第一章+異種金屬的焊接性(3)

1、【主要內(nèi)容】【主要內(nèi)容】 焊接的基本理論基礎(chǔ)；焊接的基本理論基礎(chǔ)； 典型弧焊、壓力焊及釬焊的原理、方法及適用場(chǎng)合；典型弧焊、壓力焊及釬焊的原理、方法及適用場(chǎng)合； 常用金屬材料焊接性、焊接工藝要點(diǎn)；常用金屬材料焊接性、焊接工藝要點(diǎn)； 簡單介紹粘接技術(shù)的一些概念、粘接原理、膠粘簡單介紹粘接技術(shù)的一些概念、粘接原理、膠粘劑及膠粘工藝劑及膠粘工藝。 v在長期生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，人們?cè)陂L期生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，人們發(fā)現(xiàn)，某些金屬材料具有良好的性能（較高發(fā)現(xiàn)，某些金屬材料具有良好的性能（較高的強(qiáng)度、塑性和耐蝕性等），是理想的結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、塑性和耐蝕性等），是理想的結(jié)構(gòu)材料，但當(dāng)人們利用這些材料

2、制造焊接結(jié)構(gòu)材料，但當(dāng)人們利用這些材料制造焊接結(jié)構(gòu)時(shí)卻發(fā)現(xiàn)，它們往往會(huì)在焊接結(jié)構(gòu)實(shí)際的應(yīng)時(shí)卻發(fā)現(xiàn)，它們往往會(huì)在焊接結(jié)構(gòu)實(shí)際的應(yīng)用中出現(xiàn)很多問題，這是為什么？用中出現(xiàn)很多問題，這是為什么？ 焊接中焊接中, ,焊接接頭中的各種物理化學(xué)反應(yīng)是焊接接頭中的各種物理化學(xué)反應(yīng)是在溫度和化學(xué)成分都處于極不平衡的特定條件在溫度和化學(xué)成分都處于極不平衡的特定條件下進(jìn)行的，引起兩方面的后果下進(jìn)行的，引起兩方面的后果: : 1.1.在焊接區(qū)內(nèi)在焊接區(qū)內(nèi)產(chǎn)生各種類型的缺陷產(chǎn)生各種類型的缺陷，使焊接接，使焊接接頭喪失其連續(xù)性；頭喪失其連續(xù)性；2.2.即使沒有產(chǎn)生缺陷，也可能即使沒有產(chǎn)生缺陷，也可能降低了某些必要降低了某

3、些必要的性能的性能，影響焊接結(jié)構(gòu)的使用壽命。，影響焊接結(jié)構(gòu)的使用壽命。 因此，因此，單從單從金屬本身固有的基本成分和金屬本身固有的基本成分和性能，還不性能，還不足以判斷足以判斷它在焊接時(shí)出現(xiàn)什它在焊接時(shí)出現(xiàn)什么問題，也不能直接表明焊后接頭性能么問題，也不能直接表明焊后接頭性能是否滿足使用要求。這樣就要求人們從是否滿足使用要求。這樣就要求人們從焊接的角度來分析研究金屬某些特有的焊接的角度來分析研究金屬某些特有的性能性能焊接性焊接性。一、焊接性及其影響因素一、焊接性及其影響因素1 1、金屬焊接性、金屬焊接性定義定義 v金屬是否能適應(yīng)焊接加工而形成完整的、具備一定金屬是否能適應(yīng)焊接加工而形成完整的、

4、具備一定使用性能的焊接接頭的特性使用性能的焊接接頭的特性 含義含義 v金屬在焊接加工中形成完整焊接接頭的能力即金屬金屬在焊接加工中形成完整焊接接頭的能力即金屬對(duì)形成缺陷的敏感性對(duì)形成缺陷的敏感性（結(jié)合性能）（結(jié)合性能） v焊成的接頭在一定的使用條件下可靠運(yùn)行的焊成的接頭在一定的使用條件下可靠運(yùn)行的 能力能力 （使用性能）（使用性能） v評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)： 如果某種金屬采用簡單的焊接工藝就如果某種金屬采用簡單的焊接工藝就可獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭并且具有良好的使用性能或滿可獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭并且具有良好的使用性能或滿足技術(shù)條件的要求，就稱其焊接性好；如果只有采足技術(shù)條件的要求，就稱其焊接性好；如果只有采

5、用特殊的焊接工藝才能不出缺陷，或者焊接熱過程用特殊的焊接工藝才能不出缺陷，或者焊接熱過程會(huì)使接頭熱影響區(qū)性能顯著變壞以至不能滿足使用會(huì)使接頭熱影響區(qū)性能顯著變壞以至不能滿足使用要求，則稱其焊接性差。要求，則稱其焊接性差。 v研究焊接性的目的：研究焊接性的目的：目的在于查明一定的材料在指定的目的在于查明一定的材料在指定的焊接工藝條件下可能出現(xiàn)的問題，以確定焊接工藝的合理性焊接工藝條件下可能出現(xiàn)的問題，以確定焊接工藝的合理性或材料的改進(jìn)方向?；虿牧系母倪M(jìn)方向。 v焊接性焊接性工藝焊接性：工藝焊接性：在一定焊接工藝條件在一定焊接工藝條件下，能否獲得優(yōu)質(zhì)致密、無缺陷的焊下，能否獲得優(yōu)質(zhì)致密、無缺陷的焊

6、接接頭的能力。接接頭的能力。使用焊接性：使用焊接性：焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足某種使用性能的程度。滿足某種使用性能的程度。2 2、焊接性的分類、焊接性的分類（1 1）工藝焊接性的分類）工藝焊接性的分類 對(duì)于熔焊來說，焊接過程一般包括冶金過程和熱過對(duì)于熔焊來說，焊接過程一般包括冶金過程和熱過程這兩個(gè)必不可少的過程。在焊接接頭區(qū)域，冶金程這兩個(gè)必不可少的過程。在焊接接頭區(qū)域，冶金過程主要影響焊縫金屬的組織和性能，而熱過程主過程主要影響焊縫金屬的組織和性能，而熱過程主要影響熱影響區(qū)的組織和性能。要影響熱影響區(qū)的組織和性能。v熱焊接性熱焊接性 在焊接過程條件下，焊接熱循環(huán)對(duì)在焊接過程條件

7、下，焊接熱循環(huán)對(duì)HAZHAZ組織性能組織性能及產(chǎn)生缺陷的影響程度及產(chǎn)生缺陷的影響程度 評(píng)定被焊金屬對(duì)熱的敏感性，主要與被焊材質(zhì)評(píng)定被焊金屬對(duì)熱的敏感性，主要與被焊材質(zhì)及焊接工藝條件有關(guān)及焊接工藝條件有關(guān)（與焊縫金屬不同，焊接時(shí)熱影響區(qū)的化學(xué)成分一般不會(huì)與焊縫金屬不同，焊接時(shí)熱影響區(qū)的化學(xué)成分一般不會(huì)發(fā)生明顯的變化，而且不能通過改變焊接材料來進(jìn)行調(diào)整，發(fā)生明顯的變化，而且不能通過改變焊接材料來進(jìn)行調(diào)整，即使有些元素可以由熔池向熔合區(qū)或熱影響區(qū)粗晶區(qū)擴(kuò)散，即使有些元素可以由熔池向熔合區(qū)或熱影響區(qū)粗晶區(qū)擴(kuò)散，那也是很有限的。為了改善熱焊接性，除了選擇母材之外，那也是很有限的。為了改善熱焊接性，除了選

8、擇母材之外，還要正確選定焊接方法和熱輸入。）還要正確選定焊接方法和熱輸入。） v冶金焊接性冶金焊接性 冶金反應(yīng)對(duì)焊縫性能和產(chǎn)生缺陷的影響程度冶金反應(yīng)對(duì)焊縫性能和產(chǎn)生缺陷的影響程度 具體來講是指熔焊高溫下的熔池金屬與氣相、熔渣等相具體來講是指熔焊高溫下的熔池金屬與氣相、熔渣等相之間發(fā)生化學(xué)冶金反應(yīng)所引起的焊接性變化。之間發(fā)生化學(xué)冶金反應(yīng)所引起的焊接性變化。 這些冶金反應(yīng)包括：合金元素的氧化、還原、蒸發(fā)；氧、這些冶金反應(yīng)包括：合金元素的氧化、還原、蒸發(fā)；氧、氫、氮等的溶解、析出對(duì)生成氣孔或?qū)缚p性能的影響；氫、氮等的溶解、析出對(duì)生成氣孔或?qū)缚p性能的影響；在焊縫結(jié)晶及冷卻過程中，由于焊接熔池的化學(xué)

