管道管件焊接中（zhōng）遇到的一些問題及處（chù）理

焊接性及其試驗評（píng）定

1.焊接：通過加熱或加壓，加或不加填充（chōng）材料，使兩個物體進行原子間的結合形成不可分割的（de）整體的工藝（yì）過程。

2.焊接性：指同質（zhì）材料或異質材料在製造（zào）工藝條件下，能夠焊接形成（chéng）完整接頭並滿足預期（qī）使用要求的能力。

3.影響焊接性的四大因素是：材料，設計，工藝（yì）及（jí）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評定焊接接頭能否滿足結構使用性能的要求；設計新（xīn）的（de）焊接試驗方法就符合下（xià）述原則：可（kě）比性，針（zhēn）對性，再現性和經濟性。

5.碳當量：把鋼（gāng）中合金元素的含量（liàng）按相當於若幹碳（tàn）含量折算並疊加起來（lái），作為粗略評（píng）定鋼材冷裂紋傾向的參數指標。

6.斜Y型坡口對接（jiē）裂紋試（shì）驗：目的是主要（yào）用於鑒定（dìng）低合金高強鋼第一層焊縫和HAZ形成冷裂紋傾向，也可用於（yú）擬定焊接工藝。1）試件製備，被焊鋼材板（bǎn）厚δ=9-38mm。對接（jiē）接頭坡（pō）口用機械方法（fǎ）加工，試（shì）板兩（liǎng）端各在60mm範圍內施焊拘束焊縫，采用雙麵焊。注意防（fáng）止角變形和未焊透（tòu）。保證中（zhōng）間待焊試樣焊縫處有2mm間隙。2）試驗條件：試驗（yàn）焊（hàn）縫（féng）選用的焊條就與母（mǔ）材相匹配，所用焊條應嚴格烘幹，焊條直徑4mm，焊（hàn）接電流（170±10）A，焊接電壓（24±2）V，焊（hàn）接速度（150±10）mm/min。試驗焊縫可在各種不同溫度下（xià）施焊，試驗（yàn）焊（hàn）縫隻（zhī）焊一道，不填滿坡口。焊後靜置（zhì）和自然冷卻24h後截取（qǔ）試樣（yàng）和進行裂紋（wén）檢測。3）檢測與裂紋條率計算。用（yòng）肉眼或手持5-10倍放大鏡來檢測焊（hàn）縫和熱影響區的表麵和斷麵是否有裂紋。一般認為低（dī）合金鋼“小鐵研”試驗表麵裂紋率小（xiǎo）於20%時，一般不產生裂紋。

7.插（chā）銷（xiāo）試驗：目的，主要評（píng）定鋼材的氫致延遲裂（liè）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（mǐn）感性。1）試件製備，將被焊鋼材加工或圓柱的插銷試棒，沿（yán）軋（zhá）製方向取樣並注明插銷在厚度（dù）方向的（de）位置。試棒上端（duān）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（dài）缺口一端與底板表麵平齊。對（duì）於環（huán）形缺口（kǒu）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（suǒ）截平（píng）麵（miàn）相切或（huò）相交，但缺口根部圓周被熔透的部分不得（dé）超（chāo）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（guò）程（chéng），按選定的焊接方法和嚴格控製的工藝參數，在底板上熔一層堆焊焊道，焊道中心線（xiàn）通過試（shì）樣的中心，其熔深應（yīng）使缺口尖端（duān）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℃的冷卻時值t8/5值，不預熱焊接時，焊後冷（lěng）卻至100-150℃時加載；焊前預熱時，應在高於預熱（rè）溫度50-70℃時加載。載荷應在1min之內且在（zài）冷卻至100℃或高於預熱溫度50-70℃之前施加完（wán）畢。如有後熱，應在後（hòu）熱之（zhī）前加（jiā）載。當試棒加載時，插銷可能在載荷持續時間（jiān）內發生斷裂，記下承載時間（jiān）。

02

合金結（jié）構鋼的焊（hàn）接性

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

2.Mn的固（gù）溶強化作用很顯著，ωMn≤1.7%時，可提（tí）高韌性（xìng），降低脆性轉變溫度，Si會降低塑性，韌性，Ni既固溶（róng）強（qiáng）化又同（tóng）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。

