管道管件焊接（jiē）中遇到的一（yī）些問題及處理（lǐ）

焊接性及其試（shì）驗評定（dìng）

1.焊接：通過加熱或加壓，加或不加（jiā）填充材料，使兩個物體進行原（yuán）子間的結合形成不可分割（gē）的整體的工（gōng）藝（yì）過程。

2.焊接性：指同質材料或異質材料在製造工藝條件下，能夠焊（hàn）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（cái）料，設計，工藝及（jí）服役（yì）環境。

4.評定焊接性的原則主要（yào）包括（kuò）：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（dìng）焊接接頭（tóu）能否滿（mǎn）足（zú）結構使用性能的要求（qiú）；設計新的焊接（jiē）試驗方法就符合下述原則：可（kě）比性（xìng），針對性，再（zài）現性和經濟性。

5.碳（tàn）當量（liàng）：把（bǎ）鋼中合金元素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（gāng）材冷裂紋傾向的參數指（zhǐ）標（biāo）。

6.斜Y型坡口對接裂紋試驗：目的（de）是主（zhǔ）要用於鑒定低合（hé）金高（gāo）強鋼第一層焊縫和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（hàn）縫，采用雙麵焊。注意防止角變（biàn）形和未焊透（tòu）。保證中間待焊試樣焊縫處有2mm間隙。2）試驗條件：試（shì）驗焊縫選用的焊條（tiáo）就與母材相匹配，所（suǒ）用焊條應嚴格烘幹，焊條直徑4mm，焊接電流（liú）（170±10）A，焊接電壓（24±2）V，焊接速度（150±10）mm/min。試驗焊縫可在（zài）各種不同溫度下施焊，試驗焊縫隻焊一道，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）檢測與裂紋條率計算。用肉（ròu）眼或（huò）手持（chí）5-10倍放（fàng）大鏡來檢測焊縫和熱影響區的表麵和斷麵是否有裂紋。一般認為低合金鋼“小鐵研”試驗表麵（miàn）裂紋率小於20%時，一般不產生裂紋。

7.插銷試驗：目（mù）的，主要（yào）評定鋼材的氫致延遲裂紋傾向，附加其他設備，也可（kě）以測定再熱裂紋敏感性和層狀敏感（gǎn）性。1）試件製備，將被焊鋼材加工或圓柱的插銷試棒，沿軋製方向取樣並注（zhù）明插（chā）銷在厚度方向的位置（zhì）。試棒上端附近有環形或螺形缺口。將插銷試棒插入底板相應的孔中，使帶缺口一端與底板表麵平齊。對於環形缺口的（de）插銷試棒，缺口與端麵的（de）距離a應使焊道熔深與缺口根部所截平麵相（xiàng）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值在焊接熱輸入為E=15KJ/cm時為2mm。2）試驗過程，按選定的焊（hàn）接方法和嚴格控製的（de）工藝參數，在底板（bǎn）上熔一層堆焊焊道，焊道中心線（xiàn）通過試樣的中（zhōng）心，其熔深應使缺口（kǒu）尖端位於熱影響區（qū）的粗晶區，焊道長度L約100-150mm。施焊時應測定800-500℃的（de）冷卻時值t8/5值，不預熱焊接時，焊後（hòu）冷卻（què）至100-150℃時加載（zǎi）；焊前預（yù）熱時，應（yīng）在高於預（yù）熱溫度50-70℃時加載。載荷應在1min之內且在（zài）冷卻至100℃或高（gāo）於預熱（rè）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（shí）間內發（fā）生斷裂，記下（xià）承載時間。

02

合金（jīn）結構鋼的焊接性

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

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

3.熱軋鋼（正火鋼）：屈服強度為（wéi）295-490MPa的低合（hé）金高（gāo）強鋼，一般（bān）是（shì）在熱軋或正火狀態下供貨使用。

4.高（gāo）強鋼焊接（jiē）接頭的設計原則：高強鋼以其強度（dù）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（dù）等於母（mǔ）材的（de）強度（等強原則），分析：①焊（hàn）接（jiē）接頭強（qiáng）度大於母（mǔ）材強（qiáng）度，塑韌性降低，②等於時壽命相當③小（xiǎo）於時，接（jiē）頭強度不足。