9、成分、在焊縫結(jié)晶及冷卻過程中，由于焊接熔池的化學(xué)成分、凝固結(jié)晶條件以及接頭區(qū)熱脹冷縮和拘束應(yīng)力等影響，凝固結(jié)晶條件以及接頭區(qū)熱脹冷縮和拘束應(yīng)力等影響，對(duì)裂紋，特別是熱裂紋或冷裂紋的敏感性。對(duì)裂紋，特別是熱裂紋或冷裂紋的敏感性。 影響焊縫金屬化學(xué)成分和性能的主要方面影響焊縫金屬化學(xué)成分和性能的主要方面 （2 2）影響工藝焊接性的因素）影響工藝焊接性的因素1 1）材料因素）材料因素母材或基本金屬母材或基本金屬焊接材料：焊條、焊絲、焊劑、焊接材料：焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體保護(hù)氣體 由于這些材料在焊接時(shí)將直接參與熔池或半熔化由于這些材料在焊接時(shí)將直接參與熔池或半熔化區(qū)的冶金反應(yīng)過程，影響或決定接頭的

10、焊接質(zhì)量，區(qū)的冶金反應(yīng)過程，影響或決定接頭的焊接質(zhì)量，因此是影響焊接性的首要因素。因此是影響焊接性的首要因素。2 2）工藝因素）工藝因素焊接方法焊接方法焊接工藝措施焊接工藝措施對(duì)于同一種母材，采用不同的焊接方法和工藝措施，所對(duì)于同一種母材，采用不同的焊接方法和工藝措施，所表現(xiàn)出來的焊接性有很大的差異。發(fā)展新的焊接方法和表現(xiàn)出來的焊接性有很大的差異。發(fā)展新的焊接方法和新的工藝措施是改善工藝焊接性的重要途徑。新的工藝措施是改善工藝焊接性的重要途徑。 在結(jié)構(gòu)材料和焊接材料選擇正確、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的情況在結(jié)構(gòu)材料和焊接材料選擇正確、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的情況下，下，工藝因素是對(duì)結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量起決定性作用的因素。工

11、藝因素是對(duì)結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量起決定性作用的因素。焊接方法對(duì)焊接性的影響主要有兩個(gè)方面：焊接方法對(duì)焊接性的影響主要有兩個(gè)方面： 焊接熱源的特點(diǎn)：焊接熱源的特點(diǎn)：各種焊接方法所采用的焊接熱源在功率、能量密度、各種焊接方法所采用的焊接熱源在功率、能量密度、最高加熱溫度等方面均不同，這可最高加熱溫度等方面均不同，這可直接改變焊接熱循直接改變焊接熱循環(huán)的各項(xiàng)參數(shù)環(huán)的各項(xiàng)參數(shù)（如峰值溫度、高溫停留時(shí)間及相變區(qū)（如峰值溫度、高溫停留時(shí)間及相變區(qū)的冷卻速度等），從而影響接頭的組織和性能。的冷卻速度等），從而影響接頭的組織和性能。 對(duì)熔池和接頭附近區(qū)域的保護(hù)：對(duì)熔池和接頭附近區(qū)域的保護(hù)：各種焊接方法對(duì)焊接區(qū)的保護(hù)方式

12、不同，其保護(hù)效果和各種焊接方法對(duì)焊接區(qū)的保護(hù)方式不同，其保護(hù)效果和保護(hù)下的接頭質(zhì)量就有差別，因此保護(hù)方式對(duì)焊接性也保護(hù)下的接頭質(zhì)量就有差別，因此保護(hù)方式對(duì)焊接性也有影響。有影響。工藝措施工藝措施 焊前預(yù)熱焊前預(yù)熱焊后緩冷焊后緩冷 焊后熱處理焊后熱處理 后熱后熱合理裝配焊接順序合理裝配焊接順序 工藝措施對(duì)防止焊接接頭產(chǎn)生缺陷，提高接頭使用工藝措施對(duì)防止焊接接頭產(chǎn)生缺陷，提高接頭使用性能至關(guān)重要：性能至關(guān)重要： 不同板厚、不同接頭形式或坡口形狀的焊件傳熱方不同板厚、不同接頭形式或坡口形狀的焊件傳熱方向和傳熱速度不一樣，對(duì)熔池結(jié)晶和晶粒成長有影響向和傳熱速度不一樣，對(duì)熔池結(jié)晶和晶粒成長有影響 焊接結(jié)

13、構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響接頭的剛度、拘束度以及應(yīng)焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響接頭的剛度、拘束度以及應(yīng)力狀態(tài)，影響接頭產(chǎn)生各種裂紋的傾向力狀態(tài)，影響接頭產(chǎn)生各種裂紋的傾向3 3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素（結(jié)構(gòu)和接頭形式、焊縫布置）（結(jié)構(gòu)和接頭形式、焊縫布置）v在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量使接頭處于剛度、拘束度在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量使接頭處于剛度、拘束度較小的狀態(tài)，以便焊縫能較為自由地收縮，防止裂紋，較小的狀態(tài)，以便焊縫能較為自由地收縮，防止裂紋，改善材料的焊接性。改善材料的焊接性。例如結(jié)構(gòu)剛度過大或過小，斷面突然變化，焊接接頭例如結(jié)構(gòu)剛度過大或過小，斷面突然變化，焊接接頭的缺口效應(yīng)，過大的焊縫體積以及過于密集的焊

14、縫數(shù)的缺口效應(yīng)，過大的焊縫體積以及過于密集的焊縫數(shù)量，都會(huì)不同程度地引起應(yīng)力集中，造成多向應(yīng)力狀量，都會(huì)不同程度地引起應(yīng)力集中，造成多向應(yīng)力狀態(tài)而使結(jié)構(gòu)或焊接接頭脆斷敏感性增加。因此，結(jié)構(gòu)態(tài)而使結(jié)構(gòu)或焊接接頭脆斷敏感性增加。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素也是影響焊接性的重要因素。設(shè)計(jì)因素也是影響焊接性的重要因素。 v對(duì)體積和重量有要求的焊接結(jié)構(gòu)，對(duì)體積和重量有要求的焊接結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇比強(qiáng)設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇比強(qiáng)度較高的材料，如輕合金材料，以達(dá)到縮小體積、減度較高的材料，如輕合金材料，以達(dá)到縮小體積、減輕重量的目的。輕重量的目的。v對(duì)體積和重量無特殊要求的焊接結(jié)構(gòu)，對(duì)體積和重量無特殊要求的焊接結(jié)構(gòu)，選用強(qiáng)度等級(jí)

15、選用強(qiáng)度等級(jí)較高的材料也有其技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義，不僅可減輕結(jié)構(gòu)自較高的材料也有其技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義，不僅可減輕結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約大量鋼材和焊接材料。重，節(jié)約大量鋼材和焊接材料。 4 4）使用條件）使用條件 工作溫度、受載類別、工作環(huán)境等工作溫度、受載類別、工作環(huán)境等 一定工作環(huán)境和運(yùn)行條件要求焊接結(jié)構(gòu)必須一定工作環(huán)境和運(yùn)行條件要求焊接結(jié)構(gòu)必須具有相應(yīng)的使用性能，因此使用條件的苛刻程具有相應(yīng)的使用性能，因此使用條件的苛刻程度必然影響到某些金屬的焊接性度必然影響到某些金屬的焊接性v總之，焊接性與材料、設(shè)計(jì)、工藝和服役環(huán)總之，焊接性與材料、設(shè)計(jì)、工藝和服役環(huán)境等因素有密切關(guān)系，人們不可能脫離這些境等因素有密切關(guān)系，

