第五章壓力容器焊接

1、1過過 程程 設(shè)設(shè) 備備 焊焊 接接第五章第五章過程設(shè)備用金屬材料的焊接2第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 5 5 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 5 51 1 金屬材料的焊接性及其評(píng)定金屬材料的焊接性及其評(píng)定 5 51 11 1 焊接性及其影響因素焊接性及其影響因素 (1)焊接性概念焊接性概念 金屬材料金屬材料的焊接性，亦稱可焊性的焊接性，亦稱可焊性。它是指。它是指在一定在一定的焊接工藝條件下，金屬材料可以獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的焊接工藝條件下，金屬材料可以獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度的難易程度。如果一種金屬材料能用較普通又簡(jiǎn)便的。如果一種金屬材料能用

2、較普通又簡(jiǎn)便的焊接工藝獲得優(yōu)質(zhì)接頭，說明這種金屬材料具有良好焊接工藝獲得優(yōu)質(zhì)接頭，說明這種金屬材料具有良好的焊接性。反之，如果要用特殊的復(fù)雜焊接工藝才能的焊接性。反之，如果要用特殊的復(fù)雜焊接工藝才能獲得優(yōu)質(zhì)接頭，則說明它的焊接性差。這里所說的焊獲得優(yōu)質(zhì)接頭，則說明它的焊接性差。這里所說的焊接工藝應(yīng)包括與焊接有關(guān)的全部工藝條件。優(yōu)質(zhì)焊接接工藝應(yīng)包括與焊接有關(guān)的全部工藝條件。優(yōu)質(zhì)焊接接頭指全部性能均能完好地達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)。接頭指全部性能均能完好地達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)。3第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 焊接性通常分為焊接性通常分為工藝焊接性工藝焊接性及及使用焊接性使用焊接性

3、兩類。兩類。工藝焊接性考慮的是在焊接過程中如何避免產(chǎn)生缺陷，工藝焊接性考慮的是在焊接過程中如何避免產(chǎn)生缺陷，以獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。使用焊接性則要考慮鋼材焊接后以獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。使用焊接性則要考慮鋼材焊接后性能的變化是否會(huì)影響到使用的可靠性。性能的變化是否會(huì)影響到使用的可靠性。 (2)(2)焊接性的影響因素焊接性的影響因素 焊件母材的種類與化學(xué)成分焊件母材的種類與化學(xué)成分 不同類別的材料，不同類別的材料，其焊接性差異很大。例如碳鋼與不銹鋼，前者主要是其焊接性差異很大。例如碳鋼與不銹鋼，前者主要是保證焊接接頭的強(qiáng)度和韌性與母材一致，但后者主要保證焊接接頭的強(qiáng)度和韌性與母材一致，但后者主要是保證接頭具有

4、足夠的耐蝕性。同類鋼材，成分不同，是保證接頭具有足夠的耐蝕性。同類鋼材，成分不同，其焊接性差異也很大，如低碳鋼的焊接性就很易獲得其焊接性差異也很大，如低碳鋼的焊接性就很易獲得優(yōu)質(zhì)接頭，但中、高碳鋼，由于含碳量的提高，使其優(yōu)質(zhì)接頭，但中、高碳鋼，由于含碳量的提高，使其焊接顯著變差，特別是高碳鋼，即便采用了特別工藝焊接顯著變差，特別是高碳鋼，即便采用了特別工藝措施，也不易獲得可靠的優(yōu)質(zhì)接頭。措施，也不易獲得可靠的優(yōu)質(zhì)接頭。4第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 焊接方法與工藝焊接方法與工藝 當(dāng)材料一定時(shí)，若采用不同當(dāng)材料一定時(shí)，若采用不同的焊接方法，所獲得焊接接頭的質(zhì)量亦

5、不同。例如氬的焊接方法，所獲得焊接接頭的質(zhì)量亦不同。例如氬弧焊，由于惰性氣體保護(hù)效果好，不論什么材料，均弧焊，由于惰性氣體保護(hù)效果好，不論什么材料，均易獲得優(yōu)質(zhì)接頭，但一般電弧焊就不一定了。當(dāng)焊接易獲得優(yōu)質(zhì)接頭，但一般電弧焊就不一定了。當(dāng)焊接方法相同，而采用不同的焊接工藝措施和規(guī)范參數(shù)時(shí)，方法相同，而采用不同的焊接工藝措施和規(guī)范參數(shù)時(shí)，所獲得的接頭質(zhì)量也會(huì)有很大差別。例如焊接線能量所獲得的接頭質(zhì)量也會(huì)有很大差別。例如焊接線能量的大小，焊前預(yù)熱與不預(yù)熱，焊接材料的不同等，都的大小，焊前預(yù)熱與不預(yù)熱，焊接材料的不同等，都對(duì)接頭的質(zhì)量有重要影響。對(duì)接頭的質(zhì)量有重要影響。 焊件的結(jié)構(gòu)焊件的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)主

6、要表現(xiàn)在剛度或拘束度的結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在剛度或拘束度的大小。結(jié)構(gòu)的剛度或拘束度大，焊接中產(chǎn)生的應(yīng)力就大小。結(jié)構(gòu)的剛度或拘束度大，焊接中產(chǎn)生的應(yīng)力就大，對(duì)于高強(qiáng)度易淬鋼的防裂不利。所以在材料與焊大，對(duì)于高強(qiáng)度易淬鋼的防裂不利。所以在材料與焊接工藝相同時(shí)，大厚件的焊接難度通常更大些。接工藝相同時(shí)，大厚件的焊接難度通常更大些。 5第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 焊件的使用條件焊件的使用條件 使用條件主要是溫度、載使用條件主要是溫度、載荷性質(zhì)和介質(zhì)的腐蝕性等。例如含氯化物介質(zhì)易使荷性質(zhì)和介質(zhì)的腐蝕性等。例如含氯化物介質(zhì)易使奧氏體不銹鋼焊接接頭產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破壞；低溫環(huán)奧氏體不

7、銹鋼焊接接頭產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破壞；低溫環(huán)境會(huì)使接頭的韌性顯著降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高等。境會(huì)使接頭的韌性顯著降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高等。 5.1.2 5.1.2 工藝焊接性的評(píng)定方法工藝焊接性的評(píng)定方法 工藝焊接性評(píng)定幾乎全部是針對(duì)焊接生產(chǎn)中出工藝焊接性評(píng)定幾乎全部是針對(duì)焊接生產(chǎn)中出現(xiàn)的裂紋問題進(jìn)行設(shè)計(jì)的。因此我們僅介紹裂紋的現(xiàn)的裂紋問題進(jìn)行設(shè)計(jì)的。因此我們僅介紹裂紋的工藝焊接性評(píng)定方法。工藝焊接性評(píng)定通常是采用工藝焊接性評(píng)定方法。工藝焊接性評(píng)定通常是采用估算法估算法和和試驗(yàn)法試驗(yàn)法進(jìn)行。對(duì)于實(shí)際承壓過程設(shè)備焊接進(jìn)行。對(duì)于實(shí)際承壓過程設(shè)備焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)特別重視試驗(yàn)法。估算法多作為試驗(yàn)法之結(jié)構(gòu)，應(yīng)特別重視

8、試驗(yàn)法。估算法多作為試驗(yàn)法之前的初步評(píng)估或選擇試驗(yàn)方法的參考，前的初步評(píng)估或選擇試驗(yàn)方法的參考，最后評(píng)定必最后評(píng)定必須以試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)。須以試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)。6第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 (1)(1)裂紋敏感性估計(jì)法裂紋敏感性估計(jì)法 碳當(dāng)量法碳當(dāng)量法 這是一種根據(jù)化學(xué)成分對(duì)鋼材焊接這是一種根據(jù)化學(xué)成分對(duì)鋼材焊接熱影響區(qū)淬硬性的影響程度，評(píng)價(jià)鋼材產(chǎn)生冷裂紋的熱影響區(qū)淬硬性的影響程度，評(píng)價(jià)鋼材產(chǎn)生冷裂紋的傾向或脆化傾向的方法。由于碳對(duì)產(chǎn)生冷裂紋的影響傾向或脆化傾向的方法。由于碳對(duì)產(chǎn)生冷裂紋的影響最大，故把其他合金元素對(duì)裂紋的影響折算成相當(dāng)?shù)淖畲?，故把其他合金元素?duì)

