全國氣瓶基礎(chǔ)知識

（優(yōu)選）全國氣瓶基礎(chǔ)知識當(dāng)前第1頁\共有107頁\編于星期日\19點主要內(nèi)容一、金屬材料學(xué)與熱處理基礎(chǔ)知識二、焊接三、理化檢驗四、金屬腐蝕與防護(hù)五、氣瓶專業(yè)基礎(chǔ)知識當(dāng)前第2頁\共有107頁\編于星期日\19點

4.1金屬材料學(xué)與熱處理基礎(chǔ)知識4.1.1金屬材料性能的基礎(chǔ)知識

金屬材料具有各種不同的使用性能，包括力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能和工藝性能。對于氣瓶用金屬材料來說，其中最重要的是力學(xué)性能。當(dāng)前第3頁\共有107頁\編于星期日\19點

1．金屬材料的力學(xué)性能金屬在一定溫度條件下承受外力（載荷）作用時，抵抗變形和斷裂的能力稱為金屬材料的力學(xué)性能。金屬材料的力學(xué)性能指標(biāo)包括強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等。（1）金屬材料的強(qiáng)度：表征金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力。金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo)包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、持久極限等。屈服強(qiáng)度：材料在拉伸過程中，當(dāng)載荷達(dá)到某一值時，載荷不變而試樣仍繼續(xù)伸長的現(xiàn)象，稱為屈服。材料開始發(fā)生屈服時所對應(yīng)的應(yīng)力，稱為屈服點、屈服強(qiáng)度或屈服極限，我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定取鋼材的下屈服點值，用ReL表示。除退火或熱軋的低碳鋼和中碳鋼等有屈服現(xiàn)象外，多數(shù)工程材料的屈服點不明顯或沒有屈服點，此時規(guī)定以產(chǎn)生0.2%殘余伸長的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度，用Rp0.2表示?？估瓘?qiáng)度：試樣拉伸時，在拉斷前所承受的最大載荷與試樣原始截面之比，稱為強(qiáng)度極限或抗拉強(qiáng)度，用Rm表示。持久極限：持久極限又稱持久強(qiáng)度，是指材料在規(guī)定溫度和規(guī)定時間內(nèi)發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。常用符號σ（T，t）來表示在試驗溫度T時，持久時間為t的應(yīng)力，即所謂持久極限。當(dāng)前第4頁\共有107頁\編于星期日\19點（2）金屬材料的硬度硬度是表示固體材料表面抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，或者說是材料對局部塑性變形的抵抗能力，是衡量金屬軟硬的力學(xué)性能指標(biāo)。硬度與強(qiáng)度有著一定的關(guān)系，一般說來，金屬的硬度越高，則強(qiáng)度越高，而塑性和韌性越低。當(dāng)前第5頁\共有107頁\編于星期日\19點

（3）金屬材料的塑性金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力稱為塑性。金屬材料的塑性指標(biāo)包括斷后伸長率、斷面收縮率及冷彎性能等。斷后伸長率（A）：金屬材料在拉伸試驗時，試樣斷裂后，其標(biāo)距部分的總伸長△L與原標(biāo)距長度L0之比的百分比，稱為斷后伸長率，也稱斷后延伸率，用A表示。斷面收縮率(Z)：金屬試樣在拉斷后，其縮頸處橫截面面積的最大縮減量與原橫截面面積的百分比，稱為斷面收縮率，用Z表示。塑性材料的斷面收縮率較大，而脆性材料斷面收縮率較小。冷彎性能：金屬材料在常溫下承受彎曲而不破裂的能力，稱為冷彎性能。冷彎性能是特種設(shè)備制造用鋼材與焊接接頭力學(xué)性能考核的重要指標(biāo)。出現(xiàn)裂紋前能承受的彎曲程度越大，則材料的冷彎性能越好。彎曲程度一般用彎曲角度α或彎心直徑d對材料厚度a的比值來表示。當(dāng)前第6頁\共有107頁\編于星期日\19點

（4）金屬材料的韌性金屬材料的韌性是指金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力。金屬材料的韌性指標(biāo)分為沖擊韌度及斷裂韌度。沖擊韌度：試樣在沖擊試驗力一次作用下折斷時所吸收的功稱為沖擊吸收功，沖擊試樣缺口底部單位橫截面面積上的沖擊吸收功稱為沖擊韌度。沖擊韌度是評價金屬材料在動載荷下承受沖擊抗力的力學(xué)性能指標(biāo)。斷裂韌度：斷裂韌度是反映材料抵抗裂紋臨界擴(kuò)展的一種能力，他是材料固有的力學(xué)性能參數(shù)。評價材料斷裂韌度最常用的指標(biāo)是臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子KIC和裂紋張開位移COD。當(dāng)前第7頁\共有107頁\編于星期日\19點2．金屬材料的物理性能金屬的物理性能主要包括密度、熔點、熱膨脹性、磁性、電學(xué)性能等。（1）密度（比重）（2）熔點：金屬由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)時的溫度，對金屬材料的熔煉、熱加工有直接影響，并與材料的高溫性能有很大關(guān)系。（3）熱膨脹性：隨著溫度變化，材料的體積也發(fā)生變化（膨脹或收縮）的現(xiàn)象稱為熱膨脹，多用線膨脹系數(shù)衡量，亦即溫度變化1℃時，材料長度的增減量與其0℃時的長度之比。（4）磁性：能吸引鐵磁性物體的性質(zhì)即為磁性。（5）電學(xué)性能：主要考慮其電導(dǎo)率，在電磁無損檢測中對其電阻率和渦流損耗等都有影響。當(dāng)前第8頁\共有107頁\編于星期日\19點

4.1.2鐵碳合金及其金相組織1．金屬的晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)是由原子構(gòu)成，根據(jù)原子在物質(zhì)內(nèi)部的排列方式不同，可將物質(zhì)分為晶體和非晶體兩大類。由基本單元按照一定間隔重復(fù)，按規(guī)則的排列方式構(gòu)成的材料稱為晶體。而內(nèi)部原子呈不規(guī)則排列的物質(zhì)稱為非晶體，所有固態(tài)金屬都是晶體。在固態(tài)金屬中，晶體內(nèi)部原子的排列方式稱為晶體結(jié)構(gòu)，常見的晶體結(jié)構(gòu)有：（1）體心立方晶格，體心立方晶格的金屬具有較高的強(qiáng)度、硬度熔點，而塑性、韌性較差，且具有冷脆性。（2）面心立方晶格，面心立方晶格的金屬具有較好的塑性、韌性，沒有冷脆性。（3）密排六方晶格，密排六方晶格強(qiáng)度低且塑性、韌性差，一般不用做結(jié)構(gòu)材料。當(dāng)前第9頁\共有107頁\編于星期日\19點

2．鐵碳合金基礎(chǔ)知識通常把鋼和鑄鐵統(tǒng)稱為鐵碳合金，這是因為鋼和鑄鐵的成份雖然復(fù)雜，但基本上是鐵和碳兩種元素組成的。其中含碳量小于2.11%為鋼，含碳量2.11%～6.69%為鑄鐵。鋼的性質(zhì)是強(qiáng)而韌，而鑄鐵的性質(zhì)是弱而脆；鋼的熔點高而鑄鐵的熔點低。鐵碳合金的組織與性能和含碳量及溫度有關(guān)，鋼的在常溫下它的基本結(jié)構(gòu)有：鐵素體（常用代表符號F）：碳與合金元素溶解于α-Fe中形成的間隙固溶體，為體心立方晶格，含碳量低，因而鐵素體組織具有良好的塑性和韌性，但是強(qiáng)度和硬度較低。滲碳體（常用代表符號Fe3C）：一種鐵碳化合物，呈復(fù)雜的斜方晶格。滲碳體的熔點、硬度高，脆性大，塑性與韌性很低。鋼中含碳量增大時，滲碳體的數(shù)量也增大，從而增加了鋼的強(qiáng)度和硬度，但使其塑性和韌性下降。珠光體（常用代表符號P）：鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物，呈現(xiàn)鐵素體和滲碳體相間排列的片層狀組織。珠光體鋼的強(qiáng)度較高，硬度適中并有一定的塑性。奧氏體（常用代表符號A）：碳和合金元素原子溶于γ-Fe中形成的間隙固溶體，呈面心立方晶格。奧氏體鋼的變形抗力較低、塑性好，而強(qiáng)度和硬度高于鐵素體鋼。馬氏體（常用代表符號M）：碳原子在α-Fe中的過飽和固溶體，使α-Fe的體心立方晶格發(fā)生畸變成為體心正方晶格。馬氏體的硬度高、脆性大，塑性和韌性差。一般由奧氏體狀態(tài)快速冷卻時將轉(zhuǎn)變成馬氏體，由于馬氏體的體積要比奧氏體的大（即比容大），在轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時，鋼將會發(fā)生體積膨脹，能產(chǎn)生很大的相變應(yīng)力（內(nèi)應(yīng)力，也稱為馬氏體相變應(yīng)力），容易導(dǎo)致鋼制零件變形甚至破裂。當(dāng)前第10頁\共有107頁\編于星期日\19點

3．鐵碳合金相圖基礎(chǔ)知識

當(dāng)前第11頁\共有107頁\編于星期日\19點

4.1.3金屬熱處理基本知識1．熱處理的概念熱處理是將固態(tài)金屬及合金按預(yù)定的要求進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部組織，從而獲得所要求性能的一種工藝過程。臨界溫度又稱為臨界點，是指鋼加熱或冷卻時發(fā)生相變的溫度。它是制定熱處理工藝的重要指標(biāo)，對鋼來說，常用的臨界溫度如下：（1）A1：表示鋼加熱時珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變，冷卻時奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的溫度。也就是一般所說的下臨界點。（2）A3：表示壓共析鋼加熱時，先共析鐵素體完全溶入奧氏體的溫度，或冷卻時先共析鐵素體開始從奧氏體中析出的溫度。也就是說亞共析鋼的上臨界點。（3）Ac1：鋼加熱時，開始形成奧氏體的溫度。（4）Ac3：亞共析鋼加熱時，所有鐵素體都轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度。（5）Acm：過共析鋼加熱時，先共析滲碳體完全溶入奧氏體的溫度?；蚶鋮s時先共析滲碳體開始從奧氏體中析出的溫度。（6）Ar1：冷卻時實際的A1溫度成為Ar1。（7）Ar3：冷卻時實際的A3溫度成為Ar3。當(dāng)前第12頁\共有107頁\編于星期日\19點