16、人們不可能脫離這些因素而簡單地認(rèn)為某種材料的焊接性好或不因素而簡單地認(rèn)為某種材料的焊接性好或不好，也不能只用某一種指標(biāo)來概括某種材料好，也不能只用某一種指標(biāo)來概括某種材料的焊接性。的焊接性。3、焊接性分析方法、焊接性分析方法（1 1）從）從金屬的特性金屬的特性分析焊接性分析焊接性 1 1）化學(xué)成分）化學(xué)成分u 碳當(dāng)量法碳當(dāng)量法 鋼材中的各種元素，碳對(duì)淬硬及冷裂影響最顯鋼材中的各種元素，碳對(duì)淬硬及冷裂影響最顯著，所以有人將鋼材中各種元素的作用按照相當(dāng)于若著，所以有人將鋼材中各種元素的作用按照相當(dāng)于若干含碳量折合并迭加起來，求得所謂的干含碳量折合并迭加起來，求得所謂的“碳當(dāng)碳當(dāng)量量”(Ceq)(C

17、eq)，以，以CeqCeq值的大小估價(jià)冷裂紋傾向的大小，值的大小估價(jià)冷裂紋傾向的大小，認(rèn)為認(rèn)為CeqCeq值越小，鋼材的焊接性能越好值越小，鋼材的焊接性能越好 。u 焊接冷裂紋敏感系數(shù)焊接冷裂紋敏感系數(shù) 除碳當(dāng)量外，考慮到焊縫含氫量和接頭拘束度除碳當(dāng)量外，考慮到焊縫含氫量和接頭拘束度 2 2）利用物理性能分析）利用物理性能分析 金屬的熔點(diǎn)、金屬的熔點(diǎn)、導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)、密度密度、線脹系數(shù)線脹系數(shù)、熱容量、熱容量等因素、都對(duì)熱循環(huán)、熔化、結(jié)晶、相變等過程產(chǎn)生影等因素、都對(duì)熱循環(huán)、熔化、結(jié)晶、相變等過程產(chǎn)生影響，從而影響焊接性。響，從而影響焊接性。 3 3）利用化學(xué)性能分析）利用化學(xué)性能分析 考慮

18、焊縫金屬被有害元素侵害的傾向性，如鋁、考慮焊縫金屬被有害元素侵害的傾向性，如鋁、鈦合金與氧的親和力較強(qiáng)，在焊接高溫下極易氧化因而鈦合金與氧的親和力較強(qiáng)，在焊接高溫下極易氧化因而需要采取較可靠的保護(hù)方法，如：惰性氣體保護(hù)焊，真需要采取較可靠的保護(hù)方法，如：惰性氣體保護(hù)焊，真空中焊接等，有時(shí)焊縫背面也需要保護(hù)。空中焊接等，有時(shí)焊縫背面也需要保護(hù)。 4 4）利用合金相圖分析）利用合金相圖分析 主要是分析熱裂紋傾向。依照成分范圍，查找相主要是分析熱裂紋傾向。依照成分范圍，查找相圖，可知道結(jié)晶范圍，脆性溫度區(qū)間的大小，是否圖，可知道結(jié)晶范圍，脆性溫度區(qū)間的大小，是否形成低熔點(diǎn)共晶物，形成何組織等。形成低

19、熔點(diǎn)共晶物，形成何組織等。 5 5）利用）利用SHCCTSHCCT圖分析圖分析 SHCCT SHCCT圖：焊接連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖，它反映了焊圖：焊接連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖，它反映了焊接熱影響區(qū)從高溫連續(xù)冷卻時(shí)，熱影響區(qū)顯微組織接熱影響區(qū)從高溫連續(xù)冷卻時(shí)，熱影響區(qū)顯微組織 組織和室溫硬度與冷卻速度的關(guān)系。利用熱影響組織和室溫硬度與冷卻速度的關(guān)系。利用熱影響區(qū)區(qū)SHCCTSHCCT圖可以方便地圖可以方便地預(yù)測(cè)熱影響區(qū)組織、性能預(yù)測(cè)熱影響區(qū)組織、性能和硬度變化，預(yù)測(cè)某種鋼焊接熱影響區(qū)的淬硬傾和硬度變化，預(yù)測(cè)某種鋼焊接熱影響區(qū)的淬硬傾向和產(chǎn)生冷裂紋的可能性向和產(chǎn)生冷裂紋的可能性。同時(shí)也可以作為調(diào)整。同時(shí)也

20、可以作為調(diào)整焊接熱輸入、改進(jìn)焊接工藝的依據(jù)。焊接熱輸入、改進(jìn)焊接工藝的依據(jù)。（2 2）從）從焊接工藝條件焊接工藝條件分析焊接性分析焊接性 1 1）熱源特點(diǎn)）熱源特點(diǎn) 各種焊接方法所采用的熱源在功率、能量密度、各種焊接方法所采用的熱源在功率、能量密度、最高加熱溫度等方面有很大的差別，使金屬在不最高加熱溫度等方面有很大的差別，使金屬在不同工藝條件下焊接時(shí)顯示出不同的焊接性同工藝條件下焊接時(shí)顯示出不同的焊接性 2 2）保護(hù)方法）保護(hù)方法 保護(hù)方法是否恰當(dāng)也會(huì)影響金屬焊接性的效果保護(hù)方法是否恰當(dāng)也會(huì)影響金屬焊接性的效果 3 3）熱循環(huán)的控制）熱循環(huán)的控制 正確選擇焊接工藝規(guī)范控制焊接熱循環(huán)；正確選擇焊

21、接工藝規(guī)范控制焊接熱循環(huán)； 預(yù)熱、緩冷、層間溫度改變焊接性預(yù)熱、緩冷、層間溫度改變焊接性 4 4）其它工藝因素）其它工藝因素 徹底清理坡口及其附近；焊接材料處理、烘干、徹底清理坡口及其附近；焊接材料處理、烘干、除銹、保護(hù)氣體要提純、去雜質(zhì)后使用；合理除銹、保護(hù)氣體要提純、去雜質(zhì)后使用；合理安排焊接順序；正確制定焊接規(guī)范。安排焊接順序；正確制定焊接規(guī)范。 二、金屬的焊接性試驗(yàn)二、金屬的焊接性試驗(yàn) 焊接性試驗(yàn)用于材料焊接性的評(píng)定。焊接性試驗(yàn)用于材料焊接性的評(píng)定。工工藝焊接性藝焊接性評(píng)定的準(zhǔn)則是評(píng)定焊接接頭產(chǎn)評(píng)定的準(zhǔn)則是評(píng)定焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，為制定合理的焊接生工藝缺陷的傾向，為制定合理的焊

22、接工藝提供依據(jù)。工藝提供依據(jù)。使用焊接性使用焊接性是評(píng)定焊接是評(píng)定焊接接頭能否滿足結(jié)構(gòu)使用性能的要求。其接頭能否滿足結(jié)構(gòu)使用性能的要求。其評(píng)定要根據(jù)結(jié)構(gòu)的工作條件和設(shè)計(jì)上提評(píng)定要根據(jù)結(jié)構(gòu)的工作條件和設(shè)計(jì)上提出的技術(shù)規(guī)定進(jìn)行。出的技術(shù)規(guī)定進(jìn)行。1 1、金屬焊接性試驗(yàn)的目的、金屬焊接性試驗(yàn)的目的 評(píng)定金屬材料的焊接性評(píng)定金屬材料的焊接性 研制和開發(fā)新型的焊接材料研制和開發(fā)新型的焊接材料 擬定產(chǎn)品的焊接工藝擬定產(chǎn)品的焊接工藝 2 2、焊接性試驗(yàn)內(nèi)容、焊接性試驗(yàn)內(nèi)容 （1 1）評(píng)價(jià)焊縫金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力）評(píng)價(jià)焊縫金屬抵抗產(chǎn)生熱裂紋的能力 熱裂紋是在焊接熔池金屬結(jié)晶過程中，由于熱裂紋是在焊接熔池金

