管道管件焊（hàn）接中遇到的一些（xiē）問題（tí）及處理

焊接性及其試驗評（píng）定

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

2.焊接性：指同質材料或異質材料在（zài）製造工藝條件下，能夠焊接（jiē）形成完整（zhěng）接頭並滿足預期使用要求的能力。

3.影響焊接性的四大因（yīn）素是：材料（liào），設計，工藝及服役環境。

4.評定焊接性（xìng）的原則主要包括：①評定焊接接頭產生工藝（yì）缺陷的傾向，為製定合理（lǐ）焊接（jiē）工（gōng）藝提供依據；②評定焊接接頭能否滿足結構使用性能的（de）要求；設計新的（de）焊接試驗方法就符合下述原則：可比性，針對性，再現（xiàn）性和經濟性。

5.碳（tàn）當量（liàng）：把鋼中合金元素（sù）的含（hán）量按相當於（yú）若幹碳含（hán）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標。

6.斜Y型坡口對接裂紋試驗：目的是主要用（yòng）於鑒定低合金高強鋼（gāng）第一層焊縫和HAZ形成冷裂紋傾向，也可用於擬（nǐ）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（yòng）機械方法加工，試板兩端各在60mm範圍（wéi）內施焊（hàn）拘束（shù）焊縫，采用雙麵焊（hàn）。注意防止角變形和未焊透。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（pǐ）配，所用焊條應嚴格烘幹，焊條（tiáo）直徑4mm，焊接電流（liú）（170±10）A，焊接（jiē）電（diàn）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（hàn）一道（dào），不（bú）填滿坡口。焊後靜置和自然冷卻（què）24h後截取試樣和進行裂紋檢測。3）檢測與裂紋條率計算。用肉眼或手持5-10倍放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（tiě）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，主要評定鋼材的氫致延遲裂紋傾向，附（fù）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（jiā）工或圓柱的插銷試棒，沿軋製方向取（qǔ）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缺口。將插銷試棒（bàng）插入底板相應的（de）孔中，使帶缺（quē）口一端與底板表麵平齊。對於環形缺口的插銷試棒，缺口與端麵的距離a應（yīng）使焊（hàn）道熔深與缺口根部所（suǒ）截平麵相切或相交，但缺口根部圓（yuán）周被熔（róng）透的部分不得超過（guò）20%。對於低合金鋼，a值在焊接熱輸入為（wéi）E=15KJ/cm時為（wéi）2mm。2）試驗過程，按選定的（de）焊接方法和嚴格控製的工藝參數，在底（dǐ）板（bǎn）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（quē）口尖端位於熱影響區的粗晶區，焊（hàn）道長度L約100-150mm。施焊時應測定（dìng）800-500℃的冷（lěng）卻時值t8/5值，不（bú）預熱焊接時，焊後冷卻至100-150℃時加載；焊前預熱時，應在高於（yú）預熱溫度50-70℃時加載。載荷應在1min之內且（qiě）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（bàng）加載時，插銷可（kě）能在載荷持續時間內發生斷（duàn）裂，記下（xià）承載時間。

02

合金結構鋼的焊接性

1.高強鋼：屈服強度σs≥295MPa的強度用鋼均可稱為高強鋼。‘

2.Mn的固溶（róng）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會降低塑性，韌性，Ni既固（gù）溶強化（huà）又同（tóng）時提高韌性且大幅度降低脆性轉變溫度的（de）元素，常用於低溫鋼。

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

4.高強鋼焊接接頭的設計原則：高強鋼以其強度作為選用（yòng）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（qiáng）度大於母材強度，塑（sù）韌性降低，②等於時（shí）壽命相當③小於時（shí），接頭強度不足。

5.熱軋（zhá）及正火鋼的焊接性：熱軋鋼含（hán）有少量的合金元（yuán）素一般情（qíng）況下冷裂紋傾向（xiàng）不大，正火鋼由於（yú）含合金元（yuán）素較多，淬硬傾向有所增加，隨著正火鋼碳當量及板厚的增加，淬硬性及冷裂紋傾向隨之（zhī）增大。影響因素：⑴碳（tàn）當（dāng）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（qū）最（zuì）高硬度，熱影響區最高硬度是評定鋼材淬（cuì）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（lì）裂紋，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（hòu）消除應力熱處理或焊後（hòu）再次高溫加熱的過程中，可能出（chū）現另（lìng）一種形式的裂紋。

7.韌性是表征金屬對脆性裂紋產生和（hé）擴（kuò）展難易程度的性能。

8.低合金（jīn）鋼選擇焊接材（cái）料時（shí）必須考慮兩個方麵的問題：①不能有裂紋等焊接缺陷②能滿足使用（yòng）性能要求。熱軋鋼及正火鋼焊接一般是根據（jù）其強度級別（bié）選（xuǎn）擇焊接（jiē）材料（liào），其選用（yòng）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（hé）冷卻速度的影（yǐng）響（xiǎng）③考慮焊後熱處理對焊（hàn）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（chāo）過母材原來的回火溫度以免影響母材本身的性（xìng）能②對於有回火（huǒ）的材料，要避開出現回火脆性的溫度（dù）區間。

10.調質鋼：淬火+回火（huǒ）（高溫）。

11.高強鋼焊接采用“低強匹配（pèi）”能提高焊接區的抗裂性。

12.低碳調質鋼焊接時要注意兩（liǎng）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（shì）體有自回火作用，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（xìng）混合組織的臨界（jiè）速度。低碳調質鋼焊接要解決的問題：①防止裂（liè）紋②在保證滿足高強度要求的同時，提高焊縫金屬及熱（rè）影響區的韌性（xìng）。