9、裂紋的影響折算成相當(dāng)?shù)奶己浚瑏硖己?，來估?jì)鋼材的焊接性估計(jì)鋼材的焊接性。碳當(dāng)量的計(jì)算式繁多，。碳當(dāng)量的計(jì)算式繁多，其適用鋼種和條件均有各自的局限性，應(yīng)予注意。對(duì)其適用鋼種和條件均有各自的局限性，應(yīng)予注意。對(duì)于碳鋼和低合鋼，國(guó)際焊接學(xué)會(huì)推薦的，適用于于碳鋼和低合鋼，國(guó)際焊接學(xué)會(huì)推薦的，適用于b500600MPa的非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度高碳當(dāng)量的公式為的非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度高碳當(dāng)量的公式為7第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)： 當(dāng)當(dāng)Ce0.6時(shí)，淬硬傾向強(qiáng)，易產(chǎn)生冷裂紋，應(yīng)時(shí)，淬硬傾向強(qiáng)，易產(chǎn)生冷裂紋，應(yīng)采取較高的預(yù)熱溫度和嚴(yán)格的工藝措施，屬焊接性差采取較高的預(yù)熱

10、溫度和嚴(yán)格的工藝措施，屬焊接性差或不好。或不好。8第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 冷裂紋敏感性指數(shù)法冷裂紋敏感性指數(shù)法 碳當(dāng)量法只考慮了鋼材碳當(dāng)量法只考慮了鋼材的化學(xué)成分，沒有考慮板厚及焊縫含氫量等對(duì)冷裂紋的化學(xué)成分，沒有考慮板厚及焊縫含氫量等對(duì)冷裂紋的影響。為此，有人對(duì)二百多種鋼材進(jìn)行了大量的試的影響。為此，有人對(duì)二百多種鋼材進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，求出鋼材焊接冷裂紋敏感指數(shù)驗(yàn)，求出鋼材焊接冷裂紋敏感指數(shù)Pc為為 其中，其中，h為板厚，為板厚，mm；H為焊縫金屑中擴(kuò)散氫含量，為焊縫金屑中擴(kuò)散氫含量，10-2Lkg Pc的適用范圍：的適用范圍： C 0.070.22；

11、Si 00.60；Mo 0.41.4；Cu 00.5；Ni 01.2；Cr 00.7；V 00.12；Nb 00.04；Ti 00.05；B 00.005；h 1950mm；H:1.05.0 mL100g。 9第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 用用Pc值估價(jià)鋼材的冷裂紋傾向比值估價(jià)鋼材的冷裂紋傾向比Ce全面。通過試全面。通過試驗(yàn)還得出了在斜驗(yàn)還得出了在斜Y坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)時(shí)，為防止冷裂坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)時(shí)，為防止冷裂紋所需的最低預(yù)熱溫度紋所需的最低預(yù)熱溫度Tp為為 (2)(2)焊接性的抗裂性試驗(yàn)焊接性的抗裂性試驗(yàn) 抗裂性試驗(yàn)可用來確定母材及熱影響區(qū)的裂紋傾抗裂性試驗(yàn)

12、可用來確定母材及熱影響區(qū)的裂紋傾向，達(dá)到正確選擇母材及焊接材料的目的，它也可以向，達(dá)到正確選擇母材及焊接材料的目的，它也可以用來選擇正確的焊接方法和工藝措施用來選擇正確的焊接方法和工藝措施?？沽言囼?yàn)對(duì)研?？沽言囼?yàn)對(duì)研究裂紋產(chǎn)生的機(jī)理及影響因素也很重要，所以常常成究裂紋產(chǎn)生的機(jī)理及影響因素也很重要，所以常常成為科學(xué)研究的重要手段。我國(guó)于為科學(xué)研究的重要手段。我國(guó)于1984年頒布了焊接性年頒布了焊接性試驗(yàn)方法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4675，其中規(guī)定了，其中規(guī)定了5種國(guó)際通種國(guó)際通用的試驗(yàn)方法。用的試驗(yàn)方法。10第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 斜斜Y Y和直

13、和直Y Y坡口對(duì)接裂坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)紋試驗(yàn) Y形坡口試驗(yàn)，通稱形坡口試驗(yàn)，通稱為為小鐵研法小鐵研法。此法主要試驗(yàn)低。此法主要試驗(yàn)低合金高強(qiáng)度鋼熱影響區(qū)和焊縫合金高強(qiáng)度鋼熱影響區(qū)和焊縫的冷裂傾向，其應(yīng)用十分廣泛。的冷裂傾向，其應(yīng)用十分廣泛。試樣有兩種坡口形式：斜試樣有兩種坡口形式：斜Y坡坡口用于試驗(yàn)?zāi)覆臒嵊绊憛^(qū)的冷口用于試驗(yàn)?zāi)覆臒嵊绊憛^(qū)的冷裂傾向；而直裂傾向；而直Y坡口主要用于坡口主要用于考核焊縫金屬的冷裂紋敏感性?？己撕缚p金屬的冷裂紋敏感性。 斜斜Y坡口對(duì)接抗裂試驗(yàn)，坡口對(duì)接抗裂試驗(yàn)，其試驗(yàn)如圖其試驗(yàn)如圖51所示。用被所示。用被11第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接

14、焊件相同厚度材料制成的試板，兩端先用焊縫固定，焊件相同厚度材料制成的試板，兩端先用焊縫固定，試板之間預(yù)留間隙試板之間預(yù)留間隙23mm，試板中間焊試驗(yàn)焊縫。，試板中間焊試驗(yàn)焊縫。試驗(yàn)焊縫只焊一道焊縫，且兩端不與拘束焊縫接觸。試驗(yàn)焊縫只焊一道焊縫，且兩端不與拘束焊縫接觸。以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范4mm焊條，電流焊條，電流170A，電弧電壓，電弧電壓24V，焊接速度焊接速度150mmmin，在，在3個(gè)試件上重復(fù)試驗(yàn)。由于個(gè)試件上重復(fù)試驗(yàn)。由于兩端固定對(duì)焊縫有拘束作用，其拘束程度往往比實(shí)際兩端固定對(duì)焊縫有拘束作用，其拘束程度往往比實(shí)際結(jié)構(gòu)，如球形容器等長(zhǎng)焊縫還要大，所以結(jié)構(gòu)，如球形容器等長(zhǎng)焊縫還要大，所以

15、一般認(rèn)為只一般認(rèn)為只要裂紋總長(zhǎng)小于焊縫長(zhǎng)度要裂紋總長(zhǎng)小于焊縫長(zhǎng)度2020，在實(shí)際結(jié)構(gòu)中就不致，在實(shí)際結(jié)構(gòu)中就不致發(fā)生裂紋發(fā)生裂紋。 直直Y坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)，如圖坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)，如圖51下剖面所示。由下剖面所示。由于坡口形式改變，裂紋也改變?yōu)閺暮缚p根部尖角處開于坡口形式改變，裂紋也改變?yōu)閺暮缚p根部尖角處開始，并在焊縫中擴(kuò)展，也可能貫穿至表面。這種方法始，并在焊縫中擴(kuò)展，也可能貫穿至表面。這種方法主要用于考核焊縫金屬根部裂紋敏感性主要用于考核焊縫金屬根部裂紋敏感性。 12第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 斜斜Y和直和直Y坡口試驗(yàn)，試樣焊后均要放置坡口試驗(yàn)，試樣焊后均