23、屬結(jié)晶過程中，由于存在一些有害元素或低熔點(diǎn)共晶體而在拉伸應(yīng)力存在一些有害元素或低熔點(diǎn)共晶體而在拉伸應(yīng)力的作用下產(chǎn)生。熱裂紋產(chǎn)生傾向即與母材、焊接的作用下產(chǎn)生。熱裂紋產(chǎn)生傾向即與母材、焊接材料有關(guān)，又與它們的匹配有關(guān)。因此，測(cè)定焊材料有關(guān)，又與它們的匹配有關(guān)。因此，測(cè)定焊縫金屬抵抗熱裂紋的能力，可以有助于合理選擇縫金屬抵抗熱裂紋的能力，可以有助于合理選擇和匹配焊接材料，是焊接性試驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。和匹配焊接材料，是焊接性試驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。通常通過通常通過熱裂紋敏感指數(shù)熱裂紋敏感指數(shù)和和熱裂紋試驗(yàn)熱裂紋試驗(yàn)來評(píng)定焊來評(píng)定焊縫的熱裂紋敏感性?？p的熱裂紋敏感性。 （2 2）評(píng)價(jià)焊縫和熱影響區(qū)金屬抵抗

24、產(chǎn)生冷裂紋的能力）評(píng)價(jià)焊縫和熱影響區(qū)金屬抵抗產(chǎn)生冷裂紋的能力 冷裂紋在合金結(jié)構(gòu)鋼焊接中是最為常見的缺陷，冷裂紋在合金結(jié)構(gòu)鋼焊接中是最為常見的缺陷，這種缺陷的發(fā)生具有延遲性并且危害很大。在焊接熱這種缺陷的發(fā)生具有延遲性并且危害很大。在焊接熱循環(huán)作用下，焊縫及熱影響區(qū)金屬由于循環(huán)作用下，焊縫及熱影響區(qū)金屬由于組織硬化傾向組織硬化傾向嚴(yán)重嚴(yán)重，在，在拉伸應(yīng)力拉伸應(yīng)力和和擴(kuò)散氫擴(kuò)散氫共同作用下可能產(chǎn)生生冷共同作用下可能產(chǎn)生生冷裂紋這也是焊接中必須避免的嚴(yán)重缺陷。測(cè)定焊縫及裂紋這也是焊接中必須避免的嚴(yán)重缺陷。測(cè)定焊縫及熱影響區(qū)金屬抵抗冷裂紋的能力，是焊接性試驗(yàn)中最熱影響區(qū)金屬抵抗冷裂紋的能力，是焊接性試

25、驗(yàn)中最重要而又最常用的一項(xiàng)試驗(yàn)內(nèi)容。一般通過重要而又最常用的一項(xiàng)試驗(yàn)內(nèi)容。一般通過間接計(jì)算間接計(jì)算和和焊接性試驗(yàn)焊接性試驗(yàn)來評(píng)定冷裂紋敏感性。來評(píng)定冷裂紋敏感性。（3 3）評(píng)價(jià)焊接接頭抵抗脆性轉(zhuǎn)變的能力）評(píng)價(jià)焊接接頭抵抗脆性轉(zhuǎn)變的能力 焊縫及熱影響區(qū)金屬經(jīng)過冶金反應(yīng)、結(jié)晶、固態(tài)焊縫及熱影響區(qū)金屬經(jīng)過冶金反應(yīng)、結(jié)晶、固態(tài)相變等一系列過程，會(huì)發(fā)生粗晶脆化、組織脆化、熱相變等一系列過程，會(huì)發(fā)生粗晶脆化、組織脆化、熱應(yīng)變時(shí)效脆化等，可能導(dǎo)致接頭韌性下降，發(fā)生所謂應(yīng)變時(shí)效脆化等，可能導(dǎo)致接頭韌性下降，發(fā)生所謂的焊接接頭脆性轉(zhuǎn)變。這對(duì)于在低溫下工作的焊接結(jié)的焊接接頭脆性轉(zhuǎn)變。這對(duì)于在低溫下工作的焊接結(jié)構(gòu)和

26、承受沖擊載荷的結(jié)構(gòu)是及其危險(xiǎn)的。因此測(cè)定焊構(gòu)和承受沖擊載荷的結(jié)構(gòu)是及其危險(xiǎn)的。因此測(cè)定焊接接頭抵抗脆性轉(zhuǎn)變的能力也是焊接性試驗(yàn)經(jīng)常涉及接接頭抵抗脆性轉(zhuǎn)變的能力也是焊接性試驗(yàn)經(jīng)常涉及的一項(xiàng)內(nèi)容。的一項(xiàng)內(nèi)容。 （4 4）評(píng)價(jià)焊接接頭的使用性能）評(píng)價(jià)焊接接頭的使用性能 焊接結(jié)構(gòu)的不同使用條件會(huì)對(duì)金屬焊接性提出不焊接結(jié)構(gòu)的不同使用條件會(huì)對(duì)金屬焊接性提出不同的性能要求，因此還必須從使用角度來制定焊接性同的性能要求，因此還必須從使用角度來制定焊接性試驗(yàn)。主要包括力學(xué)性能和產(chǎn)品要求的其他使用性能，試驗(yàn)。主要包括力學(xué)性能和產(chǎn)品要求的其他使用性能，如不銹鋼的耐腐蝕性、低溫鋼的低溫沖擊韌性、耐熱如不銹鋼的耐腐蝕性

27、、低溫鋼的低溫沖擊韌性、耐熱鋼的高溫蠕變強(qiáng)度或持久強(qiáng)度等試驗(yàn)鋼的高溫蠕變強(qiáng)度或持久強(qiáng)度等試驗(yàn)。 （1 1）模擬類方法：）模擬類方法： 這類焊接性評(píng)定方法一般不需要進(jìn)行實(shí)際焊這類焊接性評(píng)定方法一般不需要進(jìn)行實(shí)際焊接，只是利用焊接熱模擬裝置，模擬焊接熱循環(huán)，接，只是利用焊接熱模擬裝置，模擬焊接熱循環(huán)，人為制造缺口或電解充氫等，估價(jià)材料焊接過程人為制造缺口或電解充氫等，估價(jià)材料焊接過程中焊縫或熱影響區(qū)可能發(fā)生的組織性能變化和出中焊縫或熱影響區(qū)可能發(fā)生的組織性能變化和出現(xiàn)的問題，為制定合理的焊接工藝提供依據(jù)?，F(xiàn)的問題，為制定合理的焊接工藝提供依據(jù)。3 3、焊接性試驗(yàn)方法分類、焊接性試驗(yàn)方法分類特點(diǎn)：特

28、點(diǎn)：節(jié)約材料和工時(shí)，試驗(yàn)周期短；節(jié)約材料和工時(shí)，試驗(yàn)周期短；可以將接頭內(nèi)某一區(qū)域局部放大，從而使有些因可以將接頭內(nèi)某一區(qū)域局部放大，從而使有些因素孤立出來，便于分析研究和尋求改善焊接性的素孤立出來，便于分析研究和尋求改善焊接性的途徑；途徑；和實(shí)際焊接相比有一些差別，因?yàn)楹芏鄺l件是被和實(shí)際焊接相比有一些差別，因?yàn)楹芏鄺l件是被簡化了的。簡化了的。 常用方法：常用方法：熱模擬法、熱一應(yīng)力模擬試驗(yàn)熱模擬法、熱一應(yīng)力模擬試驗(yàn)（2 2）實(shí)焊類方法）實(shí)焊類方法 這類方法是比較直觀地對(duì)施焊的接頭甚至產(chǎn)這類方法是比較直觀地對(duì)施焊的接頭甚至產(chǎn)品進(jìn)行檢查，焊接接頭是否發(fā)生缺陷或在使用條品進(jìn)行檢查，焊接接頭是否發(fā)生缺