當(dāng)前第13頁\共有107頁\編于星期日\19點3．常用熱處理方法下面對氣瓶及其他特種設(shè)備制造中常用的幾種熱處理方法進(jìn)行簡單的介紹。（1）退火：指金屬材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋３忠欢ǖ臅r間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。常見的退火工藝有再結(jié)晶退火，去應(yīng)力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應(yīng)力，提高組織和成分的均勻化，或為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。（2）正火：指將鋼材或鋼件加熱到Ac3或Acm（鋼的上臨界點溫度）以上30～50℃，保持適當(dāng)時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝。正火的目的主要是提高低碳鋼的力學(xué)性能，改善切削加工性，細(xì)化晶粒，消除組織缺陷，為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。（3）淬火：指將鋼件加熱到Ac3或Ac1（鋼的下臨界點溫度）以上某一溫度，保持一定的時間，然后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度，獲得馬氏體（或貝氏體）組織的熱處理工藝。常見的淬火工藝有鹽浴淬火，馬氏體分級淬火，貝氏體等溫淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目的是使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度，強(qiáng)度和耐磨性，為后道熱處理作好組織準(zhǔn)備等。當(dāng)前第14頁\共有107頁\編于星期日\19點（4）回火：指鋼件經(jīng)淬硬后，再加熱到Ac1以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。常見的回火工藝有：低溫回火，中溫回火，高溫回火和多次回火等?；鼗鸬哪康闹饕窍摷诖慊饡r所產(chǎn)生的應(yīng)力，使鋼件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韌性等。（5）調(diào)質(zhì)：指將鋼材或鋼件進(jìn)行淬火及回火的復(fù)合熱處理工藝。使用于調(diào)質(zhì)處理的鋼稱調(diào)質(zhì)鋼。它一般是指中碳結(jié)構(gòu)鋼和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼。（6）固溶處理：指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。固溶處理的目的主要是改善鋼和合金的塑性和韌性，為沉淀硬化處理作好準(zhǔn)備等。（7）沉淀硬化（析出強(qiáng)化）：指金屬在過飽和固溶體中溶質(zhì)原子偏聚區(qū)和（或）由之脫溶出微粒彌散分布于基體中而導(dǎo)致硬化的一種熱處理工藝。如奧氏體沉淀不銹鋼在固溶處理后或經(jīng)冷加工后，在400～500℃或700～800℃進(jìn)行沉淀硬化處理，可獲得很高的強(qiáng)度。（8）時效處理：指合金工件經(jīng)固溶處理，冷塑性變形或鑄造，鍛造后，在較高的溫度放置或室溫保持，其性能，形狀，尺寸隨時間而變化的熱處理工藝。若采用將工件加熱到較高溫度，并較長時間進(jìn)行時效處理的時效處理工藝，稱為人工時效處理，若將工件放置在室溫或自然條件下長時間存放而發(fā)生的時效現(xiàn)象，稱為自然時效處理。時效處理的目的是消除工件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織和尺寸，改善機(jī)械性能等。（9）消除應(yīng)力熱處理：消除焊接過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力及冷作硬化，焊后熱處理是其中最重要的一種，目的是改善焊縫及熱影響區(qū)的組織，使焊縫中的氫完全擴(kuò)散，提高焊縫的抗裂性和韌性，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第15頁\共有107頁\編于星期日\19點

4.1.4氣瓶常用金屬材料特點及質(zhì)量要求氣瓶制造中，常用的材料主要為各類鋼材、鋁合金等，形式有鋼板、鋼帶、鋼坯、無縫鋼管、棒材等。常用的氣瓶材料標(biāo)準(zhǔn)有:GB6653《焊接氣瓶用鋼板和鋼帶》GB13447《無縫氣瓶用鋼坯》GB18248《氣瓶用無縫鋼管》GB28884《大容積氣瓶用無縫鋼管》當(dāng)前第16頁\共有107頁\編于星期日\19點1．氣瓶主體材料的基本要求（1）具有足夠的強(qiáng)度，尤其是高壓氣瓶應(yīng)有較高的強(qiáng)度及合適的屈強(qiáng)化，以降低氣瓶重量，并充分發(fā)揮材料潛力；（2）有一定的塑性，韌性；并有較好的低溫性能，以適應(yīng)氣瓶流動性大和使用環(huán)境復(fù)雜的特點；（3）材質(zhì)比較穩(wěn)定、均勻；有較好的抗疲勞性能，能保證整個試用期內(nèi)的疲勞壽命；（4）有較好的耐腐蝕性能；（5）便于制造加工，高壓氣瓶應(yīng)有較好的可鍛性，低壓焊接氣瓶應(yīng)有較好的可焊性；（6）符合我國資源及供貨情況，價格合理；（7）符合各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對材料提出的要求。當(dāng)前第17頁\共有107頁\編于星期日\19點2．鋼制氣瓶常用主體材料及其要求（1）氣瓶主體材料必須采用堿性轉(zhuǎn)爐冶煉的無時效性鎮(zhèn)靜鋼。鋼制無縫氣瓶的瓶體，焊接氣瓶的筒體和封頭，都是直接承受內(nèi)壓的零部件，要求選用含硫、磷等雜質(zhì)較少的鎮(zhèn)靜鋼，不允許使用沸騰鋼。（2）低溫性能:當(dāng)溫度低于某一臨界值時，鋼材的沖擊韌性顯著降低，這個使沖擊韌性急劇降低的溫度范圍，就是鋼材的冷脆臨界溫度。鋼材的冷脆臨界溫度愈低。表明鋼材抗脆斷能力愈強(qiáng)。不同成份的鋼材在低溫時的沖擊韌性相差很大，普低鋼的低溫沖擊韌性優(yōu)于碳鋼，在碳鋼中影響鋼材的低溫沖擊的最重要因素是鋼中的含碳量。含碳量增加將大大降低沖擊韌性值和影響冷脆臨界溫度。故對含碳量應(yīng)有所限制。能提高鋼材的沖擊韌性及降低冷脆臨界溫度的元素有鋁、鈦、釩、錳、鎳等。硅、鉬有相反的效果。當(dāng)前第18頁\共有107頁\編于星期日\19點（3）耐腐蝕性氣瓶材料應(yīng)滿足耐腐蝕性能的要求，鋼中各元素對耐腐蝕性的影響如下：碳：一般是碳越低，氧的腐蝕越小。錳：錳含量（0.4～1.5％）在硫含量高的場合，會有硫化錳存在，對腐蝕有影響，但在硫含量低的場合，錳和鐵形成固溶體，對腐蝕無影響。磷：磷含量規(guī)定在0.04％以下，可以提高鋼在大氣中的抗腐蝕性，特別是當(dāng)鋼中含有銅時，耐蝕作用更加顯著。硫：作為硫化鐵，硫化錳存在時，有構(gòu)成局部電池的因素，但在中性溶液里幾乎沒有影響。銅：氣瓶用鋼的含銅量在0.5％以下是固溶性，其耐蝕性甚好，與磷一起，效果更好。鉻：鉬與鉻并存時，抗氧化性強(qiáng)，有較高的耐腐蝕性。當(dāng)前第19頁\共有107頁\編于星期日\19點

3．焊接氣瓶常用主體材料及其要求（1）焊接氣瓶用鋼材要求具有良好的塑性和焊接性。以利于加工變形和焊接，應(yīng)控制鋼板含碳量，為了防止焊接時產(chǎn)生裂縫，應(yīng)控制硫、磷的含量。（2）硫的影響。硫是有害雜質(zhì)，對鋼的焊接性和塑性都有不良影響，硫以硫化鐵（FeS）或硫化錳（MnS）的形式存在，硫化鐵與鐵能形成低熔點的共晶體（熔點為985℃），它低于鋼材的熱加工開始溫度，導(dǎo)致熱加工時的開裂。硫化錳在熱加工過程中，沿著軋制方向伸長，形成所謂纖維組織，使平行于纖維組織方向截取的試樣，和垂直于纖維方向的試樣表現(xiàn)出懸殊的機(jī)械性能。纖維組織還影響鋼材軋制后的帶狀組織。同樣，焊縫在熔化區(qū)的熱裂，也主要與焊縫金屬中硫的含量有關(guān)。（3）磷的影響.磷在鋼中能全部溶于鐵素體內(nèi)，而使鐵素體在室溫下的強(qiáng)度提高，而塑性和韌性下降，即產(chǎn)生所謂“冷脆性”。使鋼的冷加工性能及焊接性變壞。當(dāng)鋼中含碳量愈高時，這種脆化作用就愈大。磷含量應(yīng)嚴(yán)格控制。當(dāng)前第20頁\共有107頁\編于星期日\19點

GB6653-2008《焊接氣瓶用鋼板和鋼帶》中對焊接氣瓶用鋼板牌號及化學(xué)成分的要求。當(dāng)前第21頁\共有107頁\編于星期日\19點4．無縫氣瓶常用主體材料及其要求（1）選材因素GB5099《鋼質(zhì)無縫氣瓶》要求鋼制無縫氣瓶主體材料必須采用堿性轉(zhuǎn)爐冶煉的無時效性鎮(zhèn)靜鋼；GB13447《無縫氣瓶用鋼坯》規(guī)定無縫氣瓶用鋼必須采用氧氣轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉后精煉、真空脫氣制造方式。一般說來，一般高壓氣瓶使用錳鋼，西歐，美國等調(diào)質(zhì)氣瓶多使用鉻鉬鋼，或鉻鎳鉬鋼。制作無縫氣瓶的材料，除了滿足選材的基本要求外，還必須在強(qiáng)度高的同時，具有較高的伸長率；具有較好的熱處理性能；常溫和低溫沖擊韌性值高。提高強(qiáng)度可用添加C、Mn、Cr等合金元素和調(diào)質(zhì)處理等方法，但有時會使伸長率和沖擊韌性值降低，因此，對強(qiáng)度和伸長率的調(diào)整，將對氣瓶選材有很大影響?？傊y(tǒng)一考慮。當(dāng)前第22頁\共有107頁\編于星期日\19點鉻：鉻能改善鋼的抗拉強(qiáng)度并提高伸長率，淬透性和耐腐蝕性，氣瓶用鋼中Cr的含量一般為0.8～1.2%。鎳：提高強(qiáng)度，改善缺口韌性，低溫冷脆及臨界溫度；鉬：提高強(qiáng)度，改善回火脆性。

