過程裝備制造與檢測-5焊接

1、第二篇 過程裝備制造工藝 三三 常用鋼材的焊接常用鋼材的焊接 1 金屬材料的焊接性金屬材料的焊接性 金屬材料的焊接性是指材料在一定的焊接工藝條件下(包括焊接方法、焊接材料、焊接工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式等)，能否獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度和該焊接接頭能否在使用 條件下可靠運(yùn)行。因此，材料的焊接性可分為工藝焊接工藝焊接性和使用焊接性性和使用焊接性。 第二篇 過程裝備制造工藝 工藝焊接性工藝焊接性是指在一定焊接工藝條件下，能否獲得組織、性能均勻一致，無缺陷的焊 接接頭的能力。即復(fù)雜的焊縫冶金反應(yīng)對焊縫性能和產(chǎn)生缺陷的影響程度，以及焊接熱源對熱影響區(qū)組織性能及產(chǎn)生缺陷的影響程度。壓力容器要求評定工藝缺陷的內(nèi)

2、容主要是抗裂性試驗(yàn)抗裂性試驗(yàn)，對于有色金屬還包括抗氣孔試驗(yàn)抗氣孔試驗(yàn)。 使用焊接性使用焊接性是指焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)條件所規(guī)定的各種使用性能的程度。包括常規(guī)的力學(xué)性常規(guī)的力學(xué)性能能及特定條件下的性能，如抗脆性斷裂性能，蠕變、抗脆性斷裂性能，蠕變、疲勞性能，持久強(qiáng)度，耐腐蝕性能疲勞性能，持久強(qiáng)度，耐腐蝕性能等。使用條件下的性能較為復(fù)雜、嚴(yán)格。 焊接接頭在必須具有良好的工藝焊接性同時(shí)，也必須具有使用條件下的使用性能。因此，評定金屬材料焊接性要從這兩個(gè)方面同時(shí)考慮。 第二篇 過程裝備制造工藝 (2)工藝焊接性的試驗(yàn)方法工藝焊接性的試驗(yàn)方法 碳當(dāng)量法碳當(dāng)量法 影響焊接性的因素很多，碳當(dāng)量法就是把

3、鋼材化學(xué)成分中的碳和其他金元素的含量多少對焊后淬硬、冷裂及脆化等的影響折合成碳的相當(dāng)含量，并據(jù)此含量的多少來判斷材料的工藝焊接性和裂紋的敏感性。國際焊接協(xié)會(huì)國際焊接協(xié)會(huì)(IIW) 式中,化學(xué)成分中的元素含量均取上限,表示在鋼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。MnCr+Mo+VCu+NiCE=C+(%)6515n適用于中、高強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)鋼（b=500900MPa);n也適用于含碳量偏高的鋼種（C0.18);（低碳鋼C0.25%)nCE值越大，被焊材料的淬硬傾向越大 ，熱影響區(qū)就容易產(chǎn)生冷裂紋，工藝焊接性越不好。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)： CECE0.40.4時(shí)，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，焊接性良好。一般焊接工藝條件下

4、，焊件不會(huì)產(chǎn)生裂紋。但厚大工件或在低溫下焊接時(shí)，應(yīng)考慮預(yù)熱。 CECE0.40.40.60.6時(shí)，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，焊接性能相對較差。焊前工件需要適當(dāng)預(yù)熱，焊后要緩冷。要采取一定的工藝措施才能防止裂紋。 CECE0.60.6時(shí)，鋼材塑性較低，淬硬傾向明顯，焊接性不好，焊前必須預(yù)熱到較高的溫度，焊接時(shí)要采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的工藝措施，焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?。注意，?dāng)量法估算是粗略的，因?yàn)殇摬牡暮附有赃€受結(jié)構(gòu)剛度、焊后應(yīng)力條件、環(huán)境溫度等因數(shù)影響，實(shí)際工作中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行抗裂試驗(yàn)及焊接接頭使用焊接性的試驗(yàn)。第二篇 過程裝備制造工藝CEN碳當(dāng)量公式碳當(dāng)量公式：目前應(yīng)用范圍較廣的碳當(dāng)