29、陷或在使用條件下進(jìn)行各種性能試驗(yàn)，以實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果來評(píng)定件下進(jìn)行各種性能試驗(yàn)，以實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果來評(píng)定其焊接性。其焊接性。常用方法：常用方法：斜斜Y Y坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)、窗口拘束試驗(yàn)、坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)、窗口拘束試驗(yàn)、剛性固定對(duì)接裂紋試驗(yàn)以及不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)。剛性固定對(duì)接裂紋試驗(yàn)以及不銹鋼晶間腐蝕試驗(yàn)。 （3 3）理論計(jì)算類方法）理論計(jì)算類方法 這是一類在大量生產(chǎn)和科學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上歸這是一類在大量生產(chǎn)和科學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上歸納總結(jié)出來的理論計(jì)算方法。它們主要依據(jù)母材或焊縫納總結(jié)出來的理論計(jì)算方法。它們主要依據(jù)母材或焊縫金屬的化學(xué)成分，加上某些其它條件（如接頭拘束度、金屬的化學(xué)成分，加上某些其它條

30、件（如接頭拘束度、焊縫擴(kuò)散氫含量），然后通過一定的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，估焊縫擴(kuò)散氫含量），然后通過一定的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，估計(jì)冷裂、熱裂、再熱裂紋的傾向大小。計(jì)冷裂、熱裂、再熱裂紋的傾向大小。 由于是經(jīng)驗(yàn)公式，這類方法的應(yīng)用是有條件限制由于是經(jīng)驗(yàn)公式，這類方法的應(yīng)用是有條件限制的，的， 而且大多是間接、粗略估計(jì)焊接性問題。而且大多是間接、粗略估計(jì)焊接性問題。 常用方法：常用方法：碳當(dāng)量法、冷裂敏感指數(shù)法、熱影響碳當(dāng)量法、冷裂敏感指數(shù)法、熱影響區(qū)最區(qū)最 高硬度法等高硬度法等焊接性試驗(yàn)方法工藝焊接性使用焊接性直接法間接法焊接熱裂紋試驗(yàn)焊接冷裂紋試驗(yàn)再熱裂紋試驗(yàn)層狀撕裂試驗(yàn)熱應(yīng)變時(shí)效脆化試驗(yàn)由碳當(dāng)量推測(cè)焊接性

31、裂紋敏感指數(shù)及臨界應(yīng)力裂紋敏感性的臨界冷卻時(shí)間連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖斷口分析、金相組織分析焊接熱影響區(qū)最高硬度焊接熱、力模擬試驗(yàn)直接法間接法實(shí)際產(chǎn)品結(jié)構(gòu)運(yùn)行的服役試驗(yàn)壓力容器的爆破試驗(yàn)焊縫及接頭的常規(guī)力學(xué)性能試驗(yàn)焊縫及接頭的低溫脆性試驗(yàn)焊縫及接頭的斷裂韌性試驗(yàn)焊縫及接頭的高溫性能試驗(yàn)焊縫及接頭的疲勞、動(dòng)載試驗(yàn)焊縫及接頭的抗腐蝕性試驗(yàn)應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)4 4、選擇或制定焊接性試驗(yàn)方法的原則、選擇或制定焊接性試驗(yàn)方法的原則 評(píng)定焊接性的試驗(yàn)方法多種多樣，且每種試驗(yàn)評(píng)定焊接性的試驗(yàn)方法多種多樣，且每種試驗(yàn)的研究角度、試驗(yàn)條件、適用范圍、難易程度以的研究角度、試驗(yàn)條件、適用范圍、難易程度以及試驗(yàn)精度等都有較

32、大差別。一般情況下，正確、及試驗(yàn)精度等都有較大差別。一般情況下，正確、快速選擇已有的或設(shè)計(jì)新的焊接性試驗(yàn)方法應(yīng)把快速選擇已有的或設(shè)計(jì)新的焊接性試驗(yàn)方法應(yīng)把握以下幾個(gè)基本原則：握以下幾個(gè)基本原則：（1 1）應(yīng)盡量使試驗(yàn)條件與實(shí)際焊接條件一致（針對(duì)性）應(yīng)盡量使試驗(yàn)條件與實(shí)際焊接條件一致（針對(duì)性） 焊接性試驗(yàn)條件應(yīng)盡可能接近實(shí)際焊接時(shí)的條件，只焊接性試驗(yàn)條件應(yīng)盡可能接近實(shí)際焊接時(shí)的條件，只有這樣才能使焊接性試驗(yàn)具有較強(qiáng)的針對(duì)性，才有可能有這樣才能使焊接性試驗(yàn)具有較強(qiáng)的針對(duì)性，才有可能使試驗(yàn)結(jié)果比較確切地反映實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)的焊接性本質(zhì)使試驗(yàn)結(jié)果比較確切地反映實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)的焊接性本質(zhì), , 試驗(yàn)結(jié)果也才能

33、比較確切地顯示出實(shí)際生產(chǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)什試驗(yàn)結(jié)果也才能比較確切地顯示出實(shí)際生產(chǎn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么問題或可能獲得的結(jié)果。么問題或可能獲得的結(jié)果。（2 2）試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)穩(wěn)定可靠，具有較好的再現(xiàn)性（可靠性）試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)穩(wěn)定可靠，具有較好的再現(xiàn)性（可靠性）v試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)穩(wěn)定、準(zhǔn)確，不能過于分散，否則很難準(zhǔn)確試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)穩(wěn)定、準(zhǔn)確，不能過于分散，否則很難準(zhǔn)確顯示出變化規(guī)律和導(dǎo)出正確的結(jié)論顯示出變化規(guī)律和導(dǎo)出正確的結(jié)論v較好的再現(xiàn)性能較好地展現(xiàn)實(shí)際接頭中存在的問題，并較好的再現(xiàn)性能較好地展現(xiàn)實(shí)際接頭中存在的問題，并確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性（3 3）應(yīng)注意試驗(yàn)方法的經(jīng)濟(jì)性）應(yīng)注意試驗(yàn)方法的經(jīng)濟(jì)性（經(jīng)濟(jì)性）經(jīng)濟(jì)性

34、） 在符合上述原則并可獲得可靠的試驗(yàn)結(jié)果的前在符合上述原則并可獲得可靠的試驗(yàn)結(jié)果的前提下，應(yīng)盡量選擇儀器設(shè)備相對(duì)簡單、試樣加工比較提下，應(yīng)盡量選擇儀器設(shè)備相對(duì)簡單、試樣加工比較容易，而且材料消耗較少，試驗(yàn)周期較短的試驗(yàn)方法，容易，而且材料消耗較少，試驗(yàn)周期較短的試驗(yàn)方法，以節(jié)約試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。以節(jié)約試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。 評(píng)定焊接性的方法分為評(píng)定焊接性的方法分為間接法間接法和和直接試驗(yàn)法直接試驗(yàn)法兩兩類。類。間接方法間接方法是以化學(xué)成分、熱模擬組織和性能、是以化學(xué)成分、熱模擬組織和性能、焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖（焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖（CCTCCT圖）以及焊接熱影響區(qū)的圖）以及焊接熱影響區(qū)的最高硬度等來判斷焊接性，各種碳

35、當(dāng)量公式和裂紋最高硬度等來判斷焊接性，各種碳當(dāng)量公式和裂紋敏感指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式等也都屬于焊接性的間接評(píng)定方敏感指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式等也都屬于焊接性的間接評(píng)定方法。法。直接試驗(yàn)法直接試驗(yàn)法主要是指各種抗裂性試驗(yàn)以及對(duì)實(shí)主要是指各種抗裂性試驗(yàn)以及對(duì)實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)焊縫和接頭的各種性能試驗(yàn)等。際焊接結(jié)構(gòu)焊縫和接頭的各種性能試驗(yàn)等。三、常用工藝焊接性試驗(yàn)方法三、常用工藝焊接性試驗(yàn)方法1、焊接熱裂紋試驗(yàn)方法焊接熱裂紋試驗(yàn)方法 焊接熱裂紋是在焊接過程中在高溫下產(chǎn)生的一種裂焊接熱裂紋是在焊接過程中在高溫下產(chǎn)生的一種裂紋，其特征大多數(shù)是沿原奧氏體晶界擴(kuò)展和開裂。下表紋，其特征大多數(shù)是沿原奧氏體晶界擴(kuò)展和開裂。下表列出幾種常用