（2）力學(xué)性能對一般無縫氣瓶的要求是通過壁厚公式中的許用應(yīng)力，也即從安全系數(shù)方面來保證的。在塑性和韌性方面，對氣瓶材料來說，比抗靜態(tài)耐壓強(qiáng)度更重要的是富于延伸性、韌性，抗沖擊能力強(qiáng)，塑性變形性能好，能抑制裂紋的擴(kuò)展等。氣瓶很少在靜態(tài)下由于常規(guī)強(qiáng)度不夠破壞的，因此，必須從正確選用材料和熱處理方面，來增加塑性和韌性。當(dāng)前第23頁\共有107頁\編于星期日\19點當(dāng)前第24頁\共有107頁\編于星期日\19點5．鋁合金無縫氣瓶主體材料的要求（1）鋁及鋁合金的性能特點①輕質(zhì)：鋁的突出優(yōu)點是它的密度?。?.7g/cm3），大約是鋼的1/3。②耐蝕性：鋁及鋁合金表面，易生成一層致密、牢固的氧化鋁保護(hù)膜，防止其繼續(xù)氧化。這層保護(hù)膜只有在鹵素離子或堿離子的激烈作用下才會遭到破壞。因此，鋁有很好的耐大氣腐蝕和水腐蝕的能力。能抗多數(shù)酸及有機(jī)物腐蝕。通過合金選擇、化學(xué)和電化學(xué)處理等到措施，可進(jìn)一步提高其耐蝕性。③力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度對任何金屬來說都是重要的特性之一，它可以在很低到相當(dāng)高的大范圍內(nèi)變化。工業(yè)純鋁的強(qiáng)度很低，塑性很高，但是可通過合金化方法使其強(qiáng)度提高到預(yù)定目標(biāo)的水平。④加工性能：由于鋁本身具有軟的面心立方晶體結(jié)構(gòu)，所以和鋁合金本質(zhì)上易加工且可用通用變形技術(shù)加工。鋁和鋁合金也具有快速而又經(jīng)濟(jì)的機(jī)械加工性能。當(dāng)前第25頁\共有107頁\編于星期日\19點

（2）鋁合金的強(qiáng)化方式鋁合金的強(qiáng)化是以鋁與其他金屬元素形成金屬間化合物在固溶體中的固溶度變化為基礎(chǔ)。鋁雖能同許多金屬形成合金，但相比之下有高的固溶度和能起顯著強(qiáng)化作用的元素卻只有Cu、Zn、Mg、Si四種。

（3）Al-Mg-Si系鍛用鋁合金Al-Mg-Si系合金是在熱處理強(qiáng)化型鋁合金中唯一沒有發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕斷裂（SCC）現(xiàn)象的合金，有中等強(qiáng)度和優(yōu)良的耐蝕性能，有明顯的時效強(qiáng)化效應(yīng)。當(dāng)前第26頁\共有107頁\編于星期日\19點（4）各種化學(xué)元素對Al-Mg-Si合金性能的作用：①Si、Mg形成強(qiáng)化相Mg2Si，能顯著提高合金的時效強(qiáng)化能力，改善合金的力學(xué)性能。固溶的Mg能提高對海水和堿溶液的腐蝕能力。②Cu的作用是提高合金的強(qiáng)度，但塑性有所降低，對耐蝕性也有不利影響。③Mn、Cr的作用是降低晶粒粗化傾向，提高合金的耐蝕性，但也提高強(qiáng)度的韌性。④Ti細(xì)化晶粒的作用，改善工藝塑性。⑤Fe是鋁合金中不可避免的雜質(zhì)元素，少量的有利于合金強(qiáng)度的提高，但當(dāng)鐵含量大于0.25%時，易形成α-Fe相，β-Fe相和FeAl3相。其中β-Fe相和FeAl3相為針狀，破壞合金結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。⑥Pb和Bi為雜質(zhì)元素，由于能形成低熔點共晶（或單晶），擴(kuò)大了有效結(jié)晶溫度區(qū)間，凡是能擴(kuò)大有效結(jié)晶溫度區(qū)間的雜質(zhì)，都能促使熱裂紋的形成⑦少量的雜質(zhì)Zn對合金的強(qiáng)度影響不大。當(dāng)前第27頁\共有107頁\編于星期日\19點（5）鋁合金無縫氣瓶瓶體材料的選擇首先考慮的是它的安全性，為防止失效破壞造成的事故，瓶體材料必須具有足夠的強(qiáng)度，有一定的塑性、韌性，有較好的耐腐蝕能力以及較好的低溫性能；由于鋁合金的疲勞強(qiáng)度較低，因此，一定要選擇抗疲勞性能較好的材料。其次要考慮它的加工性能、供貨及價格情況。根據(jù)GB11640-2011《鋁合金無縫氣瓶》的要求，鋁合金無縫氣瓶的瓶體材料一般應(yīng)選用6061鋁合金，這個牌號材料屬于Al-Mg-Si系鍛用鋁合金，具有良好的冷、熱加工、耐蝕、低溫、疲勞等性能。其化學(xué)成分見表4.3：當(dāng)前第28頁\共有107頁\編于星期日\19點4.2焊接4.2.1氣瓶制造中常用的焊接方法焊接：將兩塊分離的金屬其欲結(jié)合部位局部加熱到熔化或半熔化狀態(tài)，采取施加壓力或填充其他金屬、利用原子間的擴(kuò)散與結(jié)合，使它們聯(lián)連結(jié)成為整體，這個過程稱為焊接。常見的焊接方法：電弧熔化焊（焊條電弧焊、埋弧自動焊、熔化極氣體保護(hù)電弧焊、鎢極氬弧焊、等離子電弧焊、電渣焊、電子束焊接、激光束焊接）、氣焊、摩擦焊、爆炸壓力焊接等。氣瓶及其他承壓類特種設(shè)備常用的焊接方法主要是熔化焊，并且氣瓶主體制造要求使用全焊透機(jī)械焊接方法或全自動焊接方法。當(dāng)前第29頁\共有107頁\編于星期日\19點4.2.1.1焊條電弧焊焊條電弧焊是使用手持焊鉗夾持焊條，利用焊條與焊件之間的電弧熱，將焊條及部分焊件熔化形成熔池，通過焊鉗帶動焊條移動，從而形成焊縫的焊接方法。1．焊條：涂有藥皮的供焊條電弧焊使用的熔化電極稱為焊條。它由焊芯和藥皮兩部分組成。焊條按用途分類可分為：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、鉻鉬耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條、低溫鋼焊條、堆焊焊條、鋁及鋁合金焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鑄鐵焊條和特殊用途焊條等等。當(dāng)前第30頁\共有107頁\編于星期日\19點焊條按焊條藥皮熔化后所形成的熔渣的酸堿性不同可分為：酸性焊條和堿性焊條兩大類。酸性焊條：焊縫金屬的力學(xué)性能（特別是沖擊韌性）較低；抗裂性較差；工藝性能良好，成型美觀，對銹、油、水分等雜質(zhì)的敏感度不大，抗氣孔能力強(qiáng)，廣泛用于一般鋼結(jié)構(gòu)的焊接。常見種類有J421、J421Fe、J422、J423、J425、J502等。堿性焊條的最大特點是焊縫金屬中含氫量低（也叫“低氫焊條”），堿性焊條的抗裂性良好。焊縫金屬的力學(xué)性能（特別是沖擊韌性）較高。用堿性焊條施焊時焊縫容易產(chǎn)生氣孔缺陷；電弧穩(wěn)定性差。堿性焊條廣泛用于重要鋼結(jié)構(gòu)、高壓鍋爐、壓力容器和壓力管道的焊接制造中。當(dāng)前第31頁\共有107頁\編于星期日\19點2．焊條電弧焊焊接規(guī)范焊接規(guī)范是影響焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率的所有焊接工藝參數(shù)的總稱。在電弧焊中，焊縫成形通?？捎煤缚p成形系數(shù)（形狀系數(shù)）及熔合比這兩個指標(biāo)表示。焊縫成形系數(shù)是指焊縫熔化寬度與熔化深度之比，成形系數(shù)小。表示焊縫深而窄，焊接熱影響區(qū)小，從充分利用電弧熱、減小熱影響區(qū)尺寸液態(tài)焊縫金屬結(jié)晶時低熔點雜質(zhì)及氣體不易從熔池內(nèi)浮出，焊縫容易產(chǎn)生熱裂紋、氣孔和夾渣。一般將焊縫成形系數(shù)控制在1.3～2.0較合適。母材在焊縫中所占的截面百分比，稱為熔合比。熔合比可以影響焊縫的化學(xué)成分、金相組織和力學(xué)性能。，焊條電弧焊的熔合比在20%～30%之間。當(dāng)前第32頁\共有107頁\編于星期日\19點焊條電弧焊時焊接規(guī)范主要包括焊接電流、電弧電壓、焊條種類和直徑、焊接電源種類和電流極性、焊接速度、焊接層數(shù)等。焊接電流：是影響焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率的主要因素之一。增大電流，可增大焊縫熔深，提高生產(chǎn)率，但電流過大，會使焊條芯過熱，藥皮脫落，又會造成咬邊、燒穿、焊瘤等缺陷，同時金屬組織也會因過熱而發(fā)生變化；若電流過小，則容易造成未焊透、夾渣等缺陷。電弧電壓：主要影響焊縫熔化寬度和熔化深度，電壓越高，熔化寬度越大，熔化深度越小，而電弧電壓是由電弧長度決定的，電弧長則電弧電壓高，電弧短則電弧電壓低，手工電弧焊時，電弧不宜過長，因而電弧電壓不高，變化范圍也不大，一般為20～25V。焊條直徑：主要根據(jù)被焊工件的厚度來選擇焊條直徑的粗細(xì)。工件越薄，所用焊條應(yīng)越細(xì)；工件越厚，所用焊條應(yīng)越粗。直徑Φ3～Φ5mm的焊條用得最廣。當(dāng)工件厚度大于12mm時，焊條直徑可選取Φ4～Φ5mm。平焊時，可選用較粗的焊條以提高生產(chǎn)率。但對多層焊的第一層焊道，應(yīng)使用不超過3.2mm的焊條，以保證根部焊透，以后各層可根據(jù)工件的厚度而選用較粗的焊條。焊接速度：單位時間內(nèi)完成的焊縫長度。焊條電弧焊的焊接速度一般不超過180mm/min，工件越薄，焊接速度越大。焊接層數(shù)：在中厚鋼板焊條電弧焊時，應(yīng)采用多層焊，對同一厚度的鋼材，其他條件不變時，焊接層數(shù)增加，有利于提高焊接接頭的塑性韌性。當(dāng)前第33頁\共有107頁\編于星期日\19點3．焊接位置焊條電弧焊可以在不同的位置進(jìn)行操作。焊接時，焊縫所處的空間位置稱為焊接位置。平焊位置、立焊位置、橫焊位置、仰焊位置是四種基本焊接位置。平角焊、立角焊、仰角焊是角焊縫的三種基本位置。管子環(huán)焊縫的焊接位置也有四種基本形式，即水平轉(zhuǎn)動、垂直固定、水平固定、45°位置。對于不同的焊接位置，采用的焊接方法、選擇的焊接規(guī)范以及焊工的操作手法都有所不同，焊縫外觀成型與內(nèi)部缺陷的發(fā)生也有各自的規(guī)律，掌握這些規(guī)律對無損檢測人員來說是非常重要的。當(dāng)前第34頁\共有107頁\編于星期日\19點4.2.1.2氬弧焊氬弧焊是以惰性氣體氬氣作為保護(hù)氣體的一種電弧焊接方法。氬氣是惰性氣體，即使在高溫之下，氬氣也不與金屬發(fā)生化學(xué)作用，且不溶解于液態(tài)金屬，因此焊接質(zhì)量較高。氬弧焊根據(jù)電極是否熔化分為非熔化極氬弧焊和熔化極氬弧焊。非熔化極氬弧焊通常叫鎢極氬弧焊，它以鎢棒或鈰鎢合金棒作電極，在氬氣保護(hù)下，靠鎢極與工件間產(chǎn)生的電弧熱，熔化基本金屬進(jìn)行焊接。鎢極氬弧焊電弧穩(wěn)定，可使用較小電流焊接較薄工件，并可實現(xiàn)單面焊雙面成形。在承壓類特種設(shè)備制造和安裝中得到廣泛應(yīng)用。特別是采用鎢極氬弧焊打底，然后用焊條電弧焊或其它焊接方法填充和蓋面焊形成焊縫，可以避免根部未焊透等缺陷，提高焊接質(zhì)量。熔化極氬弧焊是采用連續(xù)送進(jìn)的焊絲作電極，在氬氣的保護(hù)下，依靠焊絲與工件之間產(chǎn)生的電弧熱，熔化基本金屬與焊絲形成焊縫。在承壓類特種設(shè)備制造中，熔化極氬弧焊多用于焊接有色金屬及合金鋼。當(dāng)前第35頁\共有107頁\編于星期日\19點