3.熱（rè）軋（zhá）鋼（正火鋼（gāng））：屈服強度為295-490MPa的低合（hé）金高強鋼，一般是在熱軋或正火狀態下（xià）供貨使用。

4.高強鋼焊接接頭的設計原則（zé）：高（gāo）強鋼以其強（qiáng）度作為選用依據，因（yīn）而（ér）焊（hàn）接接頭的原則為：焊接接頭（tóu）的強度等於母材的強度（dù）（等強原則），分析：①焊（hàn）接接頭強度大於母材（cái）強（qiáng）度，塑韌性降低（dī），②等於時壽命相當③小（xiǎo）於時，接頭強度不足。

5.熱軋及正火（huǒ）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，淬硬傾向有所增加，隨著正火鋼碳當量及板（bǎn）厚的增加（jiā），淬硬性及冷裂（liè）紋傾向隨之（zhī）增大。影響因（yīn）素：⑴碳當量⑵淬硬傾向：熱軋鋼的淬硬傾向及正火鋼（gāng）的淬硬傾向⑶熱影響區最高硬度，熱影響區最高（gāo）硬度是評定鋼材淬硬傾向和冷裂紋感性的一個簡便的方法。

6.SR裂紋（消除應力裂紋（wén），再熱裂紋）：含Mo正火鋼厚壁壓力容器之類的焊接結構，進行焊後消除應力熱處理或焊後再次高溫加熱的（de）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.低合金鋼選擇焊接材料時必須考慮兩個（gè）方麵（miàn）的問題：①不能有裂紋等焊接缺（quē）陷②能滿足使用性能（néng）要求。熱軋鋼及正火鋼（gāng）焊接一般是根據其（qí）強度級別選擇焊（hàn）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（de）焊接材料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能的影響。

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

10.調質鋼：淬（cuì）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（dī）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（lěng）卻速（sù）度不能太快，使馬氏體有自回火作用，以（yǐ）防止冷裂紋的產（chǎn）生②要求在（zài）800℃-500℃之間的（de）冷（lěng）卻速度大於產（chǎn）生脆性混合組織的臨界速度（dù）。低碳調（diào）質鋼焊接要解決的問題：①防（fáng）止裂紋②在保證滿足高強度要求的同時，提高（gāo）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碳馬氏體，對保證韌性有利。

14.中碳調質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（zuò）用，而真強度性能（néng）主要還是取決於含（hán）碳量。主要（yào）特點：高的比強度和高硬度。

15.提高珠光體耐熱（rè）鋼的熱強性有三種方式：①基體固（gù）溶強化，加入合金元素強化鐵素體（tǐ）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（zài）鐵素體為基體的耐熱鋼中，強化相主要是合（hé）金碳化物③晶界強化：加入微量元素能吸附於晶（jīng）界，延（yán）緩合（hé）金元素沿晶界的擴散，從而（ér）強化晶界。

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

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

03

不鏽鋼焊接

1.不鏽鋼：不鏽（xiù）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的合金鋼的總稱。

2.不鏽鋼的主要（yào）腐蝕形式有均勻腐蝕，點（diǎn）腐蝕，縫隙腐蝕和應力（lì）腐蝕等。均勻腐蝕，指接觸腐蝕（shí）介質的金屬表麵（miàn）全部（bù）產生腐蝕的（de）現象（xiàng）；點腐蝕，指在金屬材料表麵大部分（fèn）不（bú）腐蝕或腐蝕輕（qīng）微，而分散發生的局部腐蝕；縫隙（xì）腐（fǔ）蝕，在電解液中（zhōng），如在（zài）氧離子環境（jìng）中，不鏽鋼間或與（yǔ）異物接觸的表（biǎo）麵間存在間隙時，縫隙中溶液流動將發生遲滯現（xiàn）象，以至於溶液局部（bù）Cl-，形成濃差電池，從而導致縫隙中不鏽鋼鈍化膜吸附Cl-而被局部破壞的（de）現象；晶間腐蝕，在晶粒邊界附近發生的有選擇性的腐蝕現象；應（yīng）力腐蝕，指不鏽鋼（gāng）在（zài）特定的腐蝕（shí）介質和拉應力作用（yòng）下出現的低於強度極強的脆性開裂的現象。

