bǎn）厚的增加，淬硬性及冷裂紋傾向隨（suí）之增大。影響因素（sù）：⑴碳當量（liàng）⑵淬硬傾向：熱軋鋼的淬硬傾向及正火鋼（gāng）的淬硬傾向⑶熱影響區（qū）最高硬度，熱影響區最高硬度是評（píng）定鋼材淬硬傾向和冷裂紋感性的一個簡便（biàn）的方法。

6.SR裂紋（wén）（消除應力裂紋（wén），再（zài）熱裂紋（wén））：含Mo正火（huǒ）鋼（gāng）厚壁（bì）壓力容器之類的焊接結構，進行焊後消除應力（lì）熱處理或焊（hàn）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.低合金鋼選擇焊接材料時必須考慮兩個方麵的（de）問題：①不能有裂紋（wén）等焊接缺陷②能滿足使用性能要求。熱（rè）軋鋼及正火鋼焊接一般（bān）是根據其強度級（jí）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配的相應級別的焊接材料②同時考（kǎo）慮熔合比和冷卻速（sù）度的影響③考慮焊後熱處理（lǐ）對焊縫力學性能的影響。

9.確（què）定焊後回火溫度的原則：①不要超過母材原來的回（huí）火溫度以免（miǎn）影響母材本（běn）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（wēn）度（dù）區間。

10.調質鋼：淬火+回火（高溫）。

11.高強（qiáng）鋼焊（hàn）接采用“低強匹配”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，使馬氏體有自回（huí）火（huǒ）作（zuò）用，以防（fáng）止冷裂紋的產生②要求在800℃-500℃之間（jiān）的冷卻速度大於產生脆（cuì）性混合組織的臨界速度。低碳調質鋼焊（hàn）接要（yào）解決的問題（tí）：①防止裂紋②在保證滿足高強度要求的同（tóng）時，提高焊縫金屬及熱影響區的韌性。

13.對於含碳量低的低合金鋼，提高冷卻速度以形成低（dī）碳（tàn）馬（mǎ）氏體，對保證韌性有利。

14.中碳調質（zhì）鋼合金元素的加入主要起保證淬透（tòu）性和提高抗回火性能的作用，而真強度性能主要還是取（qǔ）決於含碳量。主要特點：高的比強（qiáng）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（hé）金元素強化鐵素體基體，常用的（de）Cr,Mo,W,Nb元（yuán）素能顯著提高熱強性②第二相沉澱強化：在鐵素體為（wéi）基體的耐熱鋼中，強化相（xiàng）主要是合（hé）金碳化物③晶界強（qiáng）化：加入微量元素能吸附於晶界，延緩合金（jīn）元（yuán）素沿晶界的擴散，從而強化晶界。

16.珠光體耐熱鋼焊接中存在的主要問題是（shì）冷裂紋，熱影響區的（de）硬化，軟化，以及焊後熱處理（lǐ）或高溫長期使用中的消除（chú）應力裂紋。

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

03

不鏽鋼焊接

1.不鏽鋼：不鏽鋼是（shì）指能耐空氣，水，酸，堿，鹽及其溶液（yè）和其他腐蝕（shí）介質腐蝕的，具有（yǒu）高度化學穩定性的合（hé）金（jīn）鋼（gāng）的總稱。

2.不鏽鋼的主（zhǔ）要（yào）腐蝕形（xíng）式有均勻腐（fǔ）蝕，點（diǎn）腐蝕，縫隙腐（fǔ）蝕和應力腐蝕等。均勻腐蝕，指接觸腐蝕介質的金屬（shǔ）表麵全部產生腐蝕的現象；點腐蝕，指（zhǐ）在金屬材料表麵大部（bù）分不腐蝕（shí）或腐（fǔ）蝕輕微，而分（fèn）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）間或與異物接觸的（de）表麵間存在間隙時，縫隙中溶液流動將發生遲滯（zhì）現象，以至於溶液局部Cl-，形成濃差電池，從（cóng）而導致縫隙中不鏽鋼鈍（dùn）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（xìng）的腐蝕現象；應力（lì）腐蝕，指（zhǐ）不鏽鋼（gāng）在特（tè）定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象。