氬弧焊的優(yōu)點：（1）適于焊接各種鋼材、有色金屬及合金，焊接質(zhì)量優(yōu)良；（2）電弧和熔池用氣體保護(hù)，清晰可見，便于實現(xiàn)全位置自動化焊接；（3）電弧在保護(hù)氣流的壓縮下，電弧橫截面減小，電流密度較大，從而使熱量集中；焊接速度可以較快，使熔池較小，熱影響區(qū)較小，從而工件焊接變形較小；（4）電弧穩(wěn)定，飛濺小，焊縫致密，成型美觀。氬弧焊的缺點：氬氣成本較昂貴，氬弧焊的設(shè)備和控制系統(tǒng)復(fù)雜，鎢極氬弧焊的生產(chǎn)效率較低，故一般只用于薄壁構(gòu)件的焊接或較厚焊縫的打底焊。氬弧焊可用于各種焊接接頭形式，但不同接頭形式下氬氣的保護(hù)效果不同。對于對接接頭和T型接頭，氬氣流具有良好的保護(hù)效果。但對角接接頭的保護(hù)作用較差，空氣容易侵入焊縫區(qū)，所以應(yīng)加擋板以提高氬氣的保護(hù)效果。2．氬弧焊的焊接規(guī)范參數(shù)（教材P83）當(dāng)前第36頁\共有107頁\編于星期日\19點4.2.1.3二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊以二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)氣體的電弧焊接方法，叫二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，簡稱CO2保護(hù)焊。根據(jù)填充焊絲的不同，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊可分為實芯二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和藥芯二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊（FCAW）。選用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊絲時，必須保證焊絲中含有足夠數(shù)量的脫氧元素，主要是錳、硅元素。

當(dāng)前第37頁\共有107頁\編于星期日\19點二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的優(yōu)點：（1）成本低。不僅二氧化碳?xì)怏w比氬氣便宜，也比采用焊劑及焊條藥皮便宜，而且二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接時電能消耗少，焊接成本僅為焊條電弧焊或埋弧自動焊的50%。（2）質(zhì)量好。電弧和熔池都在二氧化碳?xì)怏w保護(hù)之下，不易受空氣侵害。焊接時電弧加熱集中，焊接速度快，焊接熱影響區(qū)小，采用細(xì)焊絲小規(guī)范來焊接薄壁結(jié)構(gòu)，特別適宜。（3）生產(chǎn)率高。由于焊絲送進(jìn)自動化，電流密度大，熱量集中，所以焊接速度快，又不需要清理焊渣等輔助工作，所以生產(chǎn)率高。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)自動焊比起手工電弧焊來，工效、可提高3～5倍。（4）操作性能好。明弧焊接，便于發(fā)現(xiàn)和處理問題。具有手工焊接的靈活性，適宜于進(jìn)行全位置焊接。

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的缺點：（1）采用較大電流焊接時，飛濺較大，煙霧較多，弧光較強(qiáng)，勞動條件較差。（2）焊接設(shè)備比較復(fù)雜。（3）控制或操作不當(dāng)時，容易產(chǎn)生氣孔。當(dāng)前第38頁\共有107頁\編于星期日\19點4.2.2焊接接頭4.2.2.1焊接接頭形式焊接接頭形式一般按被焊接兩金屬件的相互結(jié)構(gòu)位置來分類，通常分為對接接頭對接焊縫、T形接頭對接焊縫、角接接頭對接焊縫、鎖底接頭對接焊縫、角接接頭角焊縫、T形接頭角焊縫、搭接接頭角焊縫、對接接頭角焊縫等。加工成的結(jié)構(gòu)形式，一般根據(jù)焊接工藝來決定。坡口形式的選擇主要應(yīng)考慮以下幾個因素：（1）保證焊透。（2）填充于焊縫部位的金屬盡量少。（3）便于焊工施焊操作，改善勞動條件。（4）減少焊接殘余變形量和焊接應(yīng)力，焊接較厚元件應(yīng)盡量選用沿壁厚對稱的坡口形式。（5）避免產(chǎn)生焊接缺陷。。當(dāng)前第39頁\共有107頁\編于星期日\19點當(dāng)前第40頁\共有107頁\編于星期日\19點對接接頭：是將兩金屬件放置于同一平面內(nèi)（或曲面內(nèi)）使其邊緣相對，沿邊緣直線（或曲線）進(jìn)行焊接的接頭。對接接頭處結(jié)構(gòu)基本上是連續(xù)的，承載后應(yīng)力分布比較均勻。設(shè)計焊接接頭時，應(yīng)盡量采用對接接頭。但對接接頭也有一定程度的應(yīng)力集中，這主要是在接頭處截面改變造成的，即焊縫兩面的余高或下凹在基本金屬與焊縫過渡處造成應(yīng)力集中。在承壓類特種設(shè)備制造中，不允許焊縫表面下凹，對焊縫余高也有限制，一般應(yīng)小于4mm。當(dāng)焊縫根部未焊透或焊縫中存在缺陷時，對接接頭中的應(yīng)力集中將會增大。對接接頭的坡口形式可分為不開坡口、V型坡口、X型坡口、U型坡口及雙U型坡口等。氣瓶由于大多壁厚較薄且結(jié)構(gòu)簡單，多采用不開坡口及V型坡口。當(dāng)前第41頁\共有107頁\編于星期日\19點搭接接頭：是指兩塊板料相疊，而在端部或側(cè)面角焊的接頭。搭接接頭不需要開坡口即可施焊，對裝配要求也相對松些。搭接接頭的焊縫屬于角焊縫，在接頭處結(jié)構(gòu)明顯不連續(xù)，承載后接頭部位受力情況比較復(fù)雜，有附加的剪力及彎矩，應(yīng)力集中比對接接頭嚴(yán)重，因而較少采用，承壓類特種設(shè)備一般不允許采用搭接結(jié)構(gòu)，僅在特殊情況下偶爾采用。角接接頭及T字接頭：兩構(gòu)件成直角或一定角度，而在其連接邊緣焊接的接頭稱角接接頭。兩構(gòu)件成T字形焊接在一起的接頭稱直角或一定角度T字接頭。角接接頭和T字接頭都形成角焊縫，形式相近。單面焊的角接接頭及T字接頭承受反向彎矩的能力極低，應(yīng)當(dāng)避免采用。一般角接接頭及T字接頭都應(yīng)開坡口雙面施焊，或者開坡口單面施焊保證焊透。根據(jù)板厚及工作重要性，角接接頭及T字接頭有V形、單邊V形、U形和K形等坡口形式。當(dāng)前第42頁\共有107頁\編于星期日\19點

4.2.2.2焊接接頭的組成焊接接頭包括：焊縫（OA）、熔合區(qū)（AB）和熱影響區(qū)（BC）三部分。當(dāng)前第43頁\共有107頁\編于星期日\19點