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（yào）起保證淬透性和提高抗回火性能的（de）作用，而真強度（dù）性能主要還是取決於含碳量。主（zhǔ）要特點：高的比強度和高硬度。

15.提高珠光體耐熱鋼（gāng）的熱強性有（yǒu）三種方式：①基體固溶強化，加入合金元素（sù）強化鐵素體基體，常用的Cr,Mo,W,Nb元素能顯著提高熱強性②第二相沉澱（diàn）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（qiáng）化：加入微（wēi）量元素能吸附於晶（jīng）界，延緩合金元素沿晶界的擴散，從而強化晶界。

16.珠光體耐熱鋼焊接中存在的主要問題是冷裂（liè）紋，熱影（yǐng）響區的硬化（huà），軟化（huà），以及焊（hàn）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“低溫”，低於-196℃時稱為“超低（dī）溫”。

03

不鏽鋼焊（hàn）接

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

2.不鏽鋼的主要腐蝕（shí）形式有均勻腐蝕，點腐蝕（shí），縫隙腐蝕和應力（lì）腐（fǔ）蝕等。均勻腐蝕，指接觸腐蝕（shí）介質的金屬表麵全部產生腐蝕（shí）的現象；點腐蝕，指在金屬材料表麵大部分（fèn）不腐蝕或腐蝕輕微（wēi），而分（fèn）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（zài）間隙（xì）時，縫隙中溶液流動（dòng）將發生遲滯（zhì）現象，以至於溶液局部Cl-，形成（chéng）濃差電池，從而導致縫隙中（zhōng）不鏽（xiù）鋼鈍化膜吸附Cl-而被局部破（pò）壞的現象；晶間腐蝕，在晶粒邊（biān）界附近發生的有選擇性的（de）腐蝕現象；應力腐（fǔ）蝕，指不鏽鋼（gāng）在特定的腐蝕介質和拉應力作（zuò）用下（xià）出現的低於強度極強的脆性開裂的現象。

3.防止點腐蝕的措施：1）減少氯離子含量和氧離子含量2)在不鏽鋼中加（jiā）入鉻，鎳，鉬，矽，銅等合金元素3）盡量不進（jìn）行冷加工，以減少位錯露頭處發生點腐蝕的可能4）降低鋼中的含碳量。

4.不鏽鋼及耐熱鋼的高溫性（xìng）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相脆化（huà），是Cr的質量分數的45%的典型，FeCr金屬間化合物，無（wú）磁性，硬而脆。

5.奧氏體不鏽鋼焊接接頭的耐蝕性：1）晶間腐蝕，2）熱（rè）影響區敏化區晶間腐蝕，3）刀狀腐（fǔ）蝕。

6.防止（zhǐ）焊縫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情況，或者含有足夠的穩（wěn）定化元（yuán）素Nb。2）調整焊縫成分獲得一定（dìng）δ相。晶間腐蝕（shí）理論本質上就是貧鉻理論。

7.熱影響區敏化區晶間腐蝕：指焊接熱影響區中（zhōng）加熱峰值溫（wēn）度處於敏化加熱區間的（de）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，有如刀削切口形（xíng）式，故稱為“刀狀腐蝕”。

9. 防止刀狀腐蝕措施（shī）：①選（xuǎn）用低（dī）碳母材和焊接材料（liào）②采用（yòng）又相組織的（de）不鏽鋼③采用小電流焊接，減（jiǎn）少焊接粗晶（jīng）區的過熱程度及寬度④與（yǔ）腐蝕介質接觸的焊（hàn）縫（féng）最後焊接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Ti,Tb與碳化合。

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

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（zhì），拉應力。

12.防止應力腐（fǔ）蝕開裂的措施：1）調整化學成分，超低碳有利於提高抗（kàng）應力腐蝕的能力，成（chéng）分與介質的匹配問（wèn）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（wéi）提高耐點蝕性能：1）一（yī）方麵必須減少Cr,Mo的偏析2）一方麵采用較母材（cái）更高Cr，Mo含量的所謂“超合（hé）金化”焊接材料。

14.奧氏體不鏽鋼焊接（jiē）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（gāng）焊接熱裂紋的原因：1）奧氏體鋼的熱導率小，線膨脹係數（shù）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（de）柱狀晶的焊縫組織，有利於（yú）有害雜質偏析3）奧氏體鋼合金組成較複雜，易溶共晶。

16.防（fáng）止熱（rè）裂紋措（cuò）施（shī）：①嚴格限製母材（cái）和焊接材料中的P，S含量②盡量使焊縫（féng）形成（chéng）雙相組織③控製焊（hàn）縫的化學成分（fèn）④小電流焊接。

17.18-8型和25-20型在防止熱裂紋時（shí）其焊縫組織（zhī）有何不同？18-8型鋼焊縫形成A+δ組織，δ相（xiàng）可以溶解大（dà）量的P,S，δ相（xiàng）一般為3%-7%，25-20型鋼焊（hàn）縫形成A+一次碳化物組織。

18.奧氏體不鏽鋼選材時應注（zhù）意：①堅持“適用（yòng）性原則”②根據所選各焊材的具體成分確（què）定是否適用（yòng）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接性要求來（lái）確定合金（jīn）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金係統中的作用（yòng），考慮使用性能要求和工藝（yì）焊接性要求。

19.鐵素體不鏽鋼焊（hàn）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（cuì）化，475℃脆化。