3.防止點（diǎn）腐蝕的措施：1）減少氯離（lí）子含量和氧離子含量2)在不鏽鋼中加入鉻，鎳，鉬，矽，銅等合金元素（sù）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（zhōng）的（de）含碳量。

4.不（bú）鏽鋼（gāng）及耐熱鋼（gāng）的高溫性（xìng）能：475℃脆（cuì）性，主要出現在Cr＞13%的鐵素體，430-480℃之間長期加熱（rè）並緩冷，導致在常溫時或負溫時出（chū）現強度升高而（ér）韌（rèn）性下降；σ相脆（cuì）化（huà），是Cr的質量分數的45%的典型，FeCr金（jīn）屬間化合物，無磁性，硬而脆。

5.奧氏（shì）體（tǐ）不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蝕，3）刀狀腐蝕。

6.防止焊縫發生（shēng）晶間腐蝕（shí）的措施：1）通過焊接（jiē）材料，使（shǐ）焊縫金屬或者（zhě）成為超低碳情況，或（huò）者含有（yǒu）足夠的穩定化元素Nb。2）調整焊縫成分獲得一定（dìng）δ相。晶間腐蝕理論本質上就是貧鉻理論。

7.熱影響區敏化區（qū）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（qū）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（rú）刀削切口形式，故（gù）稱為“刀狀腐蝕”。

9. 防止刀狀腐蝕措施：①選用低碳母材和焊（hàn）接材料②采用又相（xiàng）組織的不鏽鋼③采用（yòng）小電（diàn）流焊接（jiē），減（jiǎn）少焊接粗晶（jīng）區的過熱程度及寬度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，使焊接粗晶區的晶粒邊界（jiè）有足夠的Ti,Tb與碳化合。

10.不鏽鋼為什麽采用小（xiǎo）電流（liú）焊接？以（yǐ）減小焊接熱影響區（qū）的溫（wēn）度，防止焊縫晶間腐蝕的產生，防止焊條，焊絲過熱（rè），焊接（jiē）變形（xíng），焊（hàn）接應力，可以減少熱輸入等。

11.引起應力腐蝕開裂的三個條件：環境，選擇性的腐蝕介質，拉應力。

12.防（fáng）止應力腐蝕開裂的措施：1）調整化學成分（fèn），超低碳有利於（yú）提高抗應力（lì）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（diǎn）蝕性（xìng）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（hàn）接材料。

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

15.奧氏體鋼焊接熱裂紋的原因（yīn）：1）奧氏體（tǐ）鋼的熱導率小（xiǎo），線膨脹係數大，拉應力致大，2）奧氏（shì）體鋼易（yì）於（yú）聯生結晶形成方向性強的柱狀晶的焊縫（féng）組織，有利於有害雜質偏析3）奧氏體鋼合金組成較複（fù）雜，易溶共（gòng）晶。

16.防止熱裂（liè）紋措施：①嚴格限製母（mǔ）材和焊接材料中的P，S含（hán）量②盡量使焊縫形（xíng）成雙相組織③控製（zhì）焊縫（féng）的化學成分④小電流焊接。

17.18-8型和25-20型在防止（zhǐ）熱裂紋時其（qí）焊縫組織有何不同（tóng）？18-8型（xíng）鋼焊縫形成A+δ組（zǔ）織（zhī），δ相可以溶（róng）解大量（liàng）的（de）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（ào）氏體不（bú）鏽鋼選（xuǎn）材（cái）時應注意：①堅持“適（shì）用性（xìng）原則”②根據所選各焊材的具體成分確定是否適用③考慮具體應用的（de）焊接方法和工藝參（cān）數可能造（zào）成的熔合比（bǐ）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（jīn）屬合金係統，具體合金成分在該合（hé）金係統中的作用，考慮使用性能要求和工藝焊接性要求。

19.鐵素（sù）體不鏽鋼焊（hàn）接性分析：1）焊接接頭的晶間腐蝕2）焊接（jiē）接頭的脆化，高溫脆化，σ相脆化，475℃脆化。