管道管件焊接（jiē）中遇到的一（yī）些問題及處理

焊接性及其（qí）試驗評定

1.焊接：通過加熱或加壓，加（jiā）或不加填充材料，使兩個物體進行原子間的結合形（xíng）成不可分割的整體的工藝過程。

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

3.影響焊接性的（de）四大（dà）因素是：材料，設（shè）計，工藝（yì）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（hàn）接（jiē）工藝提供依據；②評定焊接接頭能否（fǒu）滿足結構使用性能的要求；設計新的焊接試驗方（fāng）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：把鋼中合金（jīn）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：目的是主要用於鑒定低合金高強（qiáng）鋼第一層（céng）焊縫和HAZ形成冷裂紋傾（qīng）向，也可用於擬定焊接工藝。1）試件製備，被焊（hàn）鋼材板厚δ=9-38mm。對（duì）接接頭坡口用機械方法加工，試板兩端各（gè）在60mm範（fàn）圍內施（shī）焊拘束焊縫，采用雙麵焊。注意防止角變形和（hé）未（wèi）焊（hàn）透。保證中間待焊試樣焊縫處（chù）有2mm間隙。2）試驗條件：試驗焊縫選（xuǎn）用的焊條就與母材相匹配，所用焊條（tiáo）應嚴格烘幹，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（shì）驗焊（hàn）縫可在各種不同溫度下施焊（hàn），試驗焊縫隻焊一道，不填滿坡口。焊後靜置和自然冷卻（què）24h後截取（qǔ）試樣和進行裂紋檢測。3）檢測與（yǔ）裂紋條率計算。用肉眼或手（shǒu）持5-10倍放大鏡來檢測焊縫和熱影響區的表（biǎo）麵和斷麵是否（fǒu）有裂紋。一（yī）般認（rèn）為低合金（jīn）鋼“小鐵研”試（shì）驗表麵裂紋率小於20%時，一般不產生裂紋。

7.插銷試驗：目的，主要評定鋼材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感性和層狀敏感性。1）試件製備，將被焊鋼材加工或圓柱的插銷試棒（bàng），沿軋製方向取樣並注明插銷在厚度方向的位置（zhì）。試棒上端附近有環形或螺（luó）形缺口。將插銷（xiāo）試棒插入底板相應的孔中，使帶缺口一端與底板表（biǎo）麵平齊（qí）。對於（yú）環形缺口的插銷試棒，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或相交（jiāo），但缺口根部圓周被熔透的部分不得超過20%。對於低（dī）合金鋼，a值在焊（hàn）接熱輸入為E=15KJ/cm時為2mm。2）試（shì）驗過程，按選（xuǎn）定的焊接方法和嚴格控製的工藝（yì）參數，在底板上熔一層堆焊焊道，焊道中心線通過試樣的中心，其熔深應使缺口尖端位於熱影響區的粗晶區，焊道長度L約100-150mm。施焊時應測定800-500℃的冷卻（què）時值t8/5值，不預熱焊接時，焊後冷卻至（zhì）100-150℃時加載；焊前預熱時，應在高於預熱溫度50-70℃時加載。載荷應在1min之內且在冷（lěng）卻至100℃或高於預熱溫度50-70℃之前施加完畢。如有後熱（rè），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生（shēng）斷裂，記下承載時間。

02

合金結構鋼的焊接性

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

2.Mn的固溶強化作用很顯著，ωMn≤1.7%時，可提高韌性，降低脆性轉變溫度，Si會（huì）降低塑性，韌性（xìng），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（yuán）素，常用於低溫（wēn）鋼。

3.熱軋鋼（正火鋼）：屈服強（qiáng）度為295-490MPa的低（dī）合金高強鋼，一般是在（zài）熱軋或正火狀態下供（gòng）貨使用。

4.高強鋼焊接接頭的設計原則：高強鋼以其強度作為選用依據，因而焊接接頭的原則為：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度，塑韌性降低，②等於時壽命相當③小於時，接（jiē）頭（tóu）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，正火鋼由於含合金元素較多，淬（cuì）硬傾向有所增加，隨著正火鋼碳當（dāng）量及板厚的增加（jiā），淬硬性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向⑶熱影響區最高硬度，熱影響區（qū）最高硬度（dù）是評定鋼材淬硬傾向（xiàng）和冷裂紋感性的一個簡便的方法。