16、要放置24h后再后再檢測(cè)和解剖。首先用放大鏡或磁粉探傷檢測(cè)表面裂紋檢測(cè)和解剖。首先用放大鏡或磁粉探傷檢測(cè)表面裂紋長(zhǎng)度，然后沿垂直試驗(yàn)焊縫方向取長(zhǎng)度，然后沿垂直試驗(yàn)焊縫方向取5個(gè)橫截面檢查內(nèi)個(gè)橫截面檢查內(nèi)部裂紋。按圖部裂紋。按圖52所示所示(a)、(b)、(c)和下列各式分別和下列各式分別表示焊件的根部裂紋率、表面裂紋率和斷面裂紋率評(píng)表示焊件的根部裂紋率、表面裂紋率和斷面裂紋率評(píng)定時(shí)，以根部裂紋率、定時(shí)，以根部裂紋率、表面裂紋率和斷面裂紋表面裂紋率和斷面裂紋率為標(biāo)準(zhǔn)。如前所述，率為標(biāo)準(zhǔn)。如前所述，只要裂紋總長(zhǎng)小于試驗(yàn)只要裂紋總長(zhǎng)小于試驗(yàn)焊縫長(zhǎng)度的焊縫長(zhǎng)度的20，實(shí)際，實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)一般就不會(huì)產(chǎn)焊接

17、結(jié)構(gòu)一般就不會(huì)產(chǎn)生冷裂紋。生冷裂紋。 13第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 剛性固定對(duì)接試驗(yàn)剛性固定對(duì)接試驗(yàn) 試件尺寸及裝配見圖試件尺寸及裝配見圖53。試驗(yàn)前。試驗(yàn)前,先用角焊縫將試板固定在厚度先用角焊縫將試板固定在厚度50mm底板上。當(dāng)焊接試驗(yàn)焊縫底板上。當(dāng)焊接試驗(yàn)焊縫時(shí)，焊縫承受嚴(yán)重的剛性拘束，所以焊縫金屬的裂紋敏感性很時(shí)，焊縫承受嚴(yán)重的剛性拘束，所以焊縫金屬的裂紋敏感性很強(qiáng)。此法強(qiáng)。此法主要用于測(cè)定焊縫的熱裂紋傾向，也可測(cè)定熱影響區(qū)主要用于測(cè)定焊縫的熱裂紋傾向，也可測(cè)定熱影響區(qū)的冷裂傾向的冷裂傾向。試件固定焊角尺寸。試件固定焊角尺寸K(板厚板厚)，但當(dāng)，但當(dāng)

18、12mm時(shí)，時(shí)，取取K12mm。固定焊縫焊完冷卻至室溫后，方可焊接試驗(yàn)焊縫。固定焊縫焊完冷卻至室溫后，方可焊接試驗(yàn)焊縫。試驗(yàn)焊縫按實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的試驗(yàn)焊縫按實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的焊接規(guī)范，可以單道，也可以多層。焊焊接規(guī)范，可以單道，也可以多層。焊后在室溫放置后在室溫放置24h后進(jìn)行檢驗(yàn)和解剖。后進(jìn)行檢驗(yàn)和解剖。首先檢查焊縫表面有無裂紋，然后從焊首先檢查焊縫表面有無裂紋，然后從焊縫中切出兩塊縫中切出兩塊15mm厚的橫向磨片，進(jìn)厚的橫向磨片，進(jìn)行低倍放大檢驗(yàn)有無裂紋。一般以無裂行低倍放大檢驗(yàn)有無裂紋。一般以無裂紋作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)或測(cè)定裂紋率的大小。紋作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)或測(cè)定裂紋率的大小。14第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材

19、料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 剛性固定法對(duì)焊縫的拘束過于嚴(yán)重，較實(shí)際焊接剛性固定法對(duì)焊縫的拘束過于嚴(yán)重，較實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)受到拘束度大得多，因此不產(chǎn)生裂紋。也就是說，結(jié)構(gòu)受到拘束度大得多，因此不產(chǎn)生裂紋。也就是說，即使在這種試驗(yàn)中出現(xiàn)了裂紋，在實(shí)際生產(chǎn)中焊接時(shí)即使在這種試驗(yàn)中出現(xiàn)了裂紋，在實(shí)際生產(chǎn)中焊接時(shí)也不一定會(huì)發(fā)生裂紋。在分樣試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，要注意這也不一定會(huì)發(fā)生裂紋。在分樣試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，要注意這個(gè)問題。個(gè)問題。 15第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 最高硬度試驗(yàn)最高硬度試驗(yàn) 該法適用于手工電弧焊，是以該法適用于手工電弧焊，是以熱影響區(qū)最高硬度來相對(duì)評(píng)價(jià)冷裂傾向的試

20、驗(yàn)方法。熱影響區(qū)最高硬度來相對(duì)評(píng)價(jià)冷裂傾向的試驗(yàn)方法。對(duì)判斷不同成分的低合金高強(qiáng)度鋼焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生對(duì)判斷不同成分的低合金高強(qiáng)度鋼焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋的傾向有一定的參考價(jià)值。其試件的形狀和尺冷裂紋的傾向有一定的參考價(jià)值。其試件的形狀和尺寸如圖寸如圖5-4所示。所示。 16第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 試件的標(biāo)準(zhǔn)厚度為試件的標(biāo)準(zhǔn)厚度為20mm，若板厚超過，若板厚超過20mm，則須，則須機(jī)械切削加工成機(jī)械切削加工成20mm厚，并保留一個(gè)軋制表面；若厚，并保留一個(gè)軋制表面；若板厚小于板厚小于20mm，則毋須加工。試件可采用氣割下料。，則毋須加工。試件可采用氣割下料

21、。GB4675中規(guī)定有兩種試件，而中規(guī)定有兩種試件，而1號(hào)試件號(hào)試件LXB200mmX 75mm，在室溫下焊接；，在室溫下焊接；2號(hào)試件號(hào)試件LXB200mmX150mm，在預(yù)熱條件下焊接。試驗(yàn)焊道均在，在預(yù)熱條件下焊接。試驗(yàn)焊道均在軋制表面的中心線上，長(zhǎng)為軋制表面的中心線上，長(zhǎng)為(12510)mm。 焊接前應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄈコ嚰砻嬗泻τ诤负附忧皯?yīng)采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄈコ嚰砻嬗泻τ诤附拥乃?、油、鐵銹及過厚的氧化皮。焊條原則上應(yīng)適接的水、油、鐵銹及過厚的氧化皮。焊條原則上應(yīng)適合于所焊的試件，合于所焊的試件，4。焊接時(shí)，在試件兩端要支承架。焊接時(shí)，在試件兩端要支承架空，試件下面要有足夠的空間。焊

22、接規(guī)范原則上空，試件下面要有足夠的空間。焊接規(guī)范原則上17第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接為：焊接電流為：焊接電流(17010)A，焊接速度，焊接速度(15010)mmmin。試。試件焊后在靜止的空氣中自然冷卻，不進(jìn)行任何熱處理。件焊后在靜止的空氣中自然冷卻，不進(jìn)行任何熱處理。 焊后至少要經(jīng)過焊后至少要經(jīng)過12h后才能取測(cè)量硬度的試樣，取后要盡快測(cè)后才能取測(cè)量硬度的試樣，取后要盡快測(cè)試硬度。采用機(jī)械加工方法垂直切割焊縫的中部，然后在此斷試硬度。采用機(jī)械加工方法垂直切割焊縫的中部，然后在此斷面上取硬度的測(cè)量試件。切割時(shí)必須邊冷卻邊加工，以免焊接面上取硬度的測(cè)量試件。

23、切割時(shí)必須邊冷卻邊加工，以免焊接熱影響區(qū)的硬度因斷面溫度升高而降低。硬度測(cè)量試樣的檢測(cè)熱影響區(qū)的硬度因斷面溫度升高而降低。硬度測(cè)量試樣的檢測(cè)面經(jīng)研磨后，再加以腐蝕，然后如圖面經(jīng)研磨后，再加以腐蝕，然后如圖55所示，劃一條既切于所示，劃一條既切于熔合線底部切點(diǎn)熔合線底部切點(diǎn)O，又平行于試板軋制表面的直線。在此直線，又平行于試板軋制表面的直線。在此直線上每隔上每隔05mm進(jìn)行室溫下載荷為進(jìn)行室溫下載荷為100N的維氏硬度測(cè)定。切點(diǎn)的維氏硬度測(cè)定。切點(diǎn)O及兩側(cè)各及兩側(cè)各7個(gè)點(diǎn)以上作為硬度測(cè)定點(diǎn)。若最高硬度超過個(gè)點(diǎn)以上作為硬度測(cè)定點(diǎn)。若最高硬度超過HV350，就要考慮預(yù)熱或焊后熱處理。但對(duì)于低碳調(diào)質(zhì)合