36、的低合金鋼焊接熱裂紋試驗(yàn)方法。列出幾種常用的低合金鋼焊接熱裂紋試驗(yàn)方法。表表1 1 常用的低合金鋼焊接熱裂紋試驗(yàn)方法常用的低合金鋼焊接熱裂紋試驗(yàn)方法 主要用于評(píng)定低合金鋼各種熱裂紋（結(jié)晶裂紋、主要用于評(píng)定低合金鋼各種熱裂紋（結(jié)晶裂紋、液化裂紋等）敏感性。這種方法的原理是在焊縫液化裂紋等）敏感性。這種方法的原理是在焊縫凝固后期施加不同的應(yīng)變來研究產(chǎn)生裂紋的規(guī)律。凝固后期施加不同的應(yīng)變來研究產(chǎn)生裂紋的規(guī)律。當(dāng)外加應(yīng)變值在某一溫度區(qū)間超過焊縫或熱影響當(dāng)外加應(yīng)變值在某一溫度區(qū)間超過焊縫或熱影響區(qū)金屬的塑性變形能力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)熱裂紋，以區(qū)金屬的塑性變形能力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)熱裂紋，以此來評(píng)定產(chǎn)生焊接熱裂紋的敏

37、感性。此來評(píng)定產(chǎn)生焊接熱裂紋的敏感性。（1 1）可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)方法）可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)方法 1 1）試驗(yàn)原理）試驗(yàn)原理 試驗(yàn)時(shí)，把試板安裝在弧試驗(yàn)時(shí)，把試板安裝在弧形模塊上，右端用壓板和螺栓形模塊上，右端用壓板和螺栓固定，然后在試板上熔敷一條固定，然后在試板上熔敷一條焊道，焊接到焊道，焊接到A A點(diǎn)時(shí)，在試板點(diǎn)時(shí)，在試板左端施加壓力左端施加壓力F F，使試板緊貼，使試板緊貼弧形模塊。試板焊縫表面承受弧形模塊。試板焊縫表面承受拉伸應(yīng)變拉伸應(yīng)變，的大小可通過的大小可通過變換不同曲率變換不同曲率R R的弧形模塊進(jìn)的弧形模塊進(jìn)行調(diào)整，行調(diào)整，R R越小，焊縫承受的越小，焊縫承受的拉伸應(yīng)變拉伸應(yīng)變?cè)酱螅?/p>

38、當(dāng)越大，當(dāng)達(dá)到某達(dá)到某一臨界值時(shí)，一臨界值時(shí)， A A點(diǎn)焊縫或熱影點(diǎn)焊縫或熱影響金屬承受的拉伸應(yīng)變將超過響金屬承受的拉伸應(yīng)變將超過變形能力而產(chǎn)生裂紋。變形能力而產(chǎn)生裂紋。 根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康牡牟煌纱_定進(jìn)行橫向或縱向根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康牡牟煌?，可確定進(jìn)行橫向或縱向可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)，兩者的試驗(yàn)設(shè)備及過程均相同，可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)，兩者的試驗(yàn)設(shè)備及過程均相同，焊縫承受的拉伸應(yīng)變方向及試件尺寸不同。試驗(yàn)時(shí)，焊縫承受的拉伸應(yīng)變方向及試件尺寸不同。試驗(yàn)時(shí)，只需將焊接方向改變只需將焊接方向改變9090度即可度即可2 2）適用范圍）適用范圍橫向可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)主要用于測(cè)試焊縫中的結(jié)晶橫向可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)主要用于測(cè)試焊縫中

39、的結(jié)晶裂紋和多變化裂紋；裂紋和多變化裂紋；縱向可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)主要用于考核焊縫中的結(jié)晶縱向可調(diào)拘束裂紋試驗(yàn)主要用于考核焊縫中的結(jié)晶裂紋和液化裂紋；裂紋和液化裂紋；（2 2）壓板對(duì)接（）壓板對(duì)接（FISCOFISCO）焊接裂紋試驗(yàn)）焊接裂紋試驗(yàn) 主要用于評(píng)定低合金鋼焊縫金屬的熱裂紋敏感性，主要用于評(píng)定低合金鋼焊縫金屬的熱裂紋敏感性，也可以做鋼材與焊條匹配的性能試驗(yàn)。試驗(yàn)裝置如圖也可以做鋼材與焊條匹配的性能試驗(yàn)。試驗(yàn)裝置如圖2 2所示。在所示。在C C形夾具中，垂直方向用形夾具中，垂直方向用1414個(gè)緊固螺栓以個(gè)緊固螺栓以3 310105 5N N的力壓緊試板，橫向用的力壓緊試板，橫向用4 4個(gè)螺

40、栓以個(gè)螺栓以6 610104 4N N的力的力定位，把試板牢牢固定在試驗(yàn)裝置內(nèi)。定位，把試板牢牢固定在試驗(yàn)裝置內(nèi)。圖圖2 2 壓板對(duì)接（壓板對(duì)接（FISCOFISCO）試驗(yàn)裝置）試驗(yàn)裝置1C1C形拘束框架形拘束框架 2 2試板試板 33緊固螺栓緊固螺栓 44齒形底齒形底座座 55定位塞片定位塞片 66調(diào)節(jié)板調(diào)節(jié)板圖圖3 3 壓板對(duì)接（壓板對(duì)接（FISCOFISCO）試板尺寸及裂紋計(jì)算）試板尺寸及裂紋計(jì)算 a a) ) 試板尺寸試板尺寸 b b) ) 焊縫裂紋長度計(jì)算焊縫裂紋長度計(jì)算1)1)試件制備試件制備 試件的形狀與尺寸如圖試件的形狀與尺寸如圖3a3a所示。坡所示。坡口形狀為口形狀為I I形

41、，厚板時(shí)可用形，厚板時(shí)可用Y Y形坡口，采用機(jī)械加形坡口，采用機(jī)械加工，坡口附近表面要打磨干凈。工，坡口附近表面要打磨干凈。2)2)試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟 將試件安裝在試驗(yàn)裝置內(nèi)，在試件坡口將試件安裝在試驗(yàn)裝置內(nèi)，在試件坡口的兩端按試驗(yàn)要求裝入相應(yīng)尺寸的定位塞片，以的兩端按試驗(yàn)要求裝入相應(yīng)尺寸的定位塞片，以保證坡口間隙（變化范圍保證坡口間隙（變化范圍0-6mm0-6mm）。先將橫向螺）。先將橫向螺栓緊固，再將垂直方向的螺栓用指針式扭力扳手栓緊固，再將垂直方向的螺栓用指針式扭力扳手緊固。緊固。 圖圖3a3a所示順序焊接所示順序焊接4 4條長度約條長度約40mm40mm的試驗(yàn)焊縫，焊的試驗(yàn)焊縫，焊縫間距

42、約縫間距約10mm10mm，弧坑不必填滿。焊后經(jīng)過，弧坑不必填滿。焊后經(jīng)過10min10min后后將試件從裝置上取出，待試件冷卻至室溫后，將試將試件從裝置上取出，待試件冷卻至室溫后，將試板沿焊縫縱向彎斷，觀察斷面有無裂紋并測(cè)量裂紋板沿焊縫縱向彎斷，觀察斷面有無裂紋并測(cè)量裂紋長度，如圖長度，如圖3b3b所示。所示。3) 3) 裂紋率計(jì)算方法裂紋率計(jì)算方法 對(duì)對(duì)4 4條焊縫斷面上測(cè)得的裂紋長條焊縫斷面上測(cè)得的裂紋長度按下式計(jì)算其裂紋率，即：度按下式計(jì)算其裂紋率，即： 式中式中 Cf Cf 壓板對(duì)接（壓板對(duì)接（FISCOFISCO）試驗(yàn)的裂紋率（）試驗(yàn)的裂紋率（% %）；）； lili44條試驗(yàn)焊縫

