管（guǎn）道管件焊接中遇到（dào）的一些問題及（jí）處理
焊接性及其試驗評定
1.焊接：通過加熱或加壓，加或不（bú）加（jiā）填充材料，使兩個物體進行原子間的結合形成不可分割的整（zhěng）體的工藝過（guò）程。
2.焊接性：指同質（zhì）材料或異（yì）質材料在製（zhì）造工藝條件（jiàn）下，能夠焊接形成完整接頭（tóu）並滿足預期使用要求的（de）能力。
3.影響焊（hàn）接性的四大因素是：材料，設計，工藝及服役環境。
4.評定焊接性的原則主要包括：①評定焊接（jiē）接頭產生工（gōng）藝（yì）缺陷（xiàn）的傾向，為製定合（hé）理焊接（jiē）工藝提（tí）供依據；②評定焊接（jiē）接頭能否滿（mǎn）足結構使用性能的要求；設計新的焊接試驗方法（fǎ）就符合（hé）下述原則：可比性，針對性，再現性和經濟性。
5.碳當量：把鋼中合金元素的含（hán）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（shù）指標。
6.斜Y型坡口對接裂紋試驗：目的是主要（yào）用於鑒定低合金高強鋼第一層焊縫和HAZ形成冷裂紋傾向，也可（kě）用於擬定焊接工藝（yì）。1）試件（jiàn）製備，被焊鋼材板厚δ=9-38mm。對接接頭坡口用機械方法加工，試板兩端各（gè）在60mm範圍內施焊拘束焊縫，采用雙麵焊。注意防止角變形和未焊透。保證中間待焊試樣焊縫處有（yǒu）2mm間隙（xì）。2）試（shì）驗條件：試驗焊縫選用的（de）焊條就與母材相匹配，所用焊條應嚴格烘幹，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。試驗焊縫可在各種不同溫度下施焊，試驗焊縫隻焊一道，不填滿坡口。焊後（hòu）靜置和自然冷卻24h後截取（qǔ）試樣和（hé）進（jìn）行裂紋檢測。3）檢測與裂紋條率計算。用（yòng）肉（ròu）眼（yǎn）或手（shǒu）持5-10倍放（fàng）大鏡來（lái）檢測焊縫和熱影響（xiǎng）區的表（biǎo）麵和（hé）斷麵是否有裂紋。一般認為低合金鋼“小鐵研”試驗表麵裂紋率小於20%時（shí），一般不產生裂紋。
7.插銷試（shì）驗：目的，主要評定鋼（gāng）材的氫致延（yán）遲裂紋（wén）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（jiàn）製（zhì）備，將被焊鋼材加工或圓柱的插銷試棒，沿軋製方向取樣（yàng）並注（zhù）明插（chā）銷在厚度方向的位置。試棒上端附近有環形或螺形（xíng）缺口（kǒu）。將插銷試棒插入底板相應（yīng）的孔中（zhōng），使帶（dài）缺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應使焊道熔深與缺（quē）口根部所截平麵相切（qiē）或相交，但缺口根部圓周被熔透（tòu）的部分不得超過20%。對於低合金鋼，a值在焊接熱輸（shū）入為E=15KJ/cm時為2mm。2）試驗過程，按選定的焊接方法和嚴格控製的工藝參數，在底板上熔一（yī）層堆焊焊道，焊道中心線通（tōng）過試樣的中心，其熔深應（yīng）使缺（quē）口尖端位於（yú）熱影響（xiǎng）區的粗晶區（qū），焊（hàn）道長度L約100-150mm。施（shī）焊（hàn）時應測定800-500℃的（de）冷卻時值t8/5值，不預熱焊接（jiē）時，焊後冷卻至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（rè）之前加載。當試棒加載時，插銷可能（néng）在（zài）載荷持續時間內發生斷裂，記下承載時間。
02
合金結構（gòu）鋼的焊接性
1.高強鋼：屈服強度σs≥295MPa的強度用鋼均可（kě）稱為（wéi）高強鋼。‘
2.Mn的固（gù）溶強化作用很顯著（zhe），ωMn≤1.7%時，可提高韌（rèn）性，降低脆性轉變溫度，Si會（huì）降低塑性，韌性（xìng），Ni既固溶強化又（yòu）同時提高韌性且大幅度降低脆性（xìng）轉變溫度的元素，常用於低（dī）溫鋼。
3.熱軋（zhá）鋼（正火鋼）：屈服強（qiáng）度為295-490MPa的低（dī）合金高強鋼，一般是在熱軋或正火（huǒ）狀（zhuàng）態下供貨（huò）使用。