5、量公式 式中A（C）碳的適用系數(shù)； 該公式適用于評價(jià)0.034%0.245%的碳鋼，同時(shí)反映了碳當(dāng)量與鋼材冷裂紋傾向性之間的關(guān)系。當(dāng)C%0.17時(shí)與CE接近；當(dāng)C%0.17時(shí)與Pcm接近。 目前應(yīng)用范圍較廣的碳當(dāng)量公式 ，對于確定防止冷裂的預(yù)熱溫度比其他碳當(dāng)量公式更為可靠?；瘜W(xué)成分的冷裂敏感指數(shù)化學(xué)成分的冷裂敏感指數(shù)Pcm，日本人伊藤等通過對200多個(gè)鋼種的大量試驗(yàn)提出的：SiMn Cu Ni Cr+Mo+V+NbCEN=C+A(C)(+5B)(%)241615205S iM n + C u + C rN iM oVP cm = C + 5 B (% )3 02 06 01 51 0第二篇 過

6、程裝備制造工藝 (3)使用焊接性的試驗(yàn)方法使用焊接性的試驗(yàn)方法 a.常規(guī)力學(xué)性能法常規(guī)力學(xué)性能法 主要是測定焊接接頭（包括母材焊縫金屬和熱影響區(qū)）在不同載荷下的強(qiáng)度、塑性和韌性。由于焊接接頭的金相組織和化學(xué)成分的不均勻性，從而導(dǎo)致了接頭存在力學(xué)性能的不均勻性，因此有以下試驗(yàn)項(xiàng)目：第二篇 過程裝備制造工藝焊接接頭的拉伸試驗(yàn)焊接接頭的拉伸試驗(yàn) 一般采用橫向試樣。如果焊縫金屬強(qiáng)度超過母材金屬強(qiáng)度，大部分的塑性變形將在母材金屬內(nèi)產(chǎn)生，從而造成在焊縫區(qū)域以外的頸縮和破壞，說明焊縫金屬強(qiáng)度超過母材，但不能說明焊縫的塑性。當(dāng)焊縫金屬強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于母材時(shí)，塑性應(yīng)變集中在焊縫內(nèi)發(fā)生。所以橫向焊接接頭拉伸試驗(yàn)可以作

7、為接頭抗拉強(qiáng)度接頭抗拉強(qiáng)度的尺度，但不能評價(jià)接頭的屈服點(diǎn)與伸長率。第二篇 過程裝備制造工藝 焊接接頭的沖擊試驗(yàn)焊接接頭的沖擊試驗(yàn) 有帶V形缺口或U形缺口兩種試樣。V形試樣缺口較尖銳，它對材料脆性轉(zhuǎn)變反應(yīng)靈敏，斷口分析比較清晰，目前國際上應(yīng)用比較廣泛。U形缺口的沖擊試樣，對于材料脆性轉(zhuǎn)變反應(yīng)不靈敏，目前正逐步被淘汰。擊試驗(yàn)沖斷試樣時(shí)，試樣經(jīng)歷彈性變形、塑性變形和斷裂三個(gè)階段。焊接接頭的彎曲試驗(yàn)焊接接頭的彎曲試驗(yàn) 主要用來評定焊接接頭的塑性和致密性。接頭彎曲試樣可以與焊縫軸線平行或垂直，并有橫彎、側(cè)彎、縱彎三種彎曲方法。 第二篇 過程裝備制造工藝 焊接接頭應(yīng)變時(shí)效敏感性試驗(yàn)焊接接頭應(yīng)變時(shí)效敏感性試

8、驗(yàn) 焊接構(gòu)件在制造與服役過程中，某些工序或工況條件使接頭承受不同程度的塑性變形，例如焊后冷作成形、矯正等。隨著時(shí)間的延長，有的焊接接頭的沖擊韌性有下降的趨勢，甚至發(fā)生脆化，這種現(xiàn)象稱為冷作時(shí)效脆化。焊接接頭及堆焊金屬硬度試驗(yàn)法焊接接頭及堆焊金屬硬度試驗(yàn)法 焊接接頭及堆焊金屬的強(qiáng)度、塑性、韌性、耐磨性以至抗裂性均與硬度相關(guān)。第二篇 過程裝備制造工藝2 碳鋼的焊接碳鋼的焊接 （1）碳鋼的分類）碳鋼的分類按含碳量分類：按含碳量分類： 低碳鋼C0.25; 中碳鋼 0.25 C0.60%; 高碳鋼 C0.60%;按鋼材脫氫程度的不同分類：按鋼材脫氫程度的不同分類： 沸騰鋼（F）；半鎮(zhèn)靜鋼（b）； 鎮(zhèn)靜鋼