24、鋼來，就要考慮預(yù)熱或焊后熱處理。但對(duì)于低碳調(diào)質(zhì)合鋼來說，最高硬度大于說，最高硬度大于HV350也不一定產(chǎn)生冷裂紋，因?yàn)榈吞捡R氏也不一定產(chǎn)生冷裂紋，因?yàn)榈吞捡R氏體的韌性較好。故有人主張將最高硬度放寬至體的韌性較好。故有人主張將最高硬度放寬至HV400。對(duì)不同。對(duì)不同材料的試驗(yàn)結(jié)果要正確判斷，區(qū)別對(duì)待。材料的試驗(yàn)結(jié)果要正確判斷，區(qū)別對(duì)待。 18第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接5 52 2 低、中碳鋼的焊接低、中碳鋼的焊接5 52 21 1 低碳鋼的焊接低碳鋼的焊接 (1)(1)承壓殼體常用鋼號(hào)及其焊接性承壓殼體常用鋼號(hào)及其焊接性 鍋爐、壓力容器等焊制受壓殼體，我國(guó)規(guī)定

25、必須采用含碳鍋爐、壓力容器等焊制受壓殼體，我國(guó)規(guī)定必須采用含碳量量0.25的低碳鋼，常用的有的低碳鋼，常用的有Q235B、C、20R、20g等。等。這類鋼由于含碳量低，且無添加其他合金元素，鋼材本身又有這類鋼由于含碳量低，且無添加其他合金元素，鋼材本身又有良好的塑性，沒有淬硬傾向，故其焊接性極好。一般焊接時(shí)不良好的塑性，沒有淬硬傾向，故其焊接性極好。一般焊接時(shí)不需要采取特殊工藝措施，焊后也不需要進(jìn)行熱處理，且各種焊需要采取特殊工藝措施，焊后也不需要進(jìn)行熱處理，且各種焊接方法都適用。但是仍然應(yīng)該注意：焊接接頭應(yīng)保證等強(qiáng)；焊接方法都適用。但是仍然應(yīng)該注意：焊接接頭應(yīng)保證等強(qiáng)；焊縫中不應(yīng)有超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)

26、定的氣孔、夾渣等缺陷。在冬天縫中不應(yīng)有超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的氣孔、夾渣等缺陷。在冬天(010)焊接焊接1232mm的低碳鋼板，尤其是用不同類型焊條對(duì)的低碳鋼板，尤其是用不同類型焊條對(duì)不同板厚作手工堆焊或不同板厚作手工堆焊或T形角焊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同程度的微裂紋。形角焊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同程度的微裂紋。用鈦鐵礦焊條焊厚度超過用鈦鐵礦焊條焊厚度超過12mm的角焊接頭時(shí)就會(huì)產(chǎn)生這種裂的角焊接頭時(shí)就會(huì)產(chǎn)生這種裂紋；用低氫焊條焊厚度超過紋；用低氫焊條焊厚度超過32mm的的500MPa強(qiáng)度鋼角焊縫時(shí)，強(qiáng)度鋼角焊縫時(shí)，焊縫中也會(huì)產(chǎn)生微裂紋。焊縫中也會(huì)產(chǎn)生微裂紋。 19第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的

27、焊接 當(dāng)焊接線能量過大時(shí)，熱影響區(qū)粗晶區(qū)的晶?？僧?dāng)焊接線能量過大時(shí)，熱影響區(qū)粗晶區(qū)的晶?？赡軙?huì)過于粗大，甚至產(chǎn)生魏氏體組織，使沖擊韌性降能會(huì)過于粗大，甚至產(chǎn)生魏氏體組織，使沖擊韌性降低。低。 近年來，在鍋爐制造中發(fā)現(xiàn)，中等厚度近年來，在鍋爐制造中發(fā)現(xiàn)，中等厚度20g板的板的埋弧焊時(shí)，焊后冷彎試驗(yàn)通不過，且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)鋼中埋弧焊時(shí)，焊后冷彎試驗(yàn)通不過，且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)鋼中C、S、P都偏上限時(shí)，就容易冷彎通不過。若按新標(biāo)都偏上限時(shí)，就容易冷彎通不過。若按新標(biāo)準(zhǔn)選用鋼材，則能克服準(zhǔn)選用鋼材，則能克服C、S、P都偏高的現(xiàn)象，都偏高的現(xiàn)象，20g埋弧焊可望能通過冷彎試驗(yàn)。大于埋弧焊可望能通過冷彎試驗(yàn)。大于30

28、mm的厚板殼體的厚板殼體制造，往往需要用電渣焊來完成焊接工作。由于電渣制造，往往需要用電渣焊來完成焊接工作。由于電渣焊的焊縫有極明顯的鑄造組織，粗大柱狀晶，所以焊焊的焊縫有極明顯的鑄造組織，粗大柱狀晶，所以焊后要進(jìn)行正火處理。因此，盡管我們說低碳鋼焊接性后要進(jìn)行正火處理。因此，盡管我們說低碳鋼焊接性極好，而對(duì)于實(shí)際結(jié)構(gòu)，還要按具體情況具體分析處極好，而對(duì)于實(shí)際結(jié)構(gòu)，還要按具體情況具體分析處理。理。 20第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 (2)(2)焊接工藝要點(diǎn)焊接工藝要點(diǎn) 焊接方法與焊接材料焊接方法與焊接材料 過程設(shè)備制造中，焊接過程設(shè)備制造中，焊接低碳鋼廣泛采用

29、的焊接方法是手工電弧焊、埋弧自動(dòng)低碳鋼廣泛采用的焊接方法是手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、焊、C02氣體保護(hù)焊，電渣焊的應(yīng)用亦較多。為保證氣體保護(hù)焊，電渣焊的應(yīng)用亦較多。為保證焊接質(zhì)量，不少打底焊采用氬弧焊。焊接質(zhì)量，不少打底焊采用氬弧焊。 焊接材料按等強(qiáng)度原則確定焊接材料按等強(qiáng)度原則確定。手工電弧焊用焊條。手工電弧焊用焊條一般采用一般采用J42級(jí)，強(qiáng)度較高母材也有采用級(jí)，強(qiáng)度較高母材也有采用J50級(jí)的。級(jí)的。對(duì)于二、三類壓力容器或鍋爐受壓殼體以及承受沖擊對(duì)于二、三類壓力容器或鍋爐受壓殼體以及承受沖擊載荷的均要求采用堿性低氫型藥皮焊條，而一類容器載荷的均要求采用堿性低氫型藥皮焊條，而一類容器或一般結(jié)構(gòu)

30、，可采用酸性藥皮焊條。或一般結(jié)構(gòu)，可采用酸性藥皮焊條。 埋弧自動(dòng)焊時(shí)，焊劑多采用埋弧自動(dòng)焊時(shí)，焊劑多采用HJ431，焊絲視具體，焊絲視具體鋼號(hào)有所區(qū)別：鋼號(hào)有所區(qū)別：Q235、10鋼等多采用鋼等多采用H08A；而；而20R、20g、20鋼多采用鋼多采用H08MnA。 21第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 電渣焊時(shí)，由于焊劑的更新少，若仍按埋弧焊選電渣焊時(shí)，由于焊劑的更新少，若仍按埋弧焊選用用H08A焊絲，與高焊絲，與高M(jìn)n高高Si焊劑配合，則焊縫金屬中焊劑配合，則焊縫金屬中的的Mn、Si元素會(huì)不足，特別是母材和焊絲中原有的元素會(huì)不足，特別是母材和焊絲中原有的Mn還