4.高強（qiáng）鋼焊接接（jiē）頭的設計原則：高強鋼以其強度作為選用依據，因而焊接（jiē）接頭的原則為：焊接接頭（tóu）的強度等於母材的強度（等強原則），分析（xī）：①焊接接頭強度大於母材強度，塑（sù）韌性（xìng）降低，②等於時壽命相當③小於時，接頭強度不足。
5.熱軋及正火鋼的焊接性：熱軋（zhá）鋼含有少量的合金元素一般情況下冷裂紋傾向不大（dà），正火鋼由於含合（hé）金元素較多，淬硬傾向有所增加，隨著正火鋼（gāng）碳當量及板厚的（de）增加（jiā），淬硬性及冷裂紋傾向隨之增大。影響因素（sù）：⑴碳當量⑵淬硬傾向（xiàng）：熱軋鋼的淬硬（yìng）傾向（xiàng）及正火鋼的淬硬傾（qīng）向⑶熱影響區最高硬度，熱影響區最高硬度是評定鋼材淬硬傾向和冷裂紋感性的一個簡（jiǎn）便的方法。
6.SR裂紋（消除應（yīng）力（lì）裂（liè）紋，再（zài）熱裂紋）：含Mo正火鋼厚壁壓力（lì）容器之類的焊接結構，進行焊後消除（chú）應力熱處（chù）理（lǐ）或焊後再次高溫加熱的過程中，可（kě）能出現另一種形式的裂紋。
7.韌性是表征金屬對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方麵的問題：①不能（néng）有裂紋等焊接缺陷②能滿足使用性能要求。熱（rè）軋鋼及正（zhèng）火鋼焊接一般是根（gēn）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（xué）性能匹配的相應級別的焊（hàn）接材料（liào）②同時考慮熔（róng）合比和冷卻速度（dù）的（de）影響③考慮焊後熱處理對焊縫力學性能（néng）的（de）影響。
9.確定焊後（hòu）回（huí）火溫度的（de）原則：①不要超（chāo）過母（mǔ）材原來的回火溫度以免影響母材本身的性能②對於有回火（huǒ）的材料，要避開出現回火脆性的（de）溫度區間。
10.調質鋼：淬（cuì）火+回火（高溫）。
11.高強鋼焊接采（cǎi）用（yòng）“低強匹配”能提高焊接區的抗（kàng）裂性。
12.低碳調質（zhì）鋼焊接時要注（zhù）意兩（liǎng）個基（jī）本問題：①要（yào）求馬氏體（tǐ）轉變時（shí）的冷卻速度不能太快，使馬氏體有自回火作用，以防止冷裂紋的產生②要求在800℃-500℃之間的（de）冷卻速度（dù）大於產生脆性混合組織的臨（lín）界速度。低碳調質鋼焊接要解決的問（wèn）題（tí）：①防止裂（liè）紋②在（zài）保證滿足（zú）高強度（dù）要求的同時，提高焊縫金屬及熱影響區的韌性。
13.對於含（hán）碳量低的低合金鋼，提（tí）高冷卻速度以（yǐ）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（jiā）入主要起（qǐ）保證淬透性和提高抗（kàng）回火性能的作用，而真強度性能主要還是取決於含碳量。主要特點：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（fāng）式：①基體固溶強化，加入合金元素強化鐵素體（tǐ）基體，常用的Cr,Mo,W,Nb元素（sù）能顯著提高熱強性②第二相沉澱強化：在鐵素體（tǐ）為（wéi）基（jī）體的耐熱（rè）鋼中，強（qiáng）化相主要是（shì）合金碳化物③晶界強化：加入微量元素能（néng）吸附於晶界，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（wēn）度範（fàn）圍（wéi）稱為“低溫”，低（dī）於-196℃時稱為“超（chāo）低溫”。
03
不鏽鋼焊接
1.不鏽鋼：不鏽鋼是指能耐空氣，水，酸，堿，鹽及其溶液和其（qí）他腐蝕介質腐蝕的，具有（yǒu）高度化學穩（wěn）定性的合金鋼的總稱。
2.不鏽鋼的主要腐蝕形式有均（jun1）勻腐蝕，點腐蝕，縫隙腐蝕和應（yīng）力腐蝕等。均（jun1）勻腐蝕（shí），指接觸腐（fǔ）蝕介（jiè）質的金屬表麵全部產生腐蝕的現象（xiàng）；點腐蝕，指在金（jīn）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（fǔ）蝕，在電解液中，如在氧（yǎng）離子（zǐ）環境中（zhōng），不鏽鋼間或與異物接觸（chù）的表麵間（jiān）存在間隙時，縫隙中溶液（yè）流動（dòng）將發生遲滯現象，以至於溶液局部Cl-，形成濃（nóng）差電池，從而導致縫隙中不鏽鋼鈍化膜吸附Cl-而被局部破壞的現象；晶間腐蝕，在晶粒邊界附（fù）近發生（shēng）的有選擇性的腐蝕現（xiàn）象（xiàng）；應力腐（fǔ）蝕，指不鏽鋼在特定的腐蝕介質和拉（lā）應力作用下出現的（de）低於強（qiáng）度極（jí）強的脆性開裂（liè）的現象。