9、（Z）；特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）第二篇 過程裝備制造工藝按用途分類：按用途分類： 結(jié)構(gòu)鋼，用來制造各種金屬構(gòu)件和機(jī)器零件； 工具鋼，用來制造各種工具（量具、刃具、模具）。按質(zhì)量鋼中有害元素、硫和磷的含量分類：按質(zhì)量鋼中有害元素、硫和磷的含量分類： 普通碳素鋼S0.050， P0.045； 優(yōu)質(zhì)碳素鋼S0.035， P0.035； 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼S0.030， P0.035； 第二篇 過程裝備制造工藝（2）低碳鋼的焊接）低碳鋼的焊接 因低碳鋼含碳量低，硅、錳含量又少，一般情況下不會(huì)因焊接而引起嚴(yán)重硬化或淬火組織。焊后的焊接接頭塑性和沖擊韌性也很好，因此焊接時(shí)可以采用常用的所有焊接方法，且焊接時(shí)可以采用

10、常用的所有焊接方法，且不需要預(yù)熱和后熱不需要預(yù)熱和后熱，整個(gè)焊接過程不需要特殊整個(gè)焊接過程不需要特殊的工藝措施。的工藝措施。但要注意焊接線能量不宜過大，特別是埋弧焊時(shí)；同時(shí)在北方地區(qū)冬季露天施工時(shí)，可以考慮適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。第二篇 過程裝備制造工藝（3）中碳鋼的焊接）中碳鋼的焊接 隨著含碳量的增加，焊接性逐漸變差。當(dāng)含碳量達(dá)到0.50%左右仍按焊接低碳鋼工藝施焊時(shí)，則熱影響區(qū)可能產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，和冷裂紋。 焊接時(shí)母材熔化進(jìn)入焊縫，使其含碳量增高，容易產(chǎn)生熱裂紋，若含硫的雜質(zhì)含量增加，熱裂紋產(chǎn)生的可能性也大大增加，在弧坑處更為敏感。第二篇 過程裝備制造工藝 中碳鋼焊接時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：中碳鋼焊接

11、時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 大多數(shù)情況下需要預(yù)熱和控制層間溫度，以降低冷卻速度，防止產(chǎn)生馬氏體組織。 預(yù)熱溫度預(yù)熱溫度：35和45鋼可為150250；含碳量再高、厚板、拘束大等條件下，可為250400。 層間溫度：多層焊時(shí)，在施焊后繼焊道之前，其相鄰焊道應(yīng)保持的最低層間溫度：多層焊時(shí)，在施焊后繼焊道之前，其相鄰焊道應(yīng)保持的最低溫度。溫度。 焊后最好立即進(jìn)行消除殘余應(yīng)力熱處理，特別是在厚大件、剛性大的結(jié)構(gòu)或工作； 條件較苛刻(如動(dòng)載荷、沖擊載荷等)的情況下，更應(yīng)考慮。清除殘余應(yīng)力回火溫度一般為600650。 第二篇 過程裝備制造工藝 如果不可能立即消除殘余應(yīng)力，也應(yīng)采用后熱工藝，以便使擴(kuò)散氫逸出。后熱溫

12、度可視具體情況而定，后熱保溫時(shí)間大約每l0mm厚度為lh左右。 焊接沸騰鋼時(shí)注意向焊縫過渡錳、硅、鋁等脫氧劑元素，以防止減少氣孔的產(chǎn)生。 應(yīng)選低氫焊接材料。特殊情況下可以選用鉻鎳不銹鋼焊條焊接，不需預(yù)熱、焊縫奧氏體金屬塑性好，可以減小焊接接頭殘余應(yīng)力，避免熱影響區(qū)冷裂紋產(chǎn)生。第二篇 過程裝備制造工藝 可選的鉻鎳不銹鋼焊條牌號(hào)有奧102、奧107、奧302、奧307、奧402、奧407等。 如果選用碳鋼或低合金鋼焊條，而焊縫與母材不要求等強(qiáng)度時(shí)，可以選用強(qiáng)度等級(jí)比母材低一擋的低氫焊條。例如，母材為490MPa級(jí)，則焊條可選用J426或J427，代替 J506或J507。若母材與焊縫強(qiáng)度要求相等時(shí)

13、 ， 35鋼可選J506，J507；45鋼可選J556， J557；55鋼可選J606，J607。第二篇 過程裝備制造工藝(4)高碳鋼的焊接高碳鋼的焊接 高碳鋼含碳量大于0.6，有高碳結(jié)構(gòu)鋼、高碳工具鋼和高碳碳素鋼等。由于其含碳量更高，更容易產(chǎn)生硬脆的高碳馬氏體，淬硬傾向和裂紋敏感傾向更大，從而焊接性更差。這類鋼不用于制造焊接結(jié)構(gòu)，主要用于制造高硬度耐磨零部件。 為了獲得高硬度和耐磨性，高碳鋼零件一般都經(jīng)過熱處理。焊接前應(yīng)退火，以減少裂紋傾向，焊后再經(jīng)熱處理，以達(dá)到高硬度和耐磨的要求。 第二篇 過程裝備制造工藝高碳鋼焊接時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：高碳鋼焊接時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 高碳鋼焊接前應(yīng)先進(jìn)行退火。