焊縫：是焊件經(jīng)焊接后形成的結(jié)合部分。通常由熔化的母材和焊材組成，有時全部由熔化的母材組成。

熔合區(qū)：是焊接接頭中焊縫與母材交接的過渡區(qū)域。它是剛好加熱到熔點與凝固溫度區(qū)間的部分。焊接熱影響區(qū)：是焊接過程中，焊縫邊緣母材因受焊接熱循環(huán)的作用未熔化但發(fā)生金相組織和機(jī)械性能變化的區(qū)域。熱影響區(qū)的寬度與焊接方法、板厚及預(yù)熱溫度、層間溫度、線能量等焊接工藝參數(shù)有關(guān)。當(dāng)前第44頁\共有107頁\編于星期日\19點4.2.2.3焊接接頭的組織和性能焊接接頭中，焊縫金屬是高溫液態(tài)冷卻至常溫固態(tài)的，這期間經(jīng)歷了兩次結(jié)晶過程，即從液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟囊淮谓Y(jié)晶過程和在固相狀態(tài)下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變的二次結(jié)晶過程。焊縫金屬的一次結(jié)晶過程如下：結(jié)晶最先發(fā)生在熔池中溫度最低的熔合線部位，隨著熔池溫度的降低，晶體逐漸長大，在長大過程中，由于相鄰晶體的阻礙，晶體只能向熔池中心生長，從而形成柱狀晶體，當(dāng)柱狀晶體長大至相互接觸時，一次結(jié)晶過程即結(jié)束。一次結(jié)晶過程中，由于冷卻速度快，焊縫金屬來不及擴(kuò)散，會產(chǎn)生化學(xué)成分分布不均勻現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱偏析，偏析有可能使焊縫力學(xué)性能和耐腐蝕性能不均勻，還有可能產(chǎn)生缺陷。焊縫金屬二次結(jié)晶的組織性能與焊縫的化學(xué)成份、冷卻速度及焊后熱處理有關(guān)。低碳鋼和低合金鋼在平衡狀態(tài)下的二次結(jié)晶組織是鐵素體加少量珠光體，隨著冷卻速度的加快，珠光體含量增多、鐵素體減少、焊縫的強(qiáng)度和硬度有所提高，而塑性、韌性則下降。含合金元素較少（鉻＜5%）的耐熱鋼，在焊前預(yù)熱、焊后緩冷條件下得到珠光體和部分淬硬組織；高溫回火后可得到完全的珠光體組織。由于焊縫金屬的化學(xué)成分較合理，二次結(jié)晶的晶粒較細(xì)，所以焊縫部位的金屬具有較好的力學(xué)性能，加上焊縫余高使焊縫部位的受力截面增大，所以，焊接接頭的薄弱部位不在焊縫，而在熔合區(qū)和熱影響區(qū)。焊縫余高并不能增加整個焊接接頭的強(qiáng)度，因為余高僅僅使焊縫截面增大而未使熔合區(qū)和熱影響區(qū)截面增大，相反，由于余高的存在恰好在熔合區(qū)和熱影響區(qū)粗晶區(qū)部位造成結(jié)構(gòu)的不連續(xù)，從而導(dǎo)致應(yīng)力集中，使焊接接頭疲勞強(qiáng)度下降。當(dāng)前第45頁\共有107頁\編于星期日\19點4.2.3焊接缺陷的種類、產(chǎn)生原因及防止措施4.2.3.1焊接缺陷的定義在焊接過程中，由于焊接規(guī)范選擇、焊前準(zhǔn)備和操作方法等不恰當(dāng)，便會使焊縫產(chǎn)生各種焊接缺陷，影響焊接接頭質(zhì)量。GB/T3375《焊接術(shù)語》將焊接缺陷定義為：焊接過程中在焊接中產(chǎn)生的金屬不連續(xù)、不致密或連接不良的現(xiàn)象。GB/T6417《金屬熔化焊焊縫缺陷分類及說明》是等效采用ISO6520。該標(biāo)準(zhǔn)中的“缺陷”，在ISO6520《金屬熔化焊焊縫缺陷分類及說明》原文中是缺欠（imperfection），而不是缺陷（defect）。有學(xué)者強(qiáng)調(diào)“缺陷”和“缺欠”的區(qū)別，并指出：美國焊接學(xué)會AWSA3.0對缺欠的定義表明，焊接結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的不連續(xù)，諸如材料或產(chǎn)品中存在的力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能上的不均勻。在設(shè)備焊制過程中，有些缺欠是偶爾失誤；有的則是難以避免的。缺欠的可容許程度由制造標(biāo)準(zhǔn)或圖樣規(guī)定，例如：錯邊量、棱角度、焊縫余高或咬邊等。而“缺陷”指一種或多種不連續(xù)的缺欠，按其特性或累加效果致使產(chǎn)品不符合最低合乎使用要求，或者說對焊接接頭的合用性構(gòu)成危險的缺欠稱缺陷。按此定義，缺陷是不容許存在的必須去除或修補。當(dāng)前第46頁\共有107頁\編于星期日\19點4.2.3.2焊接缺陷的分類GB/T6417《金屬熔化焊焊縫缺陷分類及說明》將缺陷按性質(zhì)分為六大類，每類中按其位置及狀態(tài)又分為若干小類。第1類：裂紋，包括縱裂、橫裂、放射狀裂紋，弧坑裂紋、間斷裂紋群、枝狀裂紋和微觀裂紋。第2類：孔穴（包括球形氣孔、條形氣孔、蟲形氣孔、鏈狀氣孔、局部密集氣孔、均布形和表面氣孔等），縮孔（包括結(jié)晶縮孔、微縮孔、枝間微縮孔、弧坑縮孔等）。第3類：固體夾雜，包括熔渣的夾渣、焊劑或熔劑夾渣、氧化物夾雜、金屬夾雜等。第4類：未熔合和未焊透。第5類：形狀缺陷：包括連續(xù)或間斷咬邊、縮溝、余高超標(biāo)、下塌、焊縫成形不良、焊瘤、錯邊、棱角過大、下垂、燒穿、未焊滿、焊縫寬度不齊、表面不規(guī)則、根部收縮、焊縫接頭不良等。第6類：其他缺陷，包括電弧擦傷、飛濺、表面撕裂、磨痕和鑿痕等。當(dāng)前第47頁\共有107頁\編于星期日\19點4.2.3.3常見的焊接缺陷按焊接缺陷存在的位置將其分為外觀缺陷和內(nèi)部缺陷。下面對氣瓶制造常見的焊接缺陷進(jìn)行簡單介紹。1.外觀缺陷（表面缺陷）是指不用借助于儀器，從工件表面肉眼可以發(fā)現(xiàn)的缺陷。常見的外觀缺陷有咬邊、焊瘤、凹陷及焊接變形等，有時還有表面氣孔和表面裂紋。單面焊的根部未焊透也位于焊縫表面。（1）咬邊：沿焊趾的局部母材上被電弧熔化，而未被填充金屬覆蓋所形成的、呈連續(xù)狀態(tài)的溝槽或凹陷即是咬邊。根據(jù)咬邊處于焊縫的上下面，可分為外咬邊（在坡口開口大的一面）和內(nèi)咬邊（在坡口底部一面）。咬邊也可以說是沿焊縫邊緣低于母材表面的凹槽狀缺陷。它是由于電弧將焊縫邊緣的焊材熔化后沒有得到熔敷金屬的充分補充所留下的缺口。當(dāng)前第48頁\共有107頁\編于星期日\19點產(chǎn)生咬邊的主要原因：是電弧熱量太高，即電流太大，焊接速度太快而造成的。焊接電弧與工件間角度不正確，擺動不合理，電弧過長，錯誤的焊接次序都會造成咬邊。直流焊時電弧的磁偏吹也是產(chǎn)生咬邊的一個原因。立焊、橫焊、仰焊等焊接位置會加劇咬邊。咬邊減小了母材的有效截面積，降低結(jié)構(gòu)的承載能力，同時還由于應(yīng)力集中，從而成為裂紋源。矯正操作姿勢，選用合理的規(guī)范，采用正確的運條方式都有利于消除咬邊。焊接時，用交流電源代替直流電源焊也能有效地防止咬邊。當(dāng)前第49頁\共有107頁\編于星期日\19點（2）焊瘤：是指焊縫中的液態(tài)金屬流到未熔化的母材表面或從焊縫根部溢出，冷卻后形成未與母材熔合的金屬瘤。焊接規(guī)范過強(qiáng)、焊條熔化過快、焊條質(zhì)量欠佳（如偏芯），焊接電源特性不穩(wěn)定及操作姿勢不當(dāng)?shù)榷既菀讕砗噶?。在橫、立、仰位置更易形成焊瘤。焊瘤常伴有未熔合、夾渣缺陷。此外焊瘤改變了焊縫的實際尺寸，會帶來應(yīng)力集中。防止焊瘤的措施：使焊縫處于平焊位置，正確選用規(guī)范，選用無偏芯焊條，操作方法正確。當(dāng)前第50頁\共有107頁\編于星期日\19點（3）凹坑：指焊縫表面或背面局部低于母材表面的現(xiàn)象。焊縫表面凹坑多是由于收弧時焊條（焊絲）未作短時間停留造成的，此時的凹坑稱為弧坑；橫、立、仰焊時，由于液態(tài)金屬的自重作用，常在焊縫背面根部產(chǎn)生內(nèi)凹。凹坑減小了焊縫的有效截面積，弧坑常帶有弧坑裂紋和弧坑縮孔。防止凹坑的措施：施焊時盡量選用平焊位置，選用合適的焊接規(guī)范，收弧時讓焊條在熔池內(nèi)短時間停留或環(huán)形擺動，填滿弧坑。當(dāng)前第51頁\共有107頁\編于星期日\19點（4）未焊滿：是指焊縫表面上連續(xù)的或斷續(xù)的低于母材表面的溝槽。填充金屬不足是產(chǎn)生未焊滿的根本原因。規(guī)范太弱，焊條過細(xì)，焊速過快及運條不當(dāng)?shù)染鶗?dǎo)致未焊滿。未焊滿同樣減小了焊縫的有效截面積，削弱了焊縫，也會產(chǎn)生應(yīng)力集中。防止未焊滿的措施：加大焊接電流，降低焊接速度，加焊蓋面焊縫等等。（5）燒穿：是指焊接過程中，熔深超過工件厚度，金屬熔化過度造成熔化金屬自焊縫表面流出，形成穿孔性缺陷。焊接電流過大，速度太慢，電弧在焊縫處停留過久，都會產(chǎn)生燒穿缺陷。工件間隙太大，鈍邊太小也容易出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象。燒穿是鍋爐壓力容器壓力管道產(chǎn)品上不允許存在的缺陷，它破壞了焊縫，使接頭喪失聯(lián)接及承載能力。選用較小焊接電流和合適的焊接速度，減小裝配間隙，加大鈍邊厚度，在焊縫背面加設(shè)墊板或焊劑墊，使用脈沖電源等工藝措施，均能有效地防止燒穿。當(dāng)前第52頁\共有107頁\編于星期日\19點（6）其他表面缺陷除上述五種缺陷外，下列幾種也是常見的外觀缺陷。①成型不良：指焊縫的外觀幾何尺寸不符合要求。有焊縫超高、余高差過大，焊縫直線度超差，以及焊縫過寬，焊縫向母材過渡不圓滑等。當(dāng)前第53頁\共有107頁\編于星期日\19點②錯邊：指兩個工件在厚度方向上錯開一定位置，它既可視作焊縫表面缺陷，又可視作裝配成型缺陷。③塌陷：單面焊時由于輸入熱量過大，熔化金屬過多而使液態(tài)金屬向焊縫背面塌落，成型后焊縫背面突起，正面下塌。④表面氣孔及弧坑縮孔。⑤各種焊接變形:如角變形，扭曲變形、波浪變形等都屬于焊接缺陷。角變形也屬于裝配成型缺陷。當(dāng)前第54頁\共有107頁\編于星期日\19點2.內(nèi)部缺陷是指位于焊接接頭內(nèi)部，用無損檢測方法和破壞性試驗檢測到的缺陷。常見的內(nèi)部缺陷有氣孔、夾渣、裂紋、未焊透、未熔合等。(1)氣孔:指焊接時熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存于焊縫之中所形成的空穴。其氣體可能是熔池從外界吸收的，也可能是焊接冶金過程中反應(yīng)生成的。