43、的裂紋長度之和（條試驗(yàn)焊縫的裂紋長度之和（mmmm）；）； LiLi44條試驗(yàn)焊縫的長度之和（條試驗(yàn)焊縫的長度之和（mmmm）。）。%100iifLlC2 2、焊接冷裂紋敏感性試驗(yàn)方法、焊接冷裂紋敏感性試驗(yàn)方法 （1 1） 促進(jìn)焊接冷裂紋產(chǎn)生的三大主要因素促進(jìn)焊接冷裂紋產(chǎn)生的三大主要因素 a. a. 淬硬組織淬硬組織 b. b. 擴(kuò)散氫擴(kuò)散氫 c. c. 拘束應(yīng)力拘束應(yīng)力（2 2）斜）斜Y Y坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn) （Y-slit Type Cracking TestY-slit Type Cracking Test，GB/T4675.1-1984GB/T4675.1-1984，小鐵

44、研試驗(yàn)）小鐵研試驗(yàn)） 1 1）適用范圍）適用范圍評(píng)定低合金結(jié)構(gòu)鋼焊縫以及評(píng)定低合金結(jié)構(gòu)鋼焊縫以及HAZHAZ的冷裂傾向的冷裂傾向 2 2）試驗(yàn)原理）試驗(yàn)原理斜斜Y Y坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)試樣及尺寸坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn)試樣及尺寸 v試件制備試件制備 試板形狀及尺寸如圖所示。被焊鋼材板厚試板形狀及尺寸如圖所示。被焊鋼材板厚=9-=9-38mm38mm。對(duì)接接頭坡口用機(jī)械方法加工。試板兩端各。對(duì)接接頭坡口用機(jī)械方法加工。試板兩端各在在60mm60mm范圍內(nèi)施焊拘束焊縫，采用雙面焊。保證中范圍內(nèi)施焊拘束焊縫，采用雙面焊。保證中間待焊試樣焊縫處有間待焊試樣焊縫處有2mm2mm間隙。間隙。v試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件 試驗(yàn)

45、焊縫選用的焊條應(yīng)與母材相匹配，所用焊條應(yīng)試驗(yàn)焊縫選用的焊條應(yīng)與母材相匹配，所用焊條應(yīng)嚴(yán)格烘干。推薦采用下列焊接參數(shù)：焊條直徑嚴(yán)格烘干。推薦采用下列焊接參數(shù)：焊條直徑4mm4mm，焊接電流（焊接電流（1701701010）A A，焊接電壓（，焊接電壓（24242 2）V V，焊，焊接速度（接速度（1501501010）mm/minmm/min。a) a) 焊條電弧焊試驗(yàn)焊縫焊條電弧焊試驗(yàn)焊縫 b) b) 焊絲自動(dòng)送進(jìn)的試驗(yàn)焊絲自動(dòng)送進(jìn)的試驗(yàn) 試驗(yàn)焊縫可在各種不同溫度下施焊，試驗(yàn)焊縫只焊試驗(yàn)焊縫可在各種不同溫度下施焊，試驗(yàn)焊縫只焊一道，不填滿坡口。焊后靜置和自然冷卻一道，不填滿坡口。焊后靜置和自然

46、冷卻24h24h后截后截取試樣和進(jìn)行裂紋檢測(cè)。取試樣和進(jìn)行裂紋檢測(cè)。 檢測(cè)與裂紋率計(jì)算檢測(cè)與裂紋率計(jì)算 用肉眼或手持用肉眼或手持5-105-10倍放大鏡來倍放大鏡來檢測(cè)焊縫和熱影響區(qū)的表面和斷面是否有裂紋。按檢測(cè)焊縫和熱影響區(qū)的表面和斷面是否有裂紋。按下列方法分別計(jì)算試樣的表面裂紋率、根部裂紋率下列方法分別計(jì)算試樣的表面裂紋率、根部裂紋率和斷面裂紋率。和斷面裂紋率。試驗(yàn)焊縫長度縱斷面上裂紋長度總和根部裂紋率100 100%llCCR試驗(yàn)焊縫長度表面裂紋長度總和表面裂紋率100 100%llCCF焊縫厚度橫斷面上裂紋深度總和斷面裂紋率100100%5Hh3 3）評(píng)定準(zhǔn)則）評(píng)定準(zhǔn)則 由于該試驗(yàn)接頭

47、的拘束度很大，遠(yuǎn)超過了實(shí)際由于該試驗(yàn)接頭的拘束度很大，遠(yuǎn)超過了實(shí)際對(duì)接接頭的拘束度，且試件坡口為斜對(duì)接接頭的拘束度，且試件坡口為斜Y Y型，應(yīng)力集中型，應(yīng)力集中程度大，其試驗(yàn)條件苛刻，一般認(rèn)為試驗(yàn)中裂紋率程度大，其試驗(yàn)條件苛刻，一般認(rèn)為試驗(yàn)中裂紋率20%20%，實(shí)際構(gòu)件不發(fā)生冷裂紋，實(shí)際構(gòu)件不發(fā)生冷裂紋4 4）特點(diǎn)）特點(diǎn)v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : 1 1 不需要專用設(shè)備不需要專用設(shè)備2 2 在施工現(xiàn)場(chǎng)可以應(yīng)用在施工現(xiàn)場(chǎng)可以應(yīng)用 v缺點(diǎn)缺點(diǎn): : 要進(jìn)行大量的解剖檢查要進(jìn)行大量的解剖檢查 （3 3）插銷試驗(yàn)）插銷試驗(yàn) 是測(cè)定低合金鋼焊接熱影響區(qū)冷裂紋敏感性的一種定是測(cè)定低合金鋼焊接熱影響區(qū)冷裂紋敏感性的一

48、種定量試驗(yàn)方法。這種方法因消耗材料少、試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定，量試驗(yàn)方法。這種方法因消耗材料少、試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定，所以應(yīng)用較廣泛。所以應(yīng)用較廣泛。 1 1）作用）作用主要用來考核材料的氫致延遲裂紋敏感性主要用來考核材料的氫致延遲裂紋敏感性也可用來考核再熱裂紋和層狀撕裂等的敏感性也可用來考核再熱裂紋和層狀撕裂等的敏感性2 2）試驗(yàn)原理）試驗(yàn)原理圖圖4 4 插銷試棒的形狀插銷試棒的形狀a a) ) 環(huán)形缺口插銷環(huán)形缺口插銷 b b) ) 螺形缺口插銷螺形缺口插銷圖圖5 5 插銷試棒插銷試棒、底板及熔敷焊道、底板及熔敷焊道a a) ) 環(huán)形缺口插銷環(huán)形缺口插銷 b b) ) 螺形缺口插銷螺形缺口插銷v試樣制備試樣

49、制備 將被焊鋼材加工成圓柱形的插銷試棒，將被焊鋼材加工成圓柱形的插銷試棒，插銷試棒的形狀如圖插銷試棒的形狀如圖4 4所示。試棒上端附近有環(huán)形所示。試棒上端附近有環(huán)形或螺形缺口。將插銷試棒插入底板相應(yīng)的孔中，或螺形缺口。將插銷試棒插入底板相應(yīng)的孔中，使帶缺口一端與底板表面平齊，如圖使帶缺口一端與底板表面平齊，如圖5 5所示。所示。v試驗(yàn)過程試驗(yàn)過程 按選定的焊接方法和嚴(yán)格控制的工藝按選定的焊接方法和嚴(yán)格控制的工藝參數(shù)，在底板上熔敷一層堆焊焊道，焊道中心線參數(shù)，在底板上熔敷一層堆焊焊道，焊道中心線通過試棒的中心，其熔深應(yīng)使缺口尖端位于熱影通過試棒的中心，其熔深應(yīng)使缺口尖端位于熱影響區(qū)的粗晶區(qū)。焊道

50、長度響區(qū)的粗晶區(qū)。焊道長度L L約約100-150mm100-150mm。v缺口溫度降到缺口溫度降到150150時(shí)加載，直到試棒斷裂，需要一時(shí)加載，直到試棒斷裂，需要一定的時(shí)間。在較大的外加載荷定的時(shí)間。在較大的外加載荷P1P1下測(cè)得一個(gè)斷裂時(shí)下測(cè)得一個(gè)斷裂時(shí)間間t1t1，然后減小外載，然后減小外載，P2P2又對(duì)應(yīng)一個(gè)斷裂時(shí)間又對(duì)應(yīng)一個(gè)斷裂時(shí)間t2t2，然后再減小外載，這樣一直持續(xù)下去，直到試棒能然后再減小外載，這樣一直持續(xù)下去，直到試棒能夠保持夠保持1616小時(shí)也不斷裂（有預(yù)熱的話，要至少小時(shí)也不斷裂（有預(yù)熱的話，要至少2424小小時(shí)），這時(shí)所加的載荷就是臨界載荷，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力時(shí)），這時(shí)所加的