14、 焊接材料通常不用高碳鋼。因這類鋼的抗拉強(qiáng)度大多在675MPa以上?？蛇x用J506或J507焊條，或者選擇與以上強(qiáng)度等級(jí)相當(dāng)?shù)牡秃辖痄摵笚l或填充金屬。焊接材料應(yīng)是低氫的。 另外，高碳鋼也可以選用鉻鎳奧氏體鋼焊條焊接，牌號(hào)與焊接中碳鋼的相同，這時(shí)不需要預(yù)熱。 采用結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)必須預(yù)熱。 焊接過程中需要保持與預(yù)熱溫度一樣的層間溫度。 焊后工件應(yīng)立即送入650 的爐中保溫，進(jìn)行消除殘余應(yīng)力的熱處理。 第二篇 過程裝備制造工藝 3 低合金鋼的焊接低合金鋼的焊接 低合金鋼是在碳素鋼基礎(chǔ)上加入一定量合金元素的合金鋼。合金元素的總含量般不超過5，以提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)保證其具有一定的塑性和韌性；或者是為了達(dá)到

15、某些特殊性能要求，如耐低溫、耐高溫或耐腐蝕性等。 在焊接結(jié)構(gòu)中常用的低合金鋼有強(qiáng)度用鋼強(qiáng)度用鋼(高強(qiáng)鋼高強(qiáng)鋼)、低溫用鋼、耐蝕鋼及珠光體耐熱鋼、低溫用鋼、耐蝕鋼及珠光體耐熱鋼四類。 第二篇 過程裝備制造工藝（1）強(qiáng)度用鋼（高強(qiáng)鋼）的焊接）強(qiáng)度用鋼（高強(qiáng)鋼）的焊接 這類鋼的主要特點(diǎn)是強(qiáng)度高，塑性、韌性也較好，廣泛用于壓力容器、橋梁、船舶、飛機(jī)和其他裝備。中國低合金高強(qiáng)度鋼是以屈服強(qiáng)度來劃分強(qiáng)度級(jí)別的，目前常用高強(qiáng)鋼大致如下： 屈服強(qiáng)度在400MPa的低合金鋼，一般都在熱軋或正火狀態(tài)下使用，基體組織為鐵素體珠光體，如16Mn鋼等。這是低合金高強(qiáng)鋼中應(yīng)用最廣泛的鋼，是制造中低壓容器和一般鋼結(jié)構(gòu)的代表

16、材料，焊接性很好。第二篇 過程裝備制造工藝 16Mn鋼的屈服強(qiáng)度為294343MPa，基本屬于熱軋的低合金鋼。其綜合性能、焊接性及加工工藝性能均優(yōu)于普通碳素鋼，且質(zhì)量穩(wěn)定，與碳素鋼相比，使用16Mn鋼可節(jié)省鋼材2030。其使用溫度在40 450范圍內(nèi)。 當(dāng)16Mn鋼作為低溫壓力容器或厚板結(jié)構(gòu)用鋼時(shí)，為改善低溫韌性，也可以在正火處理后使用。熱軋、正火鋼按其用途可以分為壓力容器用鋼、鍋爐用鋼、焊接氣瓶用鋼及橋梁用鋼等，分別在鋼牌號(hào)后標(biāo)以R、g、HP及q等，如16MnR、16Mng等。 第二篇 過程裝備制造工藝 16Mn鋼是在低碳鋼的基礎(chǔ)上加入了少量合金，其加工性能與低碳鋼相似，具有較好的塑性和焊接

17、性。由于加入了少量合金元素，其強(qiáng)度增加，淬硬傾向比低碳鋼稍大，所以在較低溫度下或剛性大、厚壁結(jié)構(gòu)的焊接時(shí)，需要考慮采取預(yù)熱措施，預(yù)防冷裂紋的產(chǎn)生。 常溫下焊接板厚大于30mm時(shí)需要預(yù)熱。屈服強(qiáng)度在屈服強(qiáng)度在500MPa的低合金鋼：的低合金鋼： 中國典型代表鋼種為18MnMoNb鋼，以正火回火狀態(tài)供貨。是中溫、中高壓、厚壁壓力容器的主要用鋼。具有良好的綜合力學(xué)性能，可在450以下使用。第二篇 過程裝備制造工藝（2）低溫用鋼的焊接）低溫用鋼的焊接 低溫用鋼主要用于20 低溫以下工作的容器、管道等設(shè)備的鋼，可分為無鎳和含鎳為主，代表鋼種16MnDR、A203-72。 低溫用鋼主要性能要求是保證在使用