6.SR裂紋（消除應力裂紋，再（zài）熱裂紋）：含Mo正火鋼厚壁壓力容（róng）器之類的焊接結構，進行焊後消除應力熱處（chù）理（lǐ）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（duì）脆性裂紋產生和擴展難易程度的性能。

8.低合金（jīn）鋼選擇（zé）焊接材料時必須（xū）考慮（lǜ）兩個（gè）方麵的問題：①不能有裂紋等焊（hàn）接缺陷②能滿足使（shǐ）用性能要求。熱（rè）軋鋼及正火鋼焊接一般是根據其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卻速度的（de）影響③考慮焊（hàn）後熱處理對焊縫力學性能的影響。

9.確定焊後回火溫度的原則：①不要超過母材（cái）原來的（de）回火（huǒ）溫度以免影響母材本身的性能②對於有回火的材料，要避開出（chū）現回（huí）火脆性的溫度區間。

10.調質鋼：淬（cuì）火+回火（高溫）。

11.高（gāo）強鋼焊（hàn）接（jiē）采用“低（dī）強匹配”能提高焊（hàn）接區的抗裂性（xìng）。

12.低碳調質鋼（gāng）焊接時（shí）要注（zhù）意兩（liǎng）個基本問（wèn）題：①要求馬氏體轉變（biàn）時的冷卻速度不能太快，使馬（mǎ）氏（shì）體（tǐ）有自回火作用（yòng），以防止冷裂紋的產生②要求在800℃-500℃之間的冷卻速度大於產生脆性混合組（zǔ）織的臨界速度（dù）。低碳調質鋼焊接要（yào）解決的問題：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（de）韌性。

13.對於（yú）含碳量低的低合金鋼，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（zhì）鋼合金元素的加入主要起保證淬透性和提高抗回火性能的作用，而真強度性能主要還（hái）是取決於含碳（tàn）量（liàng）。主要特點：高的比強度和高（gāo）硬（yìng）度。

15.提高珠光體耐熱鋼的熱強性有三種（zhǒng）方（fāng）式：①基體固溶強化，加入合金元素強化鐵素體基體，常用的（de）Cr,Mo,W,Nb元素能顯著提高熱強性②第二（èr）相沉澱強化：在鐵素體為基體的耐熱鋼中，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，延緩合金元素（sù）沿晶界的擴散，從而強（qiáng）化晶（jīng）界。

16.珠光體耐熱鋼焊接中存在（zài）的主要問（wèn）題是冷裂紋，熱影響區的硬化，軟化，以及焊後（hòu）熱（rè）處（chù）理或高（gāo）溫長期使用中的消除應力裂（liè）紋。

17.-10到-196℃的溫度範圍稱為“低溫”，低於-196℃時（shí）稱為“超低溫”。

03

不鏽鋼焊接

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

2.不鏽鋼的主要腐蝕（shí）形式有均勻腐（fǔ）蝕，點腐蝕，縫隙腐蝕和應力腐蝕等。均勻腐（fǔ）蝕，指接觸腐蝕介質的金屬表麵全部產生腐蝕的現象；點腐蝕，指在金屬材料表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（huán）境（jìng）中，不（bú）鏽鋼間（jiān）或與異（yì）物接觸的表麵間（jiān）存在間隙時，縫隙中溶液流動將（jiāng）發生遲滯現（xiàn）象，以至於溶液局部Cl-，形成濃差（chà）電池，從（cóng）而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選擇性（xìng）的腐蝕現象；應力腐蝕，指不鏽鋼（gāng）在特（tè）定的腐蝕介質和拉應力作用下（xià）出現的低於強度極強的脆性開裂的現象。