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大，正火鋼由於含合金（jīn）元素較多，淬硬傾向有所增加，隨著正火鋼碳當量及板厚的增（zēng）加，淬硬性（xìng）及冷裂紋傾向隨之增大。影響因素：⑴碳當量⑵淬硬傾向：熱軋鋼的淬硬傾向及正火鋼的淬硬傾（qīng）向⑶熱影響區最高硬度，熱影響區最高硬度是評定鋼材淬硬傾向和冷裂紋（wén）感性的一個簡便的方法。

6.SR裂紋（wén）（消除應力裂紋，再（zài）熱裂紋）：含Mo正火鋼厚壁壓力容器之類的焊接結構，進行焊後消除應力熱處理或焊後（hòu）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（shì）表征金屬對脆性裂紋產生和擴展難易程（chéng）度的（de）性能（néng）。

8.低合（hé）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（yǒu）裂紋等焊接（jiē）缺陷②能（néng）滿足使用（yòng）性能要求。熱軋鋼及（jí）正火鋼焊接一般是根據其（qí）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配的相應級別的焊接材料②同時考慮熔合比和冷（lěng）卻速度的影響③考慮焊後熱處理對焊縫力學性能的影（yǐng）響。

9.確定焊後回（huí）火溫度的（de）原則：①不要超過母材原來的回火溫度以免影響母材本身的性能（néng）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：淬火+回（huí）火（高溫）。

11.高強鋼焊接采用“低強（qiáng）匹配”能提高焊接區的抗裂性。

12.低（dī）碳調質鋼焊接時要注意兩個基（jī）本問題：①要求馬氏體轉變（biàn）時的冷（lěng）卻（què）速度不能太快（kuài），使馬氏體（tǐ）有自（zì）回（huí）火（huǒ）作用，以防（fáng）止冷裂紋的產生②要求在800℃-500℃之間的冷卻速（sù）度大於產生脆性混（hún）合組織的臨界速度。低碳調質鋼焊接要解決的問題：①防止裂紋②在保證滿足高強度要（yào）求的（de）同時，提高焊縫金屬及熱（rè）影響區的韌性。

13.對於含碳量低（dī）的低合金鋼，提高冷卻速度以形成低碳馬氏體，對保（bǎo）證韌性有利。

14.中碳調質鋼（gāng）合金（jīn）元素的加入主要起保證淬透性和提高抗（kàng）回火性能的（de）作用，而真強度（dù）性能主要還是（shì）取決於含碳（tàn）量。主要特點：高的比（bǐ）強度和高硬度。

15.提高珠光體耐熱鋼的熱強性有三種方式：①基體固溶強（qiáng）化，加入合金元素強（qiáng）化鐵素體（tǐ）基體，常用的Cr,Mo,W,Nb元素能顯著提高（gāo）熱強性②第二相沉澱強（qiáng）化：在鐵素體為基體的耐熱鋼中，強化相主要（yào）是合金碳化物③晶界強化：加入微量元素能吸附於晶界，延緩（huǎn）合金元素沿晶界的擴散，從而強化晶界。

16.珠光體耐熱鋼焊接（jiē）中存在（zài）的（de）主要（yào）問題是冷裂紋，熱影響（xiǎng）區的硬化，軟化（huà），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（wéi）“低溫”，低於-196℃時稱為“超低溫”。

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（róng）液和其他腐蝕介質腐蝕的，具有高度化學（xué）穩定（dìng）性的合金鋼的總稱。

2.不鏽鋼的主要（yào）腐蝕形式（shì）有（yǒu）均勻腐蝕，點（diǎn）腐蝕，縫隙（xì）腐蝕和應力（lì）腐蝕等。均勻腐蝕，指（zhǐ）接觸腐蝕介質的（de）金屬（shǔ）表麵（miàn）全部產生腐蝕的現象；點腐蝕，指在金屬材料表麵大（dà）部分不腐蝕或腐蝕輕微，而分散發生的局部腐蝕；縫（féng）隙腐蝕，在電解液中，如在氧離子環（huán）境中，不鏽鋼間或與異物接觸（chù）的表麵間存在間隙時，縫隙中（zhōng）溶液（yè）流動將發生（shēng）遲滯現象（xiàng），以至於溶液局部Cl-，形成濃差電（diàn）池，從而導致縫隙中不鏽鋼鈍化膜吸附Cl-而（ér）被局部破壞的現象；晶間腐蝕，在晶粒邊界附近發生的（de）有選（xuǎn）擇性的腐蝕現象；應力腐蝕，指不鏽鋼在特（tè）定的腐蝕介質（zhì）和拉應力作用下出現的（de）低於強度極（jí）強的脆（cuì）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離子含量（liàng）2)在不鏽鋼中加（jiā）入鉻，鎳，鉬，矽，銅（tóng）等（děng）合金元素3）盡（jìn）量不進行冷加工，以減少位錯露頭處發生點腐（fǔ）蝕的可能4）降低鋼中的（de）含碳量。