18、溫度下具有足夠的韌性及抵抗脆性破壞的能力。一般通過合金元素的固溶強(qiáng)化細(xì)化晶粒，并通過正火、回火處理細(xì)化晶粒、均化組織，從而獲得良好的低溫性能。無鎳的使用范圍-30-90 ;含鎳的-70-170 ，基本上進(jìn)口的，在鋼中加入合金元素Ni可以顯著改善鋼的低溫韌性。 焊接時(shí)采用小的焊接線能量，焊接電流不宜過大，宜用快速多焊道方法，多焊道要控制層間溫度不宜過高。第二篇 過程裝備制造工藝 （3）耐蝕鋼的焊接）耐蝕鋼的焊接 耐蝕鋼是指做抗潮濕、耐海水腐蝕的鋼材國產(chǎn)耐蝕鋼如16CuCr、12MnCuCr、09MnCuPTi等，是以Cu、P、合金化為主，配以Cr、Mn、Ti、Nb、Ni等合金元素。Cr能提高鋼的

19、耐腐蝕穩(wěn)定性，Ni與Cu、P、Cr共同加入時(shí)，能增強(qiáng)耐腐蝕效果。但要嚴(yán)格控制P的含量。C、P一般控制在0.25以下時(shí)，鋼的冷脆傾向不大。 耐蝕鋼的焊接工藝與強(qiáng)度級(jí)別較低的（343392MPa）熱軋鋼相同。第二篇 過程裝備制造工藝（4）耐熱鋼的焊接）耐熱鋼的焊接 耐熱鋼是長期在高溫條件下工作，仍具備有高溫持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和抗氧化性、抗脆斷能力、耐蝕性等性能的用鋼。 按其合金成分的含量可分為低合金（5）、中合金（512）、高合金耐熱鋼（高于13）。 耐熱鋼中Cr和Mo是重要合金元素，其中Cr主要有抗氧化作用，在高溫下與氧結(jié)合強(qiáng)，在金屬表面形成Cr2O3穩(wěn)定化合物包圍金屬，阻止了金屬繼續(xù)氧化；耐熱

20、鋼在溫度較高下的金屬原子活動(dòng)能較強(qiáng)，由于金屬再結(jié)晶的結(jié)果，使金屬性能軟化，而Mo可以提高再結(jié)晶溫度，阻礙高溫下原子的活動(dòng)能力，提高熱強(qiáng)性。碳易于和鉻結(jié)合，降低了抗氧化性，因此碳含量應(yīng)小于0.25。第二篇 過程裝備制造工藝焊接要求： 厚板的CrMo耐熱鋼火焰切割時(shí)要預(yù)熱（100150），并作磁粉檢測表面是否產(chǎn)生裂紋。焊接材料的選擇要保證Cr和Mo等重要合金元素的含量，控制碳的含量。 焊前預(yù)熱。預(yù)防焊接冷裂紋和消除應(yīng)力裂紋。焊后熱處理。消除焊接殘余應(yīng)力，改善組織、提高接頭的綜合力學(xué)性能，包括提高高溫蠕變強(qiáng)度和組織穩(wěn)定性、降低焊縫及熱影響區(qū)的硬度。 第二篇 過程裝備制造工藝 4 奧氏體不銹鋼的焊接奧

21、氏體不銹鋼的焊接 當(dāng)合金鋼的Cr含量超過12時(shí)，鋼就會(huì)具有不銹的特性，對某些介質(zhì)具有耐腐蝕性。 通常不銹鋼一般多為單相組織： a 鐵素體不銹鋼，如0Cr13、1Cr17； b馬氏體不銹鋼，如1Cr13、2Cr13； c 奧氏體不銹鋼，如0Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、00Cr18Ni10等，通常又稱為18-8鋼，不僅能抗很多介質(zhì)，而且高溫（450）、低溫的力學(xué)性能均較好，-196仍具有相當(dāng)好的塑性和韌性、較好的焊接性。 在實(shí)際焊接生產(chǎn)中，奧氏體不銹鋼易產(chǎn)生的問題是晶間腐蝕和熱裂紋。第二篇 過程裝備制造工藝（1）晶間腐蝕）晶間腐蝕 預(yù)防晶間腐蝕的措施： 控制焊縫的化學(xué)成分 a 控制焊縫的