31、會(huì)燒損。故低碳鋼電渣焊時(shí)，往往選用中還會(huì)燒損。故低碳鋼電渣焊時(shí)，往往選用中Mn高高Si中中F熔煉焊劑熔煉焊劑HJ360與與10Mn2或或H10MnSi焊絲配合。焊絲配合。也可用也可用HJ43l與與H10MnSi配合。配合。 含碳量含碳量0.24或大厚件時(shí)注意防熱裂紋和冷或大厚件時(shí)注意防熱裂紋和冷裂紋。裂紋。 預(yù)熱及熱處理要求預(yù)熱及熱處理要求 僅在板厚大或施焊環(huán)境溫僅在板厚大或施焊環(huán)境溫度過低時(shí)才要求進(jìn)行適當(dāng)預(yù)熱。在板厚小于度過低時(shí)才要求進(jìn)行適當(dāng)預(yù)熱。在板厚小于100mm時(shí)，時(shí)，其預(yù)熱溫度一般不大于其預(yù)熱溫度一般不大于100。對(duì)于盛裝具有應(yīng)力腐。對(duì)于盛裝具有應(yīng)力腐蝕介質(zhì)或板厚大于蝕介質(zhì)或板厚大于

32、34mm的殼體，要求焊后進(jìn)行的殼體，要求焊后進(jìn)行22第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接600650的消除應(yīng)力熱處理。若焊前預(yù)熱溫度不的消除應(yīng)力熱處理。若焊前預(yù)熱溫度不低于低于100，則焊后熱處理厚度可放寬至板厚大于，則焊后熱處理厚度可放寬至板厚大于38mm。 (3)(3)低碳鋼在低溫時(shí)的焊接低碳鋼在低溫時(shí)的焊接 在嚴(yán)寒冬天或類似的氣溫條件下焊接低碳鋼結(jié)構(gòu)，在嚴(yán)寒冬天或類似的氣溫條件下焊接低碳鋼結(jié)構(gòu)，焊接接頭冷卻速度快，從而裂紋傾向增大，特別是焊焊接接頭冷卻速度快，從而裂紋傾向增大，特別是焊接大厚度或大剛度結(jié)構(gòu)更是如此。其中，多層焊接的接大厚度或大剛度結(jié)構(gòu)更是如此。其

33、中，多層焊接的第一道焊縫開裂傾向又比其他大。為避免裂紋，可以第一道焊縫開裂傾向又比其他大。為避免裂紋，可以采取以下措施。采取以下措施。 焊前預(yù)熱，焊時(shí)保持層間溫度。承壓殼體及管焊前預(yù)熱，焊時(shí)保持層間溫度。承壓殼體及管道低碳鋼低溫環(huán)境焊前預(yù)熱溫度如表道低碳鋼低溫環(huán)境焊前預(yù)熱溫度如表51所示。所示。23第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 采用低氫或超低氫焊接材料。采用低氫或超低氫焊接材料。 點(diǎn)固焊時(shí)加大電流，減慢焊速，適當(dāng)增大點(diǎn)固點(diǎn)固焊時(shí)加大電流，減慢焊速，適當(dāng)增大點(diǎn)固焊縫截面和長(zhǎng)度，必要時(shí)施加預(yù)熱。焊縫截面和長(zhǎng)度，必要時(shí)施加預(yù)熱。 整條焊縫連續(xù)焊完，盡量避免中斷：不在

34、坡口整條焊縫連續(xù)焊完，盡量避免中斷：不在坡口以外的母材上打弧，滅弧時(shí)弧坑要填滿。以外的母材上打弧，滅弧時(shí)弧坑要填滿。 24第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接5 52 22 2 中碳鋼的焊接中碳鋼的焊接 含碳量含碳量0.25一一0.6時(shí)為中碳鋼，常用的鋼有時(shí)為中碳鋼，常用的鋼有35、40、45、Q275等。焊制承壓殼體，我國(guó)不允許采用中碳鋼。一般中碳等。焊制承壓殼體，我國(guó)不允許采用中碳鋼。一般中碳鋼是作為鍛件或熱壓件用于制造各種齒輪、緊固件或軸類的，鋼是作為鍛件或熱壓件用于制造各種齒輪、緊固件或軸類的，也有的以鋼板、型材的形式供貨。過程設(shè)備中，有些承載運(yùn)動(dòng)也有的以鋼板

35、、型材的形式供貨。過程設(shè)備中，有些承載運(yùn)動(dòng)元件采用中碳鋼，這類零件在加大尺寸或損壞后修復(fù)，往往采元件采用中碳鋼，這類零件在加大尺寸或損壞后修復(fù)，往往采用焊接。用焊接。 (1)(1)中碳鋼的焊接性中碳鋼的焊接性 隨著含碳量的增加，中碳鋼的焊接性逐漸變差。如果含碳隨著含碳量的增加，中碳鋼的焊接性逐漸變差。如果含碳量量0.50左右而仍按焊接低碳鋼常用的工藝施焊，則熱影響區(qū)左右而仍按焊接低碳鋼常用的工藝施焊，則熱影響區(qū)可能產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，易產(chǎn)生冷裂紋。當(dāng)焊接材料和焊可能產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，易產(chǎn)生冷裂紋。當(dāng)焊接材料和焊接過程控制不好時(shí)，甚至焊縫也如此。但當(dāng)含碳量接過程控制不好時(shí)，甚至焊縫也如此。

36、但當(dāng)含碳量0.30，且含錳量不高時(shí)，則焊接性良好。且含錳量不高時(shí)，則焊接性良好。25第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 焊接時(shí)，相當(dāng)數(shù)量母材會(huì)熔化進(jìn)入焊縫，使其含焊接時(shí)，相當(dāng)數(shù)量母材會(huì)熔化進(jìn)入焊縫，使其含碳量增高，容易產(chǎn)生焊縫熱裂紋，特別是硫等雜質(zhì)控碳量增高，容易產(chǎn)生焊縫熱裂紋，特別是硫等雜質(zhì)控制不嚴(yán)時(shí)，更易顯示出來。這種熱裂紋在弧坑處更為制不嚴(yán)時(shí)，更易顯示出來。這種熱裂紋在弧坑處更為敏感。此外，由于含碳量增高，氣孔敏感性也增大。敏感。此外，由于含碳量增高，氣孔敏感性也增大。 (2)(2)中碳鋼的焊接工藝要點(diǎn)中碳鋼的焊接工藝要點(diǎn) 焊接方法與焊接材料焊接方法與焊接材料

37、 中碳鋼一般采用手工電弧焊接，中碳鋼一般采用手工電弧焊接，并采用強(qiáng)度相當(dāng)?shù)牡蜌湫秃笚l。低氫焊條具有較好的脫硫脫氫并采用強(qiáng)度相當(dāng)?shù)牡蜌湫秃笚l。低氫焊條具有較好的脫硫脫氫能力，熔敷金屬塑性和韌性良好，所以，無論對(duì)熱裂紋或氫致能力，熔敷金屬塑性和韌性良好，所以，無論對(duì)熱裂紋或氫致冷裂紋來說，抗裂性都較高。特殊情況下，亦可采用鉻鎳不銹冷裂紋來說，抗裂性都較高。特殊情況下，亦可采用鉻鎳不銹鋼焊條焊接。這時(shí)不需預(yù)熱，而焊縫為奧氏體金屬塑性良好，鋼焊條焊接。這時(shí)不需預(yù)熱，而焊縫為奧氏體金屬塑性良好，可以減少焊接接頭應(yīng)力，避免熱影響區(qū)冷裂紋產(chǎn)生。用于中碳可以減少焊接接頭應(yīng)力，避免熱影響區(qū)冷裂紋產(chǎn)生。用于中碳鋼

38、焊接的鉻鎳不銹鋼焊條牌號(hào)有奧鋼焊接的鉻鎳不銹鋼焊條牌號(hào)有奧102、奧、奧107、奧、奧302、奧、奧307、奧、奧402、奧、奧407等。等。 26第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 大多焊前必須預(yù)熱，且預(yù)熱溫度隨碳含量或板厚增加而大多焊前必須預(yù)熱，且預(yù)熱溫度隨碳含量或板厚增加而升高。升高。通常，通常，35和和45鋼預(yù)熱溫度可為鋼預(yù)熱溫度可為150250，含碳量，含碳量再高，或厚度大，或剛性大，則預(yù)熱溫度可在再高，或厚度大，或剛性大，則預(yù)熱溫度可在250400。 焊后最好立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，焊后最好立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，特別是大厚度工件、特別是大厚度工件、大剛