3.防止點腐蝕的措施：1）減少氯離子含量和（hé）氧離子含量2)在不鏽鋼中加入（rù）鉻，鎳，鉬，矽，銅等合金（jīn）元素3）盡量不進行冷加工，以減（jiǎn）少位錯露頭處發生點腐蝕（shí）的可能（néng）4）降低鋼（gāng）中的含碳量。
4.不鏽鋼及耐熱鋼的高溫性（xìng）能：475℃脆性，主（zhǔ）要出現在Cr＞13%的（de）鐵素體，430-480℃之間長期加熱並緩冷，導（dǎo）致在常溫時（shí）或負溫時出現強度升高而韌性下降；σ相脆化，是Cr的質（zhì）量（liàng）分數的（de）45%的典型，FeCr金屬間化（huà）合物，無磁性（xìng），硬而（ér）脆。
5.奧氏體不鏽鋼焊接接頭的耐蝕性（xìng）：1）晶間腐蝕，2）熱影響區敏（mǐn）化區晶間腐蝕，3）刀狀腐蝕。
6.防止焊縫發生晶（jīng）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（tàn）情況，或（huò）者含有足夠的穩定（dìng）化元素Nb。2）調整焊（hàn）縫成分獲得一定δ相。晶間腐蝕理論本質上就是（shì）貧鉻理論。
7.熱影響區敏化區晶間腐蝕：指焊接熱影響區（qū）中加熱峰（fēng）值溫度處於敏化加熱區間（jiān）的部（bù）位所發生的晶間腐蝕。
8.刀狀腐（fǔ）蝕：在熔合區產生的（de）晶間腐蝕，有如刀削切口形式，故稱為“刀狀腐蝕”。
9. 防止（zhǐ）刀狀腐蝕措施：①選用低碳母材和焊接材（cái）料②采用又相組織的不鏽（xiù）鋼③采用小電流焊接，減少焊接粗晶（jīng）區的過熱程度（dù）及寬度④與腐蝕介質接（jiē）觸的焊縫最後焊接⑤交叉焊接⑥加（jiā）大鋼中Ti,Tb含量，使焊接粗（cū）晶區的晶粒（lì）邊界有足夠的Ti,Tb與碳化合。
10.不鏽鋼為（wéi）什麽采（cǎi）用（yòng）小電流焊接？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。
11.引起應力腐（fǔ）蝕開裂的三個條件：環境，選擇性（xìng）的腐蝕介質（zhì），拉應力。
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，成（chéng）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）一方麵采用較母材更高Cr，Mo含量的（de）所謂“超合金化”焊接材料。
14.奧氏體不鏽鋼焊接時會產生熱裂紋，應力腐蝕裂紋（wén），焊接變形，晶間腐蝕。
15.奧（ào）氏體鋼焊接熱（rè）裂紋的原因：1）奧氏體鋼的熱導率小，線膨脹係數大（dà），拉應力致大，2）奧氏體（tǐ）鋼易於聯生結（jié）晶形成方向性（xìng）強的柱狀晶的焊（hàn）縫（féng）組織，有利（lì）於有害雜質（zhì）偏析3）奧氏體鋼（gāng）合金組成較複雜，易溶共晶。
16.防止熱（rè）裂紋措施：①嚴格限製母材和焊（hàn）接材料中的P，S含量②盡（jìn）量使焊縫形成（chéng）雙（shuāng）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型在防止熱裂紋（wén）時其焊縫組織有何不同？18-8型（xíng）鋼焊縫形成A+δ組織，δ相可以溶解大（dà）量的P,S，δ相一般為3%-7%，25-20型鋼焊縫（féng）形成A+一次碳化物（wù）組織。
18.奧氏體不鏽鋼選材時應注意：①堅持“適用性原則”②根據所選各焊材的具體成分確定是否適（shì）用③考慮具體應用的焊接方（fāng）法和工藝參數可能造成的熔合比大（dà）小④根據（jù）技術條（tiáo）件規定的全麵焊接性要求來確定合金化程度⑤要重視焊縫金（jīn）屬合金係統（tǒng），具體合金成分在（zài）該合金係統中的作用，考慮（lǜ）使用性（xìng）能（néng）要（yào）求和工藝（yì）焊接性要求（qiú）。
19.鐵素體不鏽鋼焊接性分析：1）焊接接頭的晶間腐蝕2）焊接接頭（tóu）的脆化，高溫脆化，σ相脆化（huà），475℃脆化。