3.防止點腐（fǔ）蝕的措施：1）減少氯離子含量和氧離子含量2)在（zài）不鏽（xiù）鋼中加入鉻，鎳（niè），鉬，矽，銅等合金元素3）盡量不進行（háng）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（chū）現在Cr＞13%的鐵素體，430-480℃之間長期加熱並緩冷，導致在常溫時或負溫時出（chū）現（xiàn）強度升高而韌性下降；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，硬而脆。

5.奧氏體（tǐ）不（bú）鏽鋼焊接接頭的耐蝕性：1）晶間（jiān）腐蝕，2）熱（rè）影響區敏化區晶間腐蝕，3）刀（dāo）狀（zhuàng）腐蝕。

6.防止焊縫發生晶間腐蝕的措施：1）通過焊接材料，使焊縫（féng）金屬或者成為超低碳（tàn）情況，或者含有足（zú）夠的穩定化元素Nb。2）調整焊縫成分獲得（dé）一定δ相。晶間腐蝕理論本質上就是貧鉻（gè）理論。

7.熱（rè）影響區敏化區（qū）晶（jīng）間腐蝕：指焊接熱影響（xiǎng）區中加熱峰值溫度處於敏化加熱區間的部（bù）位所發生的晶間（jiān）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. 防止刀（dāo）狀腐蝕措施：①選用低（dī）碳母材和焊接（jiē）材（cái）料②采用又相組織的不鏽鋼③采用小電流焊接，減少（shǎo）焊接粗晶區的過熱（rè）程度及寬度④與腐蝕介（jiè）質接觸的焊縫最後焊接⑤交（jiāo）叉焊接⑥加大鋼中Ti,Tb含量，使焊接（jiē）粗晶區的晶粒邊界有足夠的（de）Ti,Tb與碳（tàn）化合。

10.不鏽（xiù）鋼（gāng）為什麽采用小電流焊接？以減小焊接熱影響區的溫（wēn）度，防止焊縫晶間腐蝕的產生，防止（zhǐ）焊條，焊絲過熱，焊接變形，焊接應力，可以減少熱輸入等。

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

12.防止應力腐（fǔ）蝕開裂的措施（shī）：1）調（diào）整化學成分，超低碳有利於提高抗應力腐蝕的（de）能力，成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（wéi）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（jiào）母材更高Cr，Mo含（hán）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生（shēng）熱裂紋，應力腐蝕裂紋，焊接變形，晶間腐蝕。

15.奧氏體鋼焊接熱裂紋的原因（yīn）：1）奧氏體鋼的（de）熱導率小，線膨脹（zhàng）係數大，拉應力致（zhì）大，2）奧氏體鋼易於聯（lián）生結晶形成方向性強（qiáng）的柱狀晶的（de）焊縫組織，有利於有害雜質偏析3）奧氏（shì）體鋼合金組（zǔ）成較複雜，易溶共（gòng）晶。

16.防止熱裂（liè）紋措施：①嚴格限製（zhì）母材（cái）和（hé）焊接材料中的P，S含量②盡量使（shǐ）焊縫（féng）形成雙相組織③控製焊縫的化學成分④小電流焊接。

17.18-8型和25-20型在防止熱（rè）裂紋時其焊縫組織有（yǒu）何不（bú）同？18-8型（xíng）鋼焊縫形成A+δ組織，δ相可以（yǐ）溶解大量的P,S，δ相（xiàng）一般為3%-7%，25-20型鋼焊縫形成A+一次碳化物組織。

18.奧氏體不鏽鋼（gāng）選材時應注意：①堅持“適（shì）用性原則”②根據所選各焊材的具體成分確定是否適用③考慮具體（tǐ）應用的焊接方法和工（gōng）藝參數可能（néng）造（zào）成的（de）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（hé）金化程度⑤要重視焊縫（féng）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.鐵素體不鏽鋼焊接性分析：1）焊接接（jiē）頭的晶間腐蝕2）焊接接（jiē）頭的脆化，高溫脆化，σ相脆化，475℃脆化。