22、含碳量使之低于0.08（低碳）或低于0.03（超低碳），減少形成碳化鉻的條件。 其一母材0Cr18Ni9、00Cr18Ni10等， 其二焊接材料焊條焊絲如：E0-19-10-xx和E00-19-10-xx等。 b 在母材和焊接材料中加入穩(wěn)定性元素，如Ti、Nb等，是指優(yōu)先與碳結(jié)合形成碳化物，叫替鉻法。 c 雙組織法。最經(jīng)濟(jì)的措施是在焊縫中形成少量鐵素體組織，與奧氏體一起形成雙相組織。 第二篇 過程裝備制造工藝 從焊接工藝著手 a 快焊快冷原則； b小電流、直流反接； c 不要在焊接接頭附近引弧，不要敲打工件； d 與腐蝕介質(zhì)接觸側(cè)焊縫盡量安排在最后焊接。 穩(wěn)定化退火。 加熱到850保溫2h后空

23、冷，使碳化物充分析出，鉻得到充分?jǐn)U散以補(bǔ)充貧鉻區(qū)的鉻，減少晶間腐蝕的產(chǎn)生。 固溶處理。 加熱到10501150 ，使焊接時(shí)析出的碳化鉻重新分解溶入奧氏體內(nèi)，經(jīng)淬火即進(jìn)入為貧鉻區(qū)。僅適用于小件。第二篇 過程裝備制造工藝（2）熱裂紋）熱裂紋 熱裂紋產(chǎn)生的原因熱裂紋產(chǎn)生的原因 低熔點(diǎn)共晶體的存在是產(chǎn)生熱裂紋的主要原因。如Ni與鋼中的有害元素S、P，都是生成低熔點(diǎn)共晶的合金元素。 188型奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小，僅為低碳鋼的13，從而在焊接過程中延長了焊縫金屬在高溫區(qū)停留的時(shí)間，增加了熱裂紋產(chǎn)生的時(shí)機(jī) ；線膨脹系數(shù)大，為低碳鋼的1.5倍，導(dǎo)致焊接變形大，易產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力，不能承受較大的塑性拉伸

24、應(yīng)變。第二篇 過程裝備制造工藝預(yù)防焊接熱裂紋的措施預(yù)防焊接熱裂紋的措施嚴(yán)格控制焊縫中的硫、磷等有害金屬的含量?？刂坪缚p成分，使其形成由奧氏體與鐵素體組成的雙相組織，并控制鐵素體的含量不宜過高。具有較高的抗裂性。選用堿性焊接材料，低線能量，快焊快冷，防止過熱。盡量減少焊接殘余應(yīng)力。注意正確的焊接結(jié)構(gòu)，選擇減少焊縫金屬充填量的坡口形式。 第二篇 過程裝備制造工藝5 鋁及鋁合金的焊接鋁及鋁合金的焊接 鋁及鋁合金具有較好的耐腐蝕性能，而且低溫性能也較好，常用做壓力較低的換熱裝備和儲(chǔ)存裝備。鋁很活潑，在空氣中就會(huì)與氧結(jié)合，在表面生成一層致密的Al2O3薄膜，可防止硝酸、乙酸的腐蝕，但在堿類和含有氯離子的

25、鹽類溶液中， Al2O3薄膜很容易被破壞，引起純鋁的強(qiáng)烈腐蝕。在鋁中加入銅、鎂、錳等合金元素，可獲得不同性能的合金。 工業(yè)純鋁有Ll、L2、L3等；防銹鋁合金有LF1 、LF2、LF3等，其強(qiáng)度適中，塑性、耐腐蝕性好，是目前鋁合金焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣的。第二篇 過程裝備制造工藝 (1)鋁及鋁合金的焊接特點(diǎn)鋁及鋁合金的焊接特點(diǎn) 鋁的氧化能力強(qiáng)，在焊接過程中，已形成的Al2O3薄膜，熔點(diǎn)高(達(dá)2050)、 密度大，會(huì)阻礙金屬之間的互相結(jié)合，而且不熔化，很容易造成焊縫的未熔合、夾渣、氣 孔等缺陷。 鋁及鋁合金的導(dǎo)熱系統(tǒng)(Wm)、比熱容(Jkg)等都很 大(比鋼大一倍多)，在焊接過程中大量的熱能迅速傳播