當(dāng)前第55頁\共有107頁\編于星期日\19點①氣孔的分類：從其形狀上分，有球狀氣孔和條蟲狀氣孔；從數(shù)量上可分為單個氣孔和群狀氣孔。②氣孔的形成機(jī)理：常溫固態(tài)金屬中氣體的溶解度只有高溫液態(tài)金屬中氣體溶解度的幾十分之一至幾百分之一。熔池金屬在凝固過程中，有大量的氣體要從金屬中逸出來。當(dāng)金屬凝固速度大于氣體逸出速度時，就形成氣孔。③產(chǎn)生氣孔的主要原因：母材坡口或填充金屬電壓過高會增大空氣侵入機(jī)會，也會產(chǎn)生氣孔。④氣孔的危害：氣孔減小了焊縫的有效截面積，使焊縫疏松，從而降低了接頭的強(qiáng)度，降低塑性，還會引起泄漏。氣孔也是引起應(yīng)力集中的因素。氫氣孔還可能促成冷裂紋。⑤防止氣孔的措施：a)清除焊絲，工件坡口及其附近表面的油污、鐵銹、水分和雜物。b)采用堿性焊條、焊劑，并徹底烘干。c)采用直流反接并用短電弧施焊。d)焊前預(yù)熱，減緩冷卻速度。e)用線能量較大的規(guī)范施焊。當(dāng)前第56頁\共有107頁\編于星期日\19點(2)夾渣:指焊后熔渣殘存在焊縫中的現(xiàn)象。①夾渣的分布和形狀有單個點狀夾渣、條狀夾渣、鏈狀夾渣和密集夾渣。②夾渣產(chǎn)生的原因如下：a)坡口尺寸不合理；b)坡口有污物；c)多層焊時，層間清渣不徹底；d)焊接線能量?。籩)焊縫散熱太快，液態(tài)金屬凝固過快；f)焊條藥皮、焊劑化學(xué)成分不合理，熔點過高，冶金反應(yīng)不完全，脫渣性不好；g)鎢極惰性氣體保護(hù)焊時，電源極性不當(dāng)、電流密度大、鎢極熔化脫落于熔池中。h)手工焊時，焊條擺動不正確，不利于熔渣上浮。當(dāng)前第57頁\共有107頁\編于星期日\19點③夾渣的危害：點狀夾渣的危害與氣孔相似，帶有尖角的夾渣會產(chǎn)生尖端應(yīng)力集中，尖端還會發(fā)展為裂紋源，危害較大。④防止夾渣的措施如下：a)正確選擇焊接規(guī)范，使熔池中焊劑充分熔化；b)采用焊接性能良好的經(jīng)過烘干的焊條；c)嚴(yán)格清理焊件坡口和中間焊道的熔渣。當(dāng)前第58頁\共有107頁\編于星期日\19點(3)焊接裂紋:是金屬原子的結(jié)合遭到破壞，形成新的界面而產(chǎn)生的縫隙。①焊接裂紋的分類，根據(jù)裂紋尺寸大小，可分為：宏觀裂紋（肉眼可見的裂紋）；微觀裂紋（在顯微鏡下才能發(fā)現(xiàn)的裂紋）；超顯微裂紋（在高倍數(shù)顯微鏡下才能發(fā)現(xiàn)的晶間裂紋和晶內(nèi)裂紋）。根據(jù)裂紋延伸方向，可分為：縱向裂紋（與焊縫平行）；橫向裂紋（與焊縫垂直）；輻射裂紋等。根據(jù)裂紋發(fā)生部位，可分為：焊縫裂紋；焊道下裂紋；弧坑裂紋等。根據(jù)發(fā)生條件和時機(jī)，可分為：熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂。當(dāng)前第59頁\共有107頁\編于星期日\19點②熱裂紋：一般是指在焊縫稍低于凝固溫度時產(chǎn)生的裂紋，焊接完畢即出現(xiàn)，即液態(tài)金屬一次結(jié)晶時產(chǎn)生的裂紋。這種裂紋多貫穿在焊縫表面，裂紋面上呈氧化色，失去金屬光澤，亦有的出現(xiàn)在熱影響區(qū)。這種裂紋沿晶界開裂，又稱結(jié)晶裂紋。a)熱裂紋產(chǎn)生的原因：焊縫金屬中含硫量較高時，形成硫化物與鐵作用形成低熔點共晶，當(dāng)?shù)腿埸c共晶被排擠到晶界形成液態(tài)薄膜，構(gòu)成一薄弱地帶，受到拉伸應(yīng)力作用時就可能使這一薄弱位置形成裂紋。如果基體金屬的晶界上也存在著低熔點共晶和雜質(zhì)，則加熱溫度超過起熔點的熱影響區(qū)，在焊接應(yīng)力的作用下，也可能產(chǎn)生裂紋，這就是熱影響區(qū)的液化裂紋。b)防止措施：(a)控制焊縫中有害雜質(zhì)（如硫、磷）的含量，硫、磷含量應(yīng)小于0.03%～0.04%。(b)改善焊縫金屬的一次結(jié)晶，通過細(xì)化晶粒，可提高焊縫金屬的抗裂性。(c)正確選擇合格的焊接工藝，如控制焊接規(guī)范，適當(dāng)提高焊縫成型系數(shù)，從而防止中心線產(chǎn)生裂紋。(d)選擇降低焊接應(yīng)力的措施，也可防止熱裂紋的產(chǎn)生。當(dāng)前第60頁\共有107頁\編于星期日\19點③冷裂紋：指在焊縫冷至馬氏體轉(zhuǎn)變溫度（200～300℃）以下產(chǎn)生的裂紋，一般是在焊后一段時間（幾小時、幾天甚至更長）才出現(xiàn)，又稱延遲裂紋，延遲裂紋主要是氫的作用。a)冷裂紋產(chǎn)生的原因：主要是由于焊縫金屬中形成淬硬組織，擴(kuò)散氫的存在和富集，存在著較大的焊接拉伸應(yīng)力。b)防止措施：(a)選用合格的低氫焊接材料，采用降低擴(kuò)散氫含量的焊接工藝方法；(b)嚴(yán)格控制氫的來源，如焊條和焊劑應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定的要求烘干，隨用隨取。嚴(yán)格清理坡口兩側(cè)的油、銹、水分以及控制環(huán)境溫度等。(c)選擇合適的焊接工藝，正確地選擇焊接規(guī)范、預(yù)熱、緩冷、后熱以及焊后熱處理等，改善焊縫及熱影響區(qū)的組織，去氫和消除焊接應(yīng)力。(d)改善焊縫金屬的性能，加入某些合金元素以提高焊縫金屬的塑性。④再熱裂紋：是指在重復(fù)加熱過程中產(chǎn)生的裂紋。再熱裂紋產(chǎn)生的部位均在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，具有晶間斷裂的特征；對于不同的含碳量有不同溫度的敏感區(qū)；再熱裂紋多發(fā)生在應(yīng)力集中的部位。a)再熱裂紋產(chǎn)生的原因：(a)晶體內(nèi)二次硬化：是指一些合金鋼焊后再加熱時，金屬材料中釩、鉬、鉻等合金元素能形成碳化物沉淀相，造成晶內(nèi)強(qiáng)化，是產(chǎn)生再熱裂紋的主要原因。(b)由于雜質(zhì)在晶界富集，使產(chǎn)生再熱裂紋的敏感性明顯增大。(c)再熱過程中的應(yīng)力松弛，即應(yīng)力逐步隨時間而降低。b)防止措施：焊前預(yù)熱和焊后進(jìn)行后熱處理；在滿足設(shè)計要求的條件下，采用低強(qiáng)度高塑性焊縫；盡量減少殘余應(yīng)力，如消除焊縫余高、減少咬邊和根部未焊透等缺陷。當(dāng)前第61頁\共有107頁\編于星期日\19點⑤層狀撕裂：在具有丁字接頭或角接頭的厚大構(gòu)件中，沿鋼板的軋制方向分層出現(xiàn)的階梯狀裂紋。層狀撕裂實質(zhì)上也屬冷裂紋，主要是由于鋼材在軋制過程中，將硫化物（MnS）、硅酸鹽類、Al2O3等雜質(zhì)夾在其中，形成各向異性。在焊接應(yīng)力或外拘束應(yīng)力的作用下，金屬沿軋制方向伸展的雜質(zhì)面開裂。a)層狀撕裂產(chǎn)生的原因：主要是鋼材中存在層狀偏析，同時沿板厚方向承受較大的拉伸應(yīng)力；還與鋼板材質(zhì)、焊縫金屬中的含氫量、接頭形式、施工工藝、結(jié)構(gòu)形式等有一定的關(guān)系。b)防止措施：主要應(yīng)減少鋼材中的層狀偏析；從結(jié)構(gòu)設(shè)計和焊接工藝方面采取措施減少板厚方向的焊接應(yīng)力。當(dāng)前第62頁\共有107頁\編于星期日\19點⑥未焊透是指母材金屬未熔化，焊縫金屬沒有進(jìn)入接頭根部的現(xiàn)象a)未焊透產(chǎn)生的原因：(a)焊接電流小，熔深淺。(b)坡口尺寸不合理，間隙太小和鈍邊太大。(c)焊條偏芯度太大及磁偏吹影響電弧對根部的熔化。(d)焊條直徑過大，造成焊根無法焊透。(e)層間及焊根清理不良。b)未焊透的危害：(a)減少了焊縫的有效截面積，使接頭強(qiáng)度下降。(b)未焊透引起的應(yīng)力集中嚴(yán)重降低焊縫的疲勞強(qiáng)度，所造成的危害比強(qiáng)度下降的危害大的多。未焊透可能成為裂紋源，是造成焊縫破壞的重要原因。c)未焊透的防止措施：使用較大電流來焊接是防止未焊透的基本方法。另外，焊角焊縫時用交流代替直流以防止磁偏吹，合理設(shè)計坡口并加強(qiáng)清理，打底焊時用細(xì)焊條，用短弧焊接。當(dāng)前第63頁\共有107頁\編于星期日\19點⑦未熔合是指焊縫金屬與母材金屬坡口面之間，或焊縫金屬焊道之間未熔化結(jié)合在一起的缺陷。按未熔合所在的位置可將其分為坡口未熔合，層間未熔合和根部未熔合。a）未熔合產(chǎn)生的原因：(a)焊接電流過?。?b）焊接速度過快；(c）焊條角度不對；(d）產(chǎn)生了電弧偏吹現(xiàn)象；(e）焊接處于下坡焊位置，母材未熔化時已被鐵水覆蓋；(f）母材表面有污物或氧化物影響熔敷金屬與母材間的熔化結(jié)合等。(b)未熔合的危害：未熔合是一種面積型缺陷，坡口未熔合和根部未熔合減小了承載截面積，應(yīng)力集中也比較嚴(yán)重，其危害僅次于裂紋。(c)未熔合的防止措施：采用較大的焊接電流，正確地進(jìn)行施焊操作，注意坡口面的清理。當(dāng)前第64頁\共有107頁\編于星期日\19點4.2.4焊接工藝及焊接工藝評定4.2.4.1焊接工藝的概念不同的焊接方法有不同的焊接工藝。焊接工藝主要根據(jù)被焊工件的材質(zhì)、牌號、化學(xué)成分，焊件結(jié)構(gòu)類型，焊接性能要求來確定。首先要確定焊接方法，如手弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊等等，焊接方法的種類非常多，只能根據(jù)具體情況選擇。確定焊接方法后，再制定焊接工藝參數(shù)，焊接工藝參數(shù)的種類各不相同，如手弧焊主要包括：焊條型號（或牌號）、直徑、電流、電壓、焊接電源種類、極性接法、焊接層數(shù)、道數(shù)、檢驗方法等。4.2.4.2焊接工藝評定焊接工藝評定（WeldingProcedureQualification）為驗證所擬定的焊件焊接工藝的正確性而進(jìn)行的試驗過程及結(jié)果評價。1．焊接工藝評定的目的（1）評定施焊單位是否有能力焊出符合相關(guān)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范所要求的焊接接頭；（2）驗證施焊單位所擬訂的焊接工藝規(guī)程（WPS）是否正確。為制定正式的焊接工藝指導(dǎo)書或焊接工藝卡提供可靠的技術(shù)依據(jù)。當(dāng)前第65頁\共有107頁\編于星期日\19點