39、性結(jié)構(gòu)和嚴(yán)厲條件下大剛性結(jié)構(gòu)和嚴(yán)厲條件下(例如載荷或沖擊載荷例如載荷或沖擊載荷)工作的工件更工作的工件更如此。消除應(yīng)力回火溫度一般為如此。消除應(yīng)力回火溫度一般為600650。如果不可能立。如果不可能立即消除應(yīng)力，也應(yīng)當(dāng)后熱，以便擴(kuò)散氫逸出。后熱溫度不一即消除應(yīng)力，也應(yīng)當(dāng)后熱，以便擴(kuò)散氫逸出。后熱溫度不一定與預(yù)熱溫度相同，視具體情況而定。后熱保溫時(shí)間大約每定與預(yù)熱溫度相同，視具體情況而定。后熱保溫時(shí)間大約每10mm厚度為厚度為1h左右。左右。 對(duì)接焊時(shí)要特別注意焊好第一層，因?yàn)樵谄驴诟?，焊?duì)接焊時(shí)要特別注意焊好第一層，因?yàn)樵谄驴诟?，焊縫的熔合比高，使焊縫的含碳量增高，裂紋傾向大。如有可縫的熔

40、合比高，使焊縫的含碳量增高，裂紋傾向大。如有可能，宜開能，宜開U形坡口，用小直徑焊條小工藝參數(shù)焊接。形坡口，用小直徑焊條小工藝參數(shù)焊接。27第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 5 53 3 普通低合金鋼的焊接普通低合金鋼的焊接 普通低合金鋼，簡(jiǎn)稱普低鋼。因?yàn)檫@類鋼是在普普通低合金鋼，簡(jiǎn)稱普低鋼。因?yàn)檫@類鋼是在普通低碳鋼基礎(chǔ)上，添加少量合金元素而通低碳鋼基礎(chǔ)上，添加少量合金元素而 使強(qiáng)度提高使強(qiáng)度提高的鋼，所以稱為普通低合金鋼。凡屈服極限的鋼，所以稱為普通低合金鋼。凡屈服極限s 294MPa的鋼，均稱為高強(qiáng)度鋼。普低鋼均屬此類，的鋼，均稱為高強(qiáng)度鋼。普低鋼均屬此類，故

41、又稱普通低合金高強(qiáng)度鋼。這類鋼與通常所說的低故又稱普通低合金高強(qiáng)度鋼。這類鋼與通常所說的低合金鋼有所不同，其所添加合金元素的種類和數(shù)量主合金鋼有所不同，其所添加合金元素的種類和數(shù)量主要是為了提高鋼的強(qiáng)度。同時(shí)為保證具有良好的塑性要是為了提高鋼的強(qiáng)度。同時(shí)為保證具有良好的塑性與焊接性，其含碳量均較低，大多為與焊接性，其含碳量均較低，大多為0.2左右。普左右。普低鋼廣泛用于承壓設(shè)備的制造，與低碳鋼相比，可以低鋼廣泛用于承壓設(shè)備的制造，與低碳鋼相比，可以節(jié)省鋼材，減輕設(shè)備質(zhì)量，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。節(jié)省鋼材，減輕設(shè)備質(zhì)量，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。 28第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的

42、焊接 5 53 31 1 普低鋼的分類與強(qiáng)化原理普低鋼的分類與強(qiáng)化原理普低鋼分為普低鋼分為熱軋、正火和調(diào)質(zhì)鋼熱軋、正火和調(diào)質(zhì)鋼三類。三類。 (1)(1)熱軋鋼熱軋鋼 這類鋼大多以熱軋狀態(tài)供貨和應(yīng)用，其屈服極限這類鋼大多以熱軋狀態(tài)供貨和應(yīng)用，其屈服極限為為294392MPa，典型鋼號(hào)有，典型鋼號(hào)有16MnR和和15MnVR等。等。主要通過加入合金元素主要通過加入合金元素Mn、Si進(jìn)行固溶強(qiáng)化，使其強(qiáng)進(jìn)行固溶強(qiáng)化，使其強(qiáng)度得以提高。其度得以提高。其Mn含量含量1.6，大于此值，塑性、，大于此值，塑性、韌性偏低；韌性偏低；Si0.55，大于此值，對(duì)韌性和脆性轉(zhuǎn)，大于此值，對(duì)韌性和脆性轉(zhuǎn)變溫度均不利。

43、變溫度均不利。15MnV是在是在16MnR基礎(chǔ)上加入基礎(chǔ)上加入0.040.12的的V，起細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化作用，故其，起細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化作用，故其強(qiáng)度較強(qiáng)度較16MnR高一個(gè)檔次。但高一個(gè)檔次。但15MnVR在熱軋態(tài)時(shí)性在熱軋態(tài)時(shí)性能有波動(dòng)，經(jīng)正火處理后可以獲得更高的塑性和韌性，能有波動(dòng)，經(jīng)正火處理后可以獲得更高的塑性和韌性，故故15MnVR在正火后使用更為合理。在正火后使用更為合理。 29第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 (2)(2)正火鋼正火鋼 這類鋼以正火態(tài)或正火這類鋼以正火態(tài)或正火+回火態(tài)供貨和使用，其屈回火態(tài)供貨和使用，其屈服極限為服極限為392490

44、MPa，典型鋼號(hào)有，典型鋼號(hào)有15MnTi、15MnVNR和和18MnMoNbR等。這類鋼是在熱軋鋼進(jìn)等。這類鋼是在熱軋鋼進(jìn)行行Mn、Si固溶強(qiáng)化的基礎(chǔ)上，再加入少量固溶強(qiáng)化的基礎(chǔ)上，再加入少量V、Nb、Ti、Mo，N等元素，形成碳化物或氮化物，起沉淀強(qiáng)化作等元素，形成碳化物或氮化物，起沉淀強(qiáng)化作用。通過正火使生成的碳化物或氮化物以細(xì)小質(zhì)點(diǎn)從用。通過正火使生成的碳化物或氮化物以細(xì)小質(zhì)點(diǎn)從固溶體中沉淀析出，彌散分布于晶內(nèi)和晶界，同時(shí)細(xì)固溶體中沉淀析出，彌散分布于晶內(nèi)和晶界，同時(shí)細(xì)化了晶粒，從而有效地提高了強(qiáng)度和韌性。若是熱軋化了晶粒，從而有效地提高了強(qiáng)度和韌性。若是熱軋態(tài)，碳化物和氮化物不能分析

45、出，也不能均勻彌散分態(tài)，碳化物和氮化物不能分析出，也不能均勻彌散分布，鋼的韌性差。例如板厚為布，鋼的韌性差。例如板厚為18mm的的15MnTi，在熱，在熱軋態(tài)時(shí)其室溫沖擊韌性為軋態(tài)時(shí)其室溫沖擊韌性為23.5Jcm2；經(jīng)；經(jīng)910正火正火處理后，其室溫沖擊韌性到提高至處理后，其室溫沖擊韌性到提高至108Jcmz。30第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 應(yīng)當(dāng)注意，這類鋼中的含應(yīng)當(dāng)注意，這類鋼中的含Mo鋼，如鋼，如18MnMoNbR，正火后應(yīng)進(jìn)行回火。因?yàn)檎鹄鋮s速度快，得到的組正火后應(yīng)進(jìn)行回火。因?yàn)檎鹄鋮s速度快，得到的組織是上貝氏體和少量鐵素體。上貝氏體韌性差，必須織

46、是上貝氏體和少量鐵素體。上貝氏體韌性差，必須通過回火才能使韌性和塑性得到改善。通過回火才能使韌性和塑性得到改善。 (3)(3)低碳調(diào)質(zhì)鋼低碳調(diào)質(zhì)鋼 正火鋼是通過沉淀析出和細(xì)化晶粒來提高強(qiáng)度并正火鋼是通過沉淀析出和細(xì)化晶粒來提高強(qiáng)度并保證韌性符合要求的。強(qiáng)度越高，加入的合金元素就保證韌性符合要求的。強(qiáng)度越高，加入的合金元素就越多。但當(dāng)合金元素的含量達(dá)到一定范圍后，鋼的塑越多。但當(dāng)合金元素的含量達(dá)到一定范圍后，鋼的塑性和韌性會(huì)嚴(yán)重惡化，因此正火鋼所能達(dá)到的最高屈性和韌性會(huì)嚴(yán)重惡化，因此正火鋼所能達(dá)到的最高屈服極限也就是服極限也就是490MPa左右。為此發(fā)展了低碳調(diào)質(zhì)鋼。左右。為此發(fā)展了低碳調(diào)質(zhì)鋼。