4.不鏽鋼及耐熱鋼的高（gāo）溫性能：475℃脆性，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高而韌性下降；σ相（xiàng）脆化，是Cr的質量分數的45%的典型，FeCr金屬間化合物（wù），無磁性（xìng），硬而脆。

5.奧氏體不鏽鋼焊（hàn）接接頭（tóu）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.防止焊縫發生晶間腐蝕（shí）的措施：1）通過焊接（jiē）材料（liào），使焊（hàn）縫金屬（shǔ）或者成為超低碳情況，或者（zhě）含有足夠的穩定化（huà）元素Nb。2）調整焊縫（féng）成分獲得一定δ相。晶間腐蝕理論（lùn）本質（zhì）上就是貧鉻（gè）理論（lùn）。

7.熱影響區敏化區晶間腐蝕：指焊（hàn）接熱影響區中加熱峰值溫度處於敏化加熱區間的（de）部位所發生（shēng）的晶間（jiān）腐蝕。

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

9. 防止刀狀腐蝕措施（shī）：①選（xuǎn）用低（dī）碳母材和（hé）焊接材料②采用又相組（zǔ）織的不鏽鋼（gāng）③采用小電流焊接，減少焊接粗晶區（qū）的過熱程度及寬度④與腐蝕介質接觸的焊縫最後（hòu）焊接⑤交叉焊接⑥加大鋼中Ti,Tb含量，使焊（hàn）接粗晶區的晶粒邊（biān）界有足夠的（de）Ti,Tb與碳化合。

10.不鏽鋼為什（shí）麽采（cǎi）用（yòng）小電流焊接？以（yǐ）減小焊（hàn）接熱影響區的溫度，防止焊縫晶間腐蝕的產生（shēng），防止焊條，焊絲（sī）過熱（rè），焊接變形，焊接應力（lì），可以減少熱輸入等。

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

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

13.為提高耐點蝕性能：1）一方（fāng）麵必須減少Cr,Mo的（de）偏析2）一（yī）方麵采用較母材更高Cr，Mo含量的所（suǒ）謂“超合金化”焊接材料。

14.奧氏體不鏽鋼焊接時會產（chǎn）生熱裂紋，應力腐（fǔ）蝕裂紋，焊接變形，晶間腐（fǔ）蝕。

15.奧氏體鋼焊接熱裂紋的原因：1）奧氏體鋼的熱導率小，線膨脹係數大，拉應力致大，2）奧氏體鋼易於聯生結晶形（xíng）成方向性強的柱狀晶的焊縫組織，有利於有害雜（zá）質偏析（xī）3）奧氏體鋼合金組成（chéng）較（jiào）複雜，易溶共（gòng）晶。

16.防止熱裂紋措施：①嚴格限製母材（cái）和焊接材（cái）料（liào）中的（de）P，S含（hán）量②盡（jìn）量使焊縫形成雙相組（zǔ）織③控製焊縫的（de）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（féng）組織有何不同？18-8型（xíng）鋼焊縫形成A+δ組（zǔ）織，δ相可以溶解大量的P,S，δ相（xiàng）一般為3%-7%，25-20型鋼焊縫形成A+一次碳化（huà）物組織（zhī）。

18.奧氏體不鏽鋼選材（cái）時應（yīng）注意：①堅持“適用性原則”②根據所選各焊材（cái）的具體成分確定是否適用（yòng）③考慮具體應（yīng）用的焊接方法和工藝參數可能造成的熔合比（bǐ）大小④根據（jù）技術條件規定的全（quán）麵焊接性要求來確定（dìng）合金化程度⑤要（yào）重視焊縫金（jīn）屬合金係統，具體合金（jīn）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.鐵素體不鏽鋼焊接性分析：1）焊接接頭的晶間腐蝕2）焊接接頭的脆化，高溫脆化，σ相脆化，475℃脆化。