2．焊接工藝評定的流程（1）提出焊接工藝評定的項目（2）草擬焊接工藝方案（3）焊接工藝評定試驗（4）編制焊接工藝評定報告（5）編制焊接工藝規(guī)程（工藝卡、工藝過程作業(yè)指導(dǎo)書）3．焊工考試的概念

當(dāng)前第66頁\共有107頁\編于星期日\19點4.3理化檢驗4.3.1化學(xué)成份分析化學(xué)成份分析也稱為成份檢測，是對產(chǎn)品或樣品中的各個成份進(jìn)行定性、定量分析的技術(shù)方法?；瘜W(xué)成份是決定金屬材料性能和質(zhì)量的主要因素。因此，標(biāo)準(zhǔn)中對絕大多數(shù)金屬材料規(guī)定了必須保證的化學(xué)成份，有的甚至作為主要的質(zhì)量、品種指標(biāo)?；瘜W(xué)成份分析目前應(yīng)用最廣的是化學(xué)分析法和光譜分析法?；瘜W(xué)分析法分為定性分析和定量分析兩種。定性分析可以鑒定出材料含有哪些元素，但不能確定它們的含量；定量分析是用來準(zhǔn)確測定各種元素的含量。光譜分析法是指各種元素在高溫、高能量的激發(fā)下都能產(chǎn)生自己特有的光譜，根據(jù)元素被激發(fā)后所產(chǎn)生的特征光譜來確定金屬的化學(xué)成份及大致含量的方法。通常借助于電弧，電火花，激光等外界能源激發(fā)試樣，使被測元素發(fā)出特征光譜。經(jīng)分光后與化學(xué)元素光譜表對照，做出分析。當(dāng)前第67頁\共有107頁\編于星期日\19點化學(xué)成份分析在氣瓶生產(chǎn)、使用等過程中是一種必要的檢驗手段。每一種氣瓶使用的主體材料基本都不相同，即使同種氣瓶選用同一主體材料，但是采用不同熱處理工藝，其對材料化學(xué)成份的含量要求也不相同。這是因為鋼中的各化學(xué)元素對氣瓶如低溫性能、耐腐蝕性能、焊接性能及力學(xué)性能等諸多性能有著直接的影響，所以氣瓶在設(shè)計、制造時應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料，且應(yīng)嚴(yán)格控制材料中各化學(xué)元素的含量不能超出規(guī)定范圍。因而氣瓶制造廠應(yīng)對氣瓶原材料的化學(xué)成份按照相應(yīng)的檢驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行入場復(fù)驗，以保證材料的組分和含量滿足制造標(biāo)準(zhǔn)要求。鋼鐵及合金材料一般按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T223《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》和GB/T4336《碳素鋼和中低合金鋼火花源原子發(fā)射光譜分析方法（常規(guī)法）》的規(guī)定進(jìn)行檢驗，如鋼質(zhì)無縫氣瓶、汽車用壓縮天然氣鋼瓶、焊接氣瓶、溶解乙炔氣瓶殼體、纏繞氣瓶鋼質(zhì)內(nèi)膽等。鋁及鋁合金材料一般按照GB/T20975《鋁及鋁合金化學(xué)分析方法》的規(guī)定進(jìn)行檢驗。不銹鋼材料一般按照GB/T11170《不銹鋼多元素含量的測定火花放電原子發(fā)射光譜法（常規(guī)法）》的規(guī)定進(jìn)行檢驗。當(dāng)前第68頁\共有107頁\編于星期日\19點4.3.2金相檢驗金相檢驗也叫金相分析，是應(yīng)用金相學(xué)方法檢查金屬材料的宏觀和顯微組織的工作。金相是指金屬或合金的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即金屬或合金的化學(xué)成分以及各種成分在合金內(nèi)部的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)。而金相組織是反映金屬金相的具體形態(tài)，如馬氏體，奧氏體，鐵素體，珠光體等等。廣義的金相組織是指兩種或兩種以上的物質(zhì)在微觀狀態(tài)下的混合狀態(tài)以及相互作用狀況。金相檢驗一般包括宏觀組織檢驗和顯微組織檢驗。宏觀組織檢驗是利用肉眼或10倍以下的低倍放大鏡觀察金屬材料內(nèi)部組織及缺陷的檢驗。主要檢驗氣泡、夾渣、分層、裂紋晶粒粗大、白點、偏析、疏松等。顯微組織檢驗又叫做高倍組織檢驗，是將制備好的試樣，按規(guī)定的放大倍在相顯微鏡下進(jìn)行觀察測定，以檢驗金屬材料的組織及缺陷的檢驗方法。一般檢驗夾雜物、晶粒度、脫碳層深度、晶間腐蝕等。金相檢驗的一般步驟包括試樣的制備、試樣浸融和金相評定。試樣的制備指取樣（包括取樣位置和取樣方法）、鑲嵌和磨制（粗磨、細(xì)磨及拋光）；試樣浸融包括化學(xué)浸融和電解浸融，浸融全過程是浸融-清水沖洗-無水酒精沖射-熱風(fēng)吹干；金相評定包括缺陷的評定、金屬組織的評定、脫碳層的測定、平均晶粒度的測定及非金屬夾雜物的測定等。金相檢驗是檢驗氣瓶材料內(nèi)部質(zhì)量的重要手段之一。當(dāng)前第69頁\共有107頁\編于星期日\19點4.3.3力學(xué)性能試驗金屬材料的性能包括工藝性能和使用性能。工藝性能指金屬材料在加工過程中表現(xiàn)的性能。包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、沖壓性能、切削加工性能和熱處理工藝性能等。使用性能指金屬材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能，主要包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。力學(xué)性能試驗是對材料的各種力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行測定的一種試驗行為或?qū)嶒瀸W(xué)科，氣瓶在制造和檢驗等過程中最常見的幾種力學(xué)性能試驗包括室溫拉伸試驗、彎曲試驗、沖擊試驗和硬度試驗等。4.3.3.1拉伸試驗拉伸試驗是在一定的溫度和靜載下將試樣沿軸向拉伸，以了解材料在彈性變形和塑性變形時的應(yīng)力、應(yīng)變情況，以及材料在最大應(yīng)力下的斷裂強(qiáng)度。拉伸試驗是在三個外界條件即溫度、加載速度和應(yīng)力狀態(tài)都是恒定的條件下進(jìn)行的。通過拉伸試驗可獲得材料的最基本力學(xué)性能指標(biāo)，如彈性模量、泊松比、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率等。特別對于塑性材料，拉伸試驗最能清楚、直觀地反映出材料的性能特點。氣瓶材料的拉伸試驗根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的不同要求，分別測得抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度或規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度、伸長率等性能指標(biāo)的實際值，進(jìn)而驗證氣瓶產(chǎn)品的設(shè)計合理性和安全性。當(dāng)前第70頁\共有107頁\編于星期日\19點4.3.3.2彎曲試驗彎曲試驗是測定材料承受彎曲載荷時的力學(xué)特性的試驗，是材料力學(xué)性能試驗的基本方法之一。彎曲試驗主要用于測定脆性和低塑性材料的抗彎強(qiáng)度并能反映塑性指標(biāo)的撓度。彎曲試驗還可用來檢查材料的表面質(zhì)量。金屬材料彎曲試驗參照GB/T232《金屬材料彎曲試驗方法》執(zhí)行。氣瓶材料的彎曲試驗采用萬能試驗機(jī)和游標(biāo)卡尺等設(shè)備儀器按照GB/T232和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求加工成近似矩形試樣，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選取合適的彎心直徑和彎軸間距，以規(guī)定的彎曲角度進(jìn)行試驗和測量，最后檢查試樣表面是否存在裂紋來判定氣瓶產(chǎn)品該項試驗的合格與否。當(dāng)前第71頁\共有107頁\編于星期日\19點4.3.3.3沖擊試驗金屬夏比沖擊試驗是用來測定沖斷一定形狀的試樣所消耗的功，是用于測定金屬材料韌性應(yīng)用最廣泛的一種傳統(tǒng)力學(xué)性能試驗據(jù)試驗溫度，可分為室溫、低溫和高溫夏比沖擊試驗?，F(xiàn)執(zhí)行GB/T229《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測定金屬材料在夏比沖擊試驗中吸收能量的方法。夏比沖擊試驗是將規(guī)定幾何形狀的缺口試樣置于沖擊試驗機(jī)兩支座之間，缺口背向打擊面放置，用擺錘一次打擊試樣，測定試樣的吸收能量。吸收功值（焦耳）大，表示材料韌性好，對結(jié)構(gòu)中的缺口或其他的應(yīng)力集中情況不敏感。由于大多數(shù)材料沖擊值隨溫度變化，一次試驗應(yīng)在規(guī)定溫度下進(jìn)行。當(dāng)不在室溫下試驗時，試樣7.5mm、5.0mm、2.5mm的試樣，當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對沖擊試樣有規(guī)定的應(yīng)服從產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。氣瓶材料的沖擊試驗采用沖擊試驗機(jī)、低溫槽、缺口投影儀、缺口加工機(jī)和游標(biāo)卡尺等儀器、設(shè)備，按照GB/T229和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求加工成規(guī)定的試樣，以規(guī)定的試驗溫度進(jìn)行試驗，測得每個試樣的沖擊吸收功。當(dāng)前第72頁\共有107頁\編于星期日\19點4.3.3.4硬度試驗硬度是衡量材料軟硬程度的一種力學(xué)性能指標(biāo)，其定義為在給定的載荷條件下，材料對形成表面壓痕（刻痕）的抵抗能力。硬度試驗方法很多，一般分為劃痕法、壓入法和動力法三類。根據(jù)試驗方法和適應(yīng)范圍的不同，硬度單位可分為布氏硬度、維氏硬度、洛氏硬度、顯微維氏硬度等許多種，不同的單位有不同的測試方法，適用于不同特性的材料或場合。劃痕法測得的硬度值表示材料抵抗表面局部斷裂的能力。。壓入法測得的硬度值表示材料抵抗表面塑性變形的能力。試驗時用一定形狀的壓頭在靜載荷作用下壓入材料表面，通過測量壓痕的面積或深度來計算硬度。應(yīng)用較多的有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度試驗三種方法。動力法采用動態(tài)加載，測得的硬度值表示材料抵抗彈性變形的能力。氣瓶材料硬度試驗采用壓入法測量硬度。涉及到的硬度試驗為布氏硬度試驗和洛氏硬度試驗。當(dāng)前第73頁\共有107頁\編于星期日\19點4.4金屬腐蝕與防護(hù)腐蝕是指材料與其環(huán)境產(chǎn)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)所造成的破壞，通常腐蝕破壞所針對的材料是金屬材料，而金屬材料具有高導(dǎo)電率，因此其與環(huán)境的反應(yīng)本質(zhì)上大多是“電化學(xué)反應(yīng)”。