3.防止（zhǐ）點（diǎn）腐蝕的措施：1）減少氯離子含量和氧離子含量（liàng）2)在不鏽鋼中加入鉻，鎳，鉬，矽，銅（tóng）等（děng）合金元（yuán）素3）盡量不進行冷加工，以（yǐ）減少位錯露頭處發生點腐蝕的可（kě）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（yào）出現在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（fù）溫時出現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（xíng），FeCr金屬間化合物，無磁性，硬而脆。

5.奧（ào）氏（shì）體不鏽鋼（gāng）焊接接（jiē）頭的耐蝕（shí）性：1）晶間腐蝕，2）熱（rè）影響（xiǎng）區敏（mǐn）化區晶（jīng）間腐蝕，3）刀狀（zhuàng）腐蝕。

6.防止焊縫發生晶間腐蝕的措施：1）通（tōng）過焊（hàn）接材料，使焊縫金屬或者成為超低碳情況，或者含有足夠的穩定化元素（sù）Nb。2）調整（zhěng）焊縫成分獲（huò）得一定δ相。晶間（jiān）腐蝕理論本質上就是貧（pín）鉻理論。

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

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

9. 防止刀（dāo）狀腐蝕措施：①選用低碳母材和焊接（jiē）材料②采用又相組織的不（bú）鏽鋼③采（cǎi）用小（xiǎo）電流焊接，減少焊接粗晶區的過熱程度及寬（kuān）度④與腐蝕介質接觸的焊縫最（zuì）後焊接⑤交叉焊接⑥加大鋼中Ti,Tb含量，使焊接粗晶（jīng）區的晶粒邊界有足夠的（de）Ti,Tb與碳化（huà）合。

10.不鏽鋼為什麽（me）采用小電流焊接（jiē）？以減小焊接熱影響區的溫度，防止焊縫晶間腐蝕的產生，防止焊條，焊絲過熱（rè），焊接變形，焊接應力，可以減少熱（rè）輸入等。

11.引起應力腐蝕開裂（liè）的三個條件：環境，選擇性的腐蝕介質，拉（lā）應力。

12.防止應力腐蝕開裂的措施：1）調整化學成分，超低碳有利於提高抗應力腐蝕的能力（lì），成分與介質的匹配問題，2）清除焊接殘（cán）餘應（yīng）力3）電化學腐蝕，定期（qī）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（piān）析2）一方麵（miàn）采用較母材（cái）更高Cr，Mo含量（liàng）的所謂“超合金化”焊接材料。

14.奧氏體不鏽鋼焊（hàn）接（jiē）時會產生熱裂紋，應力腐蝕裂紋（wén），焊接變形，晶間腐蝕。

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（zhàng）係數大，拉應力致大，2）奧氏體鋼易於（yú）聯生結晶形成方向性強的柱（zhù）狀（zhuàng）晶的焊縫組織，有利於有害雜質偏析3）奧氏體（tǐ）鋼合金組成較複雜，易溶共晶。

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

17.18-8型和（hé）25-20型在防（fáng）止（zhǐ）熱（rè）裂紋時其焊縫組（zǔ）織（zhī）有何不同？18-8型鋼焊縫形成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（xíng）鋼焊縫形成A+一次碳化物組（zǔ）織。

18.奧氏體不鏽鋼選材（cái）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考慮具體應用的焊（hàn）接方法和（hé）工藝參數可能造（zào）成的熔合比大小④根據技術條件規定的全麵焊接（jiē）性要求來確定合金化程度⑤要重視焊縫（féng）金屬合金係統，具體合金（jīn）成分（fèn）在該合金係統中的作用，考慮使用性能要求（qiú）和工藝焊接性要求。

19.鐵素體不鏽鋼（gāng）焊接性分析：1）焊接接頭（tóu）的晶間（jiān）腐蝕2）焊接接頭的脆化（huà），高溫脆化，σ相脆化，475℃脆化。