47、31第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 調(diào)質(zhì)鋼主要是靠調(diào)質(zhì)熱處理強(qiáng)化。通過調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)鋼主要是靠調(diào)質(zhì)熱處理強(qiáng)化。通過調(diào)質(zhì)處理，可以充分地發(fā)揮合金元素的強(qiáng)化作用，因此在正火鋼可以充分地發(fā)揮合金元素的強(qiáng)化作用，因此在正火鋼的基礎(chǔ)上，只需添加少量合金元素就能通過淬火和回的基礎(chǔ)上，只需添加少量合金元素就能通過淬火和回火來更有效地提高強(qiáng)度并保證韌性?；饋砀行У靥岣邚?qiáng)度并保證韌性。 壓力容器用各類普低鋼的成分和性能如表壓力容器用各類普低鋼的成分和性能如表52和和表表53所示。低碳調(diào)質(zhì)鋼的屈服極限為所示。低碳調(diào)質(zhì)鋼的屈服極限為441980MPa，在調(diào)質(zhì)態(tài)供貨和使用。其特點(diǎn)是含

48、碳量更，在調(diào)質(zhì)態(tài)供貨和使用。其特點(diǎn)是含碳量更低，淬火組織為低碳馬氏體，不僅強(qiáng)度高，并且兼有低，淬火組織為低碳馬氏體，不僅強(qiáng)度高，并且兼有良好的塑性和韌性，可以直接在調(diào)質(zhì)態(tài)進(jìn)行焊接，焊良好的塑性和韌性，可以直接在調(diào)質(zhì)態(tài)進(jìn)行焊接，焊后也不需再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。這類鋼由于強(qiáng)度高，主要后也不需再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。這類鋼由于強(qiáng)度高，主要用于中溫高壓設(shè)備。典型鋼號(hào)有用于中溫高壓設(shè)備。典型鋼號(hào)有14MnMoV、14MnMoNbB等。等。32第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接5.3.2 5.3.2 普低鋼的焊接性普低鋼的焊接性 普低鋼焊接中可能出現(xiàn)的問題，歸納起來主要有普低鋼焊接中可能出現(xiàn)

49、的問題，歸納起來主要有以下幾點(diǎn)。以下幾點(diǎn)。 (1)(1)焊縫金屬中的熱裂紋焊縫金屬中的熱裂紋 普低鋼由于含碳量低，且都含有對(duì)防熱裂紋有利普低鋼由于含碳量低，且都含有對(duì)防熱裂紋有利的的Mn，故這類鋼的熱裂傾向均較小，一般不會(huì)產(chǎn)生熱，故這類鋼的熱裂傾向均較小，一般不會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。但當(dāng)鋼的成分不均，偏析嚴(yán)重而使局部裂紋。但當(dāng)鋼的成分不均，偏析嚴(yán)重而使局部C、S、P含量過高，或焊接材料中含量過高，或焊接材料中S、P雜質(zhì)偏高時(shí)，焊縫金雜質(zhì)偏高時(shí)，焊縫金屬中有可能產(chǎn)生熱裂紋。實(shí)際生產(chǎn)中曾經(jīng)出現(xiàn)過這樣屬中有可能產(chǎn)生熱裂紋。實(shí)際生產(chǎn)中曾經(jīng)出現(xiàn)過這樣的情況，后經(jīng)嚴(yán)格限制的情況，后經(jīng)嚴(yán)格限制S、P才得以防止。含才

50、得以防止。含Nb鋼在鋼在電渣焊時(shí)易出現(xiàn)八字熱裂紋。電渣焊時(shí)易出現(xiàn)八字熱裂紋。33第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 (2)(2)粗晶區(qū)脆化粗晶區(qū)脆化 在熱影響區(qū)被加熱至在熱影響區(qū)被加熱至1100C以上的粗晶區(qū)，是焊以上的粗晶區(qū)，是焊接接頭的薄弱區(qū)。尤其在焊接線能量過大時(shí)，粗晶區(qū)接接頭的薄弱區(qū)。尤其在焊接線能量過大時(shí)，粗晶區(qū)將因晶粒過于粗大或出現(xiàn)魏氏體組織等而韌性降低；將因晶粒過于粗大或出現(xiàn)魏氏體組織等而韌性降低；若焊接線能量過小，粗晶區(qū)中的馬氏體比例增大也若焊接線能量過小，粗晶區(qū)中的馬氏體比例增大也會(huì)使韌性降低，對(duì)于含碳量較高的熱軋鋼尤其明顯。會(huì)使韌性降低，對(duì)于含碳

51、量較高的熱軋鋼尤其明顯。 (3)(3)冷裂紋冷裂紋 主要產(chǎn)生于熱影響區(qū)，在碳當(dāng)量高和板厚大時(shí)，主要產(chǎn)生于熱影響區(qū)，在碳當(dāng)量高和板厚大時(shí)，冷裂紋傾向也大。此時(shí)需要采取降低擴(kuò)散氫含量、預(yù)冷裂紋傾向也大。此時(shí)需要采取降低擴(kuò)散氫含量、預(yù)熱和后熱等措施防止冷裂紋的產(chǎn)生。熱和后熱等措施防止冷裂紋的產(chǎn)生。 34第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 (4)(4)再熱裂紋再熱裂紋 16MnR等熱軋鋼無再熱裂紋傾向，但其他含等熱軋鋼無再熱裂紋傾向，但其他含Mo、V、Nb、Ti等元素的正火或調(diào)質(zhì)鋼，則有再熱裂紋傾等元素的正火或調(diào)質(zhì)鋼，則有再熱裂紋傾向。其中向。其中V的影響最大，同時(shí)含的影響

52、最大，同時(shí)含V、Mo時(shí)更為嚴(yán)重。時(shí)更為嚴(yán)重。這類鋼在焊后熱處理時(shí)應(yīng)避開在再熱裂紋敏感溫度范這類鋼在焊后熱處理時(shí)應(yīng)避開在再熱裂紋敏感溫度范圍內(nèi)加熱。圍內(nèi)加熱。 普低鋼由于品種多、成分和強(qiáng)度差異大，其焊接普低鋼由于品種多、成分和強(qiáng)度差異大，其焊接性差別也大，故上述問題存在的程度也就不同。低強(qiáng)性差別也大，故上述問題存在的程度也就不同。低強(qiáng)度級(jí)的熱軋普低鋼，如度級(jí)的熱軋普低鋼，如16MnR等，其碳當(dāng)量等，其碳當(dāng)量0.40.6,其焊接性較差，淬硬和冷其焊接性較差，淬硬和冷裂傾向較熱軋鋼大，同時(shí)還可能產(chǎn)生再熱裂紋，裂傾向較熱軋鋼大，同時(shí)還可能產(chǎn)生再熱裂紋， 35第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)

53、備用金屬材料的焊接焊接時(shí)多要求在焊接時(shí)多要求在100200下進(jìn)行預(yù)熱，或進(jìn)行后下進(jìn)行預(yù)熱，或進(jìn)行后熱。低碳調(diào)質(zhì)鋼，如熱。低碳調(diào)質(zhì)鋼，如14MnMoNbB等，其碳當(dāng)量等，其碳當(dāng)量06，屬焊接性差的鋼，冷裂、再熱裂傾向均存，屬焊接性差的鋼，冷裂、再熱裂傾向均存在。但由于淬火形成的是低碳馬氏體組織，故其淬硬在。但由于淬火形成的是低碳馬氏體組織，故其淬硬傾向并不比正火鋼大。這類鋼的主要問題是熱影響區(qū)傾向并不比正火鋼大。這類鋼的主要問題是熱影響區(qū)粗晶區(qū)的冷裂紋和韌性下降，以及熱影響區(qū)最高溫度粗晶區(qū)的冷裂紋和韌性下降，以及熱影響區(qū)最高溫度低于低于Ac1，高于調(diào)質(zhì)回火溫度區(qū)域的軟化和強(qiáng)度降低。，高于調(diào)質(zhì)回火