4.4.1腐蝕分類腐蝕一般可按下列方法分類：

4.4.1.1按腐蝕機(jī)理可分為：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕；

1．化學(xué)腐蝕原理化學(xué)腐蝕是指材料與非導(dǎo)電性介質(zhì)直接發(fā)送純化學(xué)作用而引起的材料的破壞。在化學(xué)腐蝕中，電子的傳遞是在材料與介質(zhì)之間直接進(jìn)行的，因而沒有電流產(chǎn)生?；瘜W(xué)腐蝕主要包括在干燥或高溫氣體中和非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。這類腐蝕不普遍、只有在特殊條件下發(fā)生。

2．金屬電化學(xué)腐蝕原理如果把金屬材料進(jìn)入水或其他電解質(zhì)溶液中，因不同部位電位不同，形成陽極區(qū)和陰極區(qū)，在局部電池作用下便發(fā)生腐蝕。電化學(xué)腐蝕不只是發(fā)生在兩種材料之間，材料內(nèi)部的化學(xué)與物理不均勻性，如成分偏析、金相組織差異，以及焊接、冷作變形加工等都會導(dǎo)致材料中產(chǎn)生電位差。電化學(xué)腐蝕也不只是發(fā)生在浸入溶液的材料，空氣中的水分和雜質(zhì)，如二氧化硫、二氧化碳，凝結(jié)在材料表面就能發(fā)生電化學(xué)腐蝕。金屬腐蝕一般均為電化學(xué)腐蝕。當(dāng)前第74頁\共有107頁\編于星期日\19點4.4.1.2按腐蝕破壞形式可分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩大類。在化工生產(chǎn)中，后者的危害更嚴(yán)重。均勻腐蝕指的是腐蝕發(fā)生在金屬表面的全部或大部，也稱全面腐蝕。多數(shù)情況下，金屬表面會生成保護(hù)性的腐蝕產(chǎn)物膜，使腐蝕變慢。有些金屬如鋼鐵在鹽酸中不產(chǎn)生膜而迅速溶解。通常用平均腐蝕率（即材料厚度每年損失若干毫米）作為衡量均勻腐蝕的程度，也作為選材的原則。局部腐蝕指的是腐蝕只發(fā)生在金屬表面的局部。其危害性比均勻腐蝕嚴(yán)重得多，它約占化工機(jī)械腐蝕破壞總數(shù)的70%。局部腐蝕又可分為：點腐蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、磨損腐蝕、腐蝕疲勞、選擇性腐蝕等。還可按腐蝕環(huán)境進(jìn)行分類：酸腐蝕、堿腐蝕、硫化氫腐蝕、海水腐蝕等。當(dāng)前第75頁\共有107頁\編于星期日\19點4.4.2氣瓶常見的電化學(xué)腐蝕類型4.4.2.1點腐蝕表面生成鈍化膜而具有耐蝕性的金屬和合金，一旦表面膜被局部破壞而露出新鮮表面后，這部分的金屬就會發(fā)生局部腐蝕。結(jié)果是金屬表面出現(xiàn)針狀或點狀，有一定深度的小孔，成為點腐蝕。點腐蝕的機(jī)理是在中性溶液中的離子（如Cl-）作用于表面鈍化膜，表面膜受破壞因而發(fā)生點蝕。組織、夾雜物等金屬構(gòu)造上的不均勻部分已成為點腐蝕源。減少點腐蝕傾向的措施有：1．選擇抗點蝕性能的材料，如含鉬的不銹鋼；2．表面進(jìn)行酸洗鈍化；3．結(jié)構(gòu)設(shè)計中要避免死角，盡量使介質(zhì)不處在靜態(tài)。4.4.2.2縫隙腐蝕浸在腐蝕介質(zhì)中的金屬構(gòu)件，在縫隙和其他隱蔽的區(qū)域內(nèi)常發(fā)生強(qiáng)烈的局部腐蝕，這種現(xiàn)象稱為縫隙腐蝕。這類腐蝕常和孔穴、墊片底面、搭接縫、表面沉積物的縫隙中積存的少量靜止溶液有關(guān)。不銹鋼對縫隙腐蝕特別敏感。關(guān)于縫隙腐蝕的原理，一種認(rèn)為是縫隙內(nèi)金屬離子發(fā)生濃縮，在內(nèi)外離子濃度差所形成的濃差電池作用下，產(chǎn)生縫隙腐蝕。一種認(rèn)為是由于縫隙內(nèi)外氧的濃度差引起的氧濃差電池作用。減少縫隙腐蝕傾向的措施同點腐蝕。當(dāng)前第76頁\共有107頁\編于星期日\19點4.4.2.3電偶腐蝕電偶腐蝕實質(zhì)上是由兩種不同的電極構(gòu)成的宏觀原電池的腐蝕。當(dāng)兩種不同金屬浸在導(dǎo)電性的溶液中時，兩種金屬之間通常存在著電位差，如果這些金屬互相接觸（或用導(dǎo)線連通），該電位差將使電子在金屬間流動。耐蝕性差的金屬成為陽極，腐蝕增加，而耐蝕性好的金屬則為陰極，腐蝕減輕。這類形態(tài)稱為電偶腐蝕。在工程技術(shù)中，采用不同金屬的組合幾乎是不可避免的。因此，人們在選擇材料時，迫切要求了解某兩種金屬材料的直接接觸，在實際使用中發(fā)生電偶腐蝕的程度如何，可進(jìn)行實驗測定或根據(jù)電偶序確定。減少電偶腐蝕傾向的措施有：1．盡量選用電位差小的金屬組合；2．避免小陽極、大陰極，減緩腐蝕速率；3．用涂料、墊片等使兩種金屬之間絕緣；4．采用陰極保護(hù)法。當(dāng)前第77頁\共有107頁\編于星期日\19點4.4.2.4應(yīng)力腐蝕開裂金屬在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)協(xié)同作用下發(fā)生的破裂，稱為應(yīng)力腐蝕破裂（SCC）。金屬的應(yīng)力腐蝕開裂往往在應(yīng)力遠(yuǎn)低于抗拉強(qiáng)度而介質(zhì)腐蝕性又很輕微的情況下發(fā)生。破裂之前，金屬沒有顯著地變形或其他明顯可見的宏觀征兆，因此常被忽視而疏于防范，以致釀成惡性破壞事故。應(yīng)力腐蝕破裂必須具有一定條件才能產(chǎn)生，它包含三個要素：1．敏感的金屬。金屬的成分、組織和處理狀態(tài)決定了應(yīng)力腐蝕敏感性。2．特定的介質(zhì)環(huán)境。對于一定的金屬來說，只有在特定的介質(zhì)環(huán)境中才發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂。金屬與特定介質(zhì)形成對破裂敏感的組合。3．處于應(yīng)力狀態(tài)下。必須有應(yīng)力，特別是拉應(yīng)力分量存在。拉應(yīng)力越大，則材料斷裂所需時間越短。氣瓶中會經(jīng)常遇到應(yīng)力腐蝕。如，氯離子會引起奧氏體不銹鋼氣瓶的應(yīng)力腐蝕破裂。天然氣中含有的雜質(zhì)硫化氫會造成鋼瓶的應(yīng)力腐蝕開裂。當(dāng)前第78頁\共有107頁\編于星期日\19點4.4.3氣瓶常見的化學(xué)腐蝕類型化學(xué)腐蝕中僅針對氣瓶中常發(fā)生的酸腐蝕進(jìn)行介紹。酸腐蝕其性質(zhì)是一種析氫電化學(xué)腐蝕，陰極反應(yīng)為H++2e→H2。氣瓶最常見的酸腐蝕為鹽酸腐蝕。液氯是氯氣加壓后發(fā)生的物態(tài)變化而成為液態(tài)的，純的液氯沒有腐蝕性，但氯氣遇水可生成鹽酸和次氯酸。次氯酸在熱和光的作用下，很容易分解出氧氣，鹽酸對鋼質(zhì)氣瓶有很強(qiáng)的腐蝕性。所以，要保證盛裝液氯的鋼瓶干燥，液氯含水分低，就沒有腐蝕作用。4.4.4金屬腐蝕的防護(hù)

4.4.4.1襯覆保護(hù)層在金屬表面生成保護(hù)性覆蓋層，可以使金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，是防止金屬腐蝕普遍采用的方法。

1．金屬涂層：如電鍍

2．非金屬涂層當(dāng)前第79頁\共有107頁\編于星期日\19點4.4.4.2電化學(xué)保護(hù)通過改變金屬-電解質(zhì)的電極電位來控制金屬腐蝕的方法稱為電化學(xué)保護(hù)。電化學(xué)保護(hù)法包括陰極保護(hù)與陽極保護(hù)。

1．陰極保護(hù)陰極保護(hù)法是通過外加電流使被保護(hù)的金屬陰極極化以控制金屬腐蝕的方法。陰極保護(hù)法可分為外加電流法和犧牲陽極法。

2．陽極保護(hù)陽極保護(hù)是把被保護(hù)設(shè)備與外加的直流電源陽極相連，在一定的電解質(zhì)溶液中，把金屬的陽極極化到一定電位，使金屬表面生成鈍化膜，從而降低金屬的腐蝕作用，使設(shè)備受到保護(hù)。

3．腐蝕介質(zhì)的處理在對金屬進(jìn)行防腐處理時，還可以通過改變介質(zhì)的性質(zhì)，降低或消除對金屬的腐蝕作用。例如，加入能減慢腐蝕速度的物質(zhì)--緩沖劑。所謂緩沖劑就是能夠阻止或減緩金屬在環(huán)境介質(zhì)中的腐蝕的物質(zhì)。加入的緩蝕劑不應(yīng)該影響化工工藝過程的進(jìn)行，也不應(yīng)該影響產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)前第80頁\共有107頁\編于星期日\19點

4.4.5氣瓶檢驗中腐蝕的劃分氣瓶檢驗中，腐蝕包括點腐蝕、線狀腐蝕和面腐蝕。

4.4.5.1點腐蝕在氣瓶檢驗中，點腐蝕一般指腐蝕表面長徑及腐蝕部位密集程度均未超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（通常指長徑不超過壁厚，間距不小于10倍壁厚。液化石油氣鋼瓶指直徑小于5mm。）的孤立坑狀腐蝕。

4.4.5.2線狀腐蝕線狀腐