51、載荷就是臨界載荷，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力就是臨界應(yīng)力。材料的臨界應(yīng)力小冷裂傾向大。因就是臨界應(yīng)力。材料的臨界應(yīng)力小冷裂傾向大。因?yàn)殚_裂條件是：為開裂條件是：crcr，所以，所以crcr越大越好越大越好 3 3）評(píng)定指標(biāo)）評(píng)定指標(biāo): : 臨界應(yīng)力臨界應(yīng)力4 4）插銷試驗(yàn)的特點(diǎn)）插銷試驗(yàn)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :節(jié)省材料（試棒?。┕?jié)省材料（試棒?。?2. 2.可定量分析裂紋敏感性與應(yīng)力的關(guān)系可定量分析裂紋敏感性與應(yīng)力的關(guān)系3.3.熱循環(huán)接近實(shí)際焊接熱循環(huán)，通過調(diào)整基體板熱循環(huán)接近實(shí)際焊接熱循環(huán)，通過調(diào)整基體板板厚就可調(diào)整焊接熱循環(huán)板厚就可調(diào)整焊接熱循環(huán)4.4.無需解剖試件無需解剖試件 缺點(diǎn)缺點(diǎn): : 需要專用設(shè)備需

52、要專用設(shè)備, ,不適合現(xiàn)場(chǎng)用不適合現(xiàn)場(chǎng)用 3 3、碳當(dāng)量方法、碳當(dāng)量方法 鋼材的化學(xué)成分是直接影響鋼材的化學(xué)成分是直接影響HAZHAZ淬硬傾向和冷裂淬硬傾向和冷裂傾向的重要因素之一。因此，利用化學(xué)成分可間接傾向的重要因素之一。因此，利用化學(xué)成分可間接分析鋼材的焊接性。分析鋼材的焊接性。（1 1）碳當(dāng)量碳當(dāng)量(Ceq):(Ceq): 將鋼材中各種元素對(duì)淬硬傾向和冷裂紋的作用按將鋼材中各種元素對(duì)淬硬傾向和冷裂紋的作用按照相當(dāng)于若干含碳量的作用折合，并把折合后的碳照相當(dāng)于若干含碳量的作用折合，并把折合后的碳量迭加起來。量迭加起來。國際焊接協(xié)會(huì)推薦國際焊接協(xié)會(huì)推薦 Ceq =C+Mn/6+(Cr+Mo

53、+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%) Ceq =C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%) 適用范圍：適用范圍：中、高強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)鋼（強(qiáng)度中、高強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)鋼（強(qiáng)度為為 500500900MPa900MPa） 判據(jù)：判據(jù)：v當(dāng)當(dāng)Ceq 0.45%Ceq 0.45%，且板厚小于，且板厚小于25mm25mm時(shí)，可不預(yù)熱；時(shí)，可不預(yù)熱；v當(dāng)當(dāng)Ceq Ceq 0.41%0.41%且且C0.207C0.207時(shí)，板厚小于時(shí)，板厚小于37mm37mm可不可不預(yù)熱。預(yù)熱。 美國焊接學(xué)會(huì)（美國焊接學(xué)會(huì)（AWSAWS）推薦）推薦 Ceq = C + Mn/6 +

54、Si/24 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/4 + Ceq = C + Mn/6 + Si/24 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/4 + (Cu/13 + P/2)(%) (Cu/13 + P/2)(%) 適用范圍：適用范圍：vC0.6 %C0.6 %；Mn1.6%Mn1.6%；Ni3.3%Ni3.3%；Cr1.0%Cr1.0%；Mo0.6%Mo0.6%；CuCu0.50.51%1%，P =0.05P =0.050.15%0.15%，當(dāng)，當(dāng)Cu0.5Cu0.5或或P0.05 %P0.5%0.5%時(shí)，鋼材易淬硬，焊接性變差，焊接時(shí)需預(yù)熱才時(shí)，鋼材易淬硬，焊接性變差，焊接時(shí)需預(yù)熱才

55、能防止裂紋，隨板厚增大預(yù)熱溫度相應(yīng)提高。能防止裂紋，隨板厚增大預(yù)熱溫度相應(yīng)提高。 Ceq0.6%Ceq0.6% 鋼材的冷裂傾向大，焊接性差，采取嚴(yán)格鋼材的冷裂傾向大，焊接性差，采取嚴(yán)格的工藝措施，如焊前預(yù)熱，焊后熱處理，嚴(yán)格控制線的工藝措施，如焊前預(yù)熱，焊后熱處理，嚴(yán)格控制線能量等。能量等。 2) 2) 使用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（使用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JISJIS）的碳當(dāng)量公式時(shí)，）的碳當(dāng)量公式時(shí)，當(dāng)鋼當(dāng)鋼板厚度板厚度25mm25mm和采用焊條電弧焊時(shí)（焊接熱輸入和采用焊條電弧焊時(shí)（焊接熱輸入為為17kJ/cm17kJ/cm），對(duì)于不同強(qiáng)度級(jí)別的鋼材規(guī)定了不產(chǎn)），對(duì)于不同強(qiáng)度級(jí)別的鋼材規(guī)定了不產(chǎn)生裂紋的碳

56、當(dāng)量界限和相應(yīng)的預(yù)熱措施，見表。生裂紋的碳當(dāng)量界限和相應(yīng)的預(yù)熱措施，見表。 單純用單純用CeqCeq值估價(jià)材料的冷裂傾向比較片面，值估價(jià)材料的冷裂傾向比較片面，因?yàn)橐驗(yàn)樗鼉H考慮了材料的化學(xué)成分對(duì)冷裂紋的影響，忽略了焊它僅考慮了材料的化學(xué)成分對(duì)冷裂紋的影響，忽略了焊縫含氫量、接頭拘束度和熱循環(huán)等重要因素，因此碳當(dāng)縫含氫量、接頭拘束度和熱循環(huán)等重要因素，因此碳當(dāng)量不能用于判斷實(shí)際焊接時(shí)是否一定產(chǎn)生冷裂紋。日本量不能用于判斷實(shí)際焊接時(shí)是否一定產(chǎn)生冷裂紋。日本學(xué)者采用學(xué)者采用Y Y形坡口形坡口“鐵研試驗(yàn)鐵研試驗(yàn)”對(duì)對(duì)200200多種不同成分的鋼多種不同成分的鋼材、不同厚度及不同的焊縫含氫量進(jìn)行試驗(yàn)，提

57、出了與材、不同厚度及不同的焊縫含氫量進(jìn)行試驗(yàn)，提出了與化學(xué)成分、擴(kuò)散氫和拘束度（或板厚）相聯(lián)系的冷裂紋化學(xué)成分、擴(kuò)散氫和拘束度（或板厚）相聯(lián)系的冷裂紋敏感性指數(shù)等公式。敏感性指數(shù)等公式。4 4、冷裂敏感指數(shù)、冷裂敏感指數(shù) vH H擴(kuò)散氫含量（擴(kuò)散氫含量（ml/100gml/100g）；）；h h板厚（板厚（mmmm）；）； vPwPw考慮到拘束度的焊接裂紋敏感指數(shù)（）；考慮到拘束度的焊接裂紋敏感指數(shù)（）；vPcPc焊接裂紋敏感指數(shù)（）；焊接裂紋敏感指數(shù)（）；vR RF F焊縫拉伸拘束度焊縫拉伸拘束度N/(mm2)N/(mm2)；vP Pcmcm為合金元素的冷裂敏感系數(shù)（）為合金元素的冷裂敏感系數(shù)（） 冷裂敏感指數(shù)越小，鋼材的冷裂傾向越小，同時(shí)利用冷裂敏感指數(shù)越小，鋼材的冷裂傾向越小，同時(shí)利用冷裂敏感指數(shù)還可以確定斜冷裂敏感指數(shù)