54、溫度區(qū)域的軟化和強(qiáng)度降低。 36第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 5 53 33 3 普低鋼的焊接普低鋼的焊接 (1)(1)普低鋼的焊接工藝要點(diǎn)普低鋼的焊接工藝要點(diǎn) 手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、CO2CO2氣體保護(hù)焊和電渣焊等均氣體保護(hù)焊和電渣焊等均適用于普低鋼的焊接適用于普低鋼的焊接。其中電渣焊，適用于熱軋或正火鋼。其中電渣焊，適用于熱軋或正火鋼30mm以上厚板焊接，且焊后必須進(jìn)行正火處理，以細(xì)化晶粒，以上厚板焊接，且焊后必須進(jìn)行正火處理，以細(xì)化晶粒，提高性能。提高性能。 焊條按等強(qiáng)度原則選擇焊條按等強(qiáng)度原則選擇，大多使用堿性低氫焊條并充分，

55、大多使用堿性低氫焊條并充分烘干，焊前將坡口清理干凈，采用短弧焊。目的在于減少氫的烘干，焊前將坡口清理干凈，采用短弧焊。目的在于減少氫的來源。來源。 采取適當(dāng)?shù)暮附右?guī)范以控制焊接冷卻速度采取適當(dāng)?shù)暮附右?guī)范以控制焊接冷卻速度。既要防止因。既要防止因焊接規(guī)范過小，冷卻速度快，焊接規(guī)范過小，冷卻速度快， 增加熱影響區(qū)淬硬的傾向；也增加熱影響區(qū)淬硬的傾向；也要防止因焊接規(guī)范過大，冷卻速度緩慢，使高溫停留時(shí)間過長(zhǎng)，要防止因焊接規(guī)范過大，冷卻速度緩慢，使高溫停留時(shí)間過長(zhǎng)，晶粒嚴(yán)重長(zhǎng)大。因此，對(duì)于有過熱傾向而又有一定淬硬性的鋼，晶粒嚴(yán)重長(zhǎng)大。因此，對(duì)于有過熱傾向而又有一定淬硬性的鋼，可以用線能量小的規(guī)范，以減

56、少高溫停留時(shí)間，同時(shí)采用預(yù)熱可以用線能量小的規(guī)范，以減少高溫停留時(shí)間，同時(shí)采用預(yù)熱來減少過熱區(qū)的淬硬性來減少過熱區(qū)的淬硬性 37第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 焊前預(yù)熱和焊后低溫消氫處理相配合，防止強(qiáng)度級(jí)別焊前預(yù)熱和焊后低溫消氫處理相配合，防止強(qiáng)度級(jí)別較高的低合金鋼產(chǎn)生冷裂紋。較高的低合金鋼產(chǎn)生冷裂紋。 盡量減小結(jié)構(gòu)的剛性和裝配應(yīng)力。禁止強(qiáng)力組裝，并盡量減小結(jié)構(gòu)的剛性和裝配應(yīng)力。禁止強(qiáng)力組裝，并采用合理的焊接順序。采用合理的焊接順序。 15MnVNR、18MnMbNbR等較高強(qiáng)度正火鋼，焊后等較高強(qiáng)度正火鋼，焊后必須進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，以減小焊接殘余應(yīng)力和改善組

57、織。必須進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，以減小焊接殘余應(yīng)力和改善組織。而其他鋼種是否需焊后熱處理，可按圖樣要求確定。而其他鋼種是否需焊后熱處理，可按圖樣要求確定。 正火和調(diào)質(zhì)鋼均存在熱影響區(qū)淬硬和冷裂傾向，但兩正火和調(diào)質(zhì)鋼均存在熱影響區(qū)淬硬和冷裂傾向，但兩者在工藝措施上卻有所不同；正火鋼采用的線能量較大，預(yù)者在工藝措施上卻有所不同；正火鋼采用的線能量較大，預(yù)熱溫度較高；而調(diào)質(zhì)鋼采用的線能量和預(yù)熱溫度均相對(duì)較低，熱溫度較高；而調(diào)質(zhì)鋼采用的線能量和預(yù)熱溫度均相對(duì)較低，目的是保證調(diào)質(zhì)鋼具有足夠的冷卻速度，以便形成低碳馬氏目的是保證調(diào)質(zhì)鋼具有足夠的冷卻速度，以便形成低碳馬氏體。另外，調(diào)質(zhì)鋼的焊后熱處理溫度必須低于

58、調(diào)質(zhì)時(shí)的回火體。另外，調(diào)質(zhì)鋼的焊后熱處理溫度必須低于調(diào)質(zhì)時(shí)的回火溫度溫度 。38第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 (2)受壓殼體常用普低鋼的焊接受壓殼體常用普低鋼的焊接 普低鋼的強(qiáng)度差別大，由下列幾種鋼的焊接，可以看出不普低鋼的強(qiáng)度差別大，由下列幾種鋼的焊接，可以看出不同強(qiáng)度級(jí)別鋼的焊接性及其工藝的差別。因此，生產(chǎn)中對(duì)這類同強(qiáng)度級(jí)別鋼的焊接性及其工藝的差別。因此，生產(chǎn)中對(duì)這類鋼的焊接，應(yīng)注意具體分析，區(qū)別對(duì)待。鋼的焊接，應(yīng)注意具體分析，區(qū)別對(duì)待。 16MnR鋼的焊接鋼的焊接 該鋼為屈服強(qiáng)度該鋼為屈服強(qiáng)度343MPa級(jí)的鋼，可級(jí)的鋼，可焊性良好。熱影響區(qū)最高硬度一般

59、小于焊性良好。熱影響區(qū)最高硬度一般小于HV300。對(duì)較薄產(chǎn)品的。對(duì)較薄產(chǎn)品的焊接可不預(yù)熱，當(dāng)板厚大于焊接可不預(yù)熱，當(dāng)板厚大于32mm時(shí)，采用時(shí)，采用100150C以上以上的預(yù)熱以防止冷裂的產(chǎn)生。低溫環(huán)境施焊，均需預(yù)熱，其預(yù)熱的預(yù)熱以防止冷裂的產(chǎn)生。低溫環(huán)境施焊，均需預(yù)熱，其預(yù)熱溫度可參見表溫度可參見表86。 16MnR鋼手工電弧焊時(shí)，對(duì)于非重要產(chǎn)品，可使用酸性焊鋼手工電弧焊時(shí)，對(duì)于非重要產(chǎn)品，可使用酸性焊條，如條，如J502、J503。這些焊條工藝性。這些焊條工藝性0自好，操作容易，價(jià)自好，操作容易，價(jià)格便宜。對(duì)于該鋼制造的厚壁容器焊接需選用堿性焊條，如格便宜。對(duì)于該鋼制造的厚壁容器焊接需選用

60、堿性焊條，如 J506、J507，以提高焊接接頭的抗裂性，并獲得良好的塑性，以提高焊接接頭的抗裂性，并獲得良好的塑性和韌性。和韌性。39第五章第五章 過程設(shè)備用金屬材料的焊接過程設(shè)備用金屬材料的焊接 16MnR鋼的埋弧焊鋼的埋弧焊,通常采用工藝性能好、抗氣孔性通常采用工藝性能好、抗氣孔性強(qiáng)的高強(qiáng)的高M(jìn)n高高Si焊劑焊劑,如如HJ430、HJ431、HJ432。用。用于于16MnR鋼埋弧焊的焊絲有鋼埋弧焊的焊絲有H08A、H10MnSi、H08Mn2、H08MnA、H10Mn2、H08MnMoA等，通等，通常根據(jù)板厚和坡口形式的不同來選擇。常見的有以下常根據(jù)板厚和坡口形式的不同來選擇。常見的有以