26、，因此焊接鋁及鋁合金要比鋼消耗更多的熱能，應(yīng)選擇能量大、集中的大功率熱源。 鋁及鋁合金焊接接頭中氣孔是較容易產(chǎn)生的缺陷。氫是熔化焊時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要 因素。鋁及鋁合金液體在高溫下很容易吸收大量氣體，焊接后冷卻凝固過程中來不及析出，而聚集在焊縫中形成氣孔。 鋁及鋁合金的熱裂紋傾向性大。其線膨脹系數(shù)約為鋼的兩倍，凝固收縮時(shí)的體積 收縮率達(dá)6.5左右，焊接時(shí)由于過大的內(nèi)應(yīng)力而在脆性溫度區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生熱裂紋。這是鋁合金尤其是高強(qiáng)鋁合金焊接時(shí)最常見的嚴(yán)重缺陷之一。第二篇 過程裝備制造工藝 (2)鋁及鋁合金的焊接鋁及鋁合金的焊接 焊前必須認(rèn)真清理鋁及鋁合金與焊接材料表面的氧化物及污物，并防止焊接過程中再氧化。對

27、焊接全過程進(jìn)行有效保護(hù)，這是最行之有效的預(yù)防措施，既可防止氧化，又 能減少氣孔等缺陷的產(chǎn)生。 鎢極氬弧焊，熔化極氬弧焊，是焊接鋁及鋁合金的較好焊接方法，其熱量集中。氬氣保護(hù)效果較好，可獲得滿意的焊接接頭。 第二篇 過程裝備制造工藝注意焊接材料要烘干，并要嚴(yán)格保管、發(fā)放，這是預(yù)防空氣、水蒸氣入侵，預(yù)防 氫氣孔的重要工藝內(nèi)容。 鋁及鋁合金在高溫焊接時(shí)強(qiáng)度很低，液態(tài)金屬及附近金屬容易塌陷。為了保證焊透而又不致塌陷，焊接時(shí)常采用墊板托住熔化金屬及附近金屬，墊板可用石墨、鋼材制成。第二篇 過程裝備制造工藝 6 鈦及鈦合金的焊接鈦及鈦合金的焊接 鈦(Ti)有“第三金屬”之稱，熔點(diǎn)1668、密度4.51g/

28、cm3(約為鐵的一半)。在退火狀態(tài)下工業(yè)鈍鈦的抗拉強(qiáng)度為350700MPa， 鈦合金的最大優(yōu)點(diǎn)是比強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度/密度)大、而且有較好的韌性、焊接性、良好的耐腐蝕性。在氧化性、中性及有氯離子的介質(zhì)中，其耐腐蝕性均優(yōu)于不銹鋼，甚至超過1Crl8Ni9Ti鋼的十倍。在還原性介質(zhì)如稀鹽酸和稀硫酸中，鈦的耐腐蝕性較差，但經(jīng)過氮化處理后，耐腐蝕性大大提高。鈦在高溫和低溫下都具有良好的性能， 第二篇 過程裝備制造工藝 (1)鈦及鈦合金的分類鈦及鈦合金的分類 中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)按鈦合金退火狀態(tài)的室溫平衡組織分為鈦合金、鈦合金和十鈦合金三類，分別用TA、TB和TC表示，如TA2、TA7、TB2、TC4、TC10分別

29、為其代表。第二篇 過程裝備制造工藝 （2）鈦及鈦合金的焊接）鈦及鈦合金的焊接 鈦的化學(xué)性能非?；顫?。 鈦在常溫下能與氧生成致密的氧化膜而保持高的穩(wěn)定性和耐腐蝕性，在540以上生成的氧化膜則不致密。鈦在300以上即可快速吸氫，600以上快速吸氧。700以上快速吸氮，氫可以導(dǎo)致鈦的塑性、韌性降低，隨著含氫量的增加焊縫金屬的沖擊韌性急劇下降，甚至脆裂。一般來說，焊縫中氧、氮含量增加也是不利的。另外，鈦易與碳形成硬而脆的TiC，易引起裂紋。 第二篇 過程裝備制造工藝 鈦的熔點(diǎn)高(1668)，焊接時(shí)需要較高溫度的熱源。鈦的導(dǎo)熱性差，焊接接頭易產(chǎn)生晶粒長大傾向(特別是鈦合金)；鈦容易過熱，使接頭塑性降低。

30、 鈦的彈性模量是鋼的一半，焊接后變形較大，而且校正較困難。第二篇 過程裝備制造工藝 (3)鈦及鈦合金的焊接鈦及鈦合金的焊接 不宜采用氣焊、手工電弧焊，應(yīng)采用惰性氣體保護(hù)焊(如氬氣保護(hù)電弧焊)、真空電子束焊等，而且在焊接前就進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，注意焊接接頭周圍的保護(hù)。 焊接前必須對鈦及鈦合金的表面進(jìn)行嚴(yán)格清理，如表面除油、除銹等污物，機(jī)械打磨等，且在處理后及時(shí)焊接。 第二篇 過程裝備制造工藝 在整個(gè)焊接工藝過程中，嚴(yán)格防止鐵離子對焊縫的污染，否則會(huì)使焊接接頭性能變壞。在利用鋼、鐵制的工具、夾具等輔助裝備時(shí)，嚴(yán)禁與坡口處接觸。鈦及鈦合金的切割下料宜采用機(jī)械加工的方法，當(dāng)采用氧氣乙炔火焰切割下料時(shí)，下料后

31、最好進(jìn)行表面處理。盡量選用低的焊接線能量。多道焊時(shí)注意冷卻后再焊下一道焊縫以防止過熱。 第二篇 過程裝備制造工藝 四四 焊后熱處理焊后熱處理 焊后熱處理是將焊接設(shè)備的整體或局部均勻加熱至金屬材料的相變點(diǎn)以下的溫度范圍內(nèi)，保持一定的時(shí)間，然后均勻冷卻的過程。 1目的和規(guī)范目的和規(guī)范（1）焊后熱處理的目的）焊后熱處理的目的 a. 松弛（降低）焊接殘余應(yīng)力松弛（降低）焊接殘余應(yīng)力 焊接殘余應(yīng)力的降低，加熱溫度起很大作用，保溫過程的作用卻相當(dāng)重要。原理是在高溫的過程中，由于金屬的蠕變現(xiàn)象（高溫松弛），焊接殘余應(yīng)力得以充分松弛、降低。 第二篇 過程裝備制造工藝b穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形狀和尺寸穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形狀和尺寸 c.

32、 改善母材、焊接接頭和結(jié)構(gòu)件的性能改善母材、焊接接頭和結(jié)構(gòu)件的性能 軟化焊接熱影響區(qū)。 提高焊縫的延性。 提高斷裂韌性。但是對于淬火、回火的調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼等材料，采用焊后熱處理有時(shí)會(huì)使其失去調(diào)質(zhì)效果因而降低斷裂韌性。 有利于焊接接頭(焊縫區(qū)、熱影響區(qū))的氫等有害氣體擴(kuò)散、逸出。 提高蠕變性能以及在各種腐蝕介質(zhì)中的耐腐蝕性能、抗疲勞性能等。 第二篇 過程裝備制造工藝 2 熱處理方法熱處理方法（1）爐內(nèi)整體熱處理）爐內(nèi)整體熱處理 條件允許情況下應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用。其優(yōu)點(diǎn)是被處理的焊接構(gòu)件、容器溫度均勻，比較容易控制，因而殘余應(yīng)力的消除和焊接接頭性能的改善都較為有效，并且熱損失小。其缺點(diǎn)是需要較大的加熱爐，投

33、資較大。 第二篇 過程裝備制造工藝（2）爐內(nèi)分段加熱處理）爐內(nèi)分段加熱處理 當(dāng)被處理的焊接構(gòu)件、容器等裝備體積較大，不能整體進(jìn)爐時(shí)，或者裝備上局部區(qū)域不宜加熱處理，否則會(huì)引起有害影響時(shí)，可以在加熱爐內(nèi)分段或局部熱處理。爐內(nèi)部分的操作應(yīng)符合上述焊后熱處理規(guī)范，爐外部分應(yīng)采取保溫措施，使溫度梯度不致影響材料的組織和性能。 爐內(nèi)的加熱燃料有工業(yè)煤氣、天然氣、液化石油氣、柴油等。第二篇 過程裝備制造工藝 (3)爐外加熱處理爐外加熱處理 當(dāng)被處理的裝備過大，或由于其他各種原因不能進(jìn)行爐內(nèi)熱處理時(shí)，只能在爐外進(jìn)行熱處理。爐外加熱的方法有工頻感應(yīng)加熱法、電阻加熱法、紅外線加熱法、內(nèi)部燃燒加熱法。 爐外加熱處理也有整體加熱處理和分段或局部加熱處理之分。 第二篇 過程裝備制造工藝 (3)爐外加熱處理爐外加熱處理 當(dāng)被處理的裝備過大，或由于其他各種原因不能進(jìn)行爐內(nèi)熱處理時(shí)，只能在爐外進(jìn)行熱處理。爐外加熱的方法有工頻感應(yīng)加熱法、電阻加熱法、紅外線加熱法、內(nèi)部燃燒加熱法。 爐外加熱處理也有整體加熱處理和分段或局部加熱處理之分。 第二篇 過程裝備制造工藝3 鋼制壓力