電站鍋爐壓力容器焊接(趙衛(wèi)東)

電站鍋爐壓力容器焊接主要內容1、焊接術語2、電站鍋爐壓力容器常用焊接方法3、電站鍋爐壓力容器常用焊接材料4、焊接接頭的組成及分布特征5、焊接接頭的組織和性能主要內容6、焊接應力與變形7、焊接缺陷8、電站常用鋼材的焊接9、新型鋼材的焊接10、失效案例11、焊接管理一、焊接術語

1、焊接

通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件達到結合的一種方法。

2、焊接接頭

兩個或兩個以上零件用焊接方法組合的接點。一、焊接術語

3、焊縫焊件經焊接后所形成的結合部分。

4、熱影響區(qū)焊接過程中材料因受熱的影響（但未熔化）而發(fā)生金相組織和力學性能變化的區(qū)域。

5、母材金屬被焊金屬材料的統(tǒng)稱。

6、焊接方法指特定的焊接方法，其含義包括該方法涉及的冶金、電、物理、化學、力學原則等內容。

7、焊接材料焊接時所消耗的材料（主要包括焊條、焊絲、焊劑、氣體等）的通稱。

8、焊接工藝制造焊件所有關的加工方法和實施要求。包括焊前準備、材料選用、焊接方法選定、焊接參數(shù)、操作要求等。

9、碳當量Ceq

把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換算成碳的相當含量。以鋼中碳的百分含量為基礎，將其他合金元素的百分含量折算成碳的含量，其總和即為鋼的碳當量。二、電站鍋爐壓力容器常用焊接方法焊接方法分類：熔化焊釬焊壓力焊二、電站鍋爐壓力容器常用焊接方法1、常用的焊接方法（1）焊條電弧焊（2）氬弧焊（3）埋弧自動焊（4）二氧化碳氣體保護焊（5）電渣焊（6）等離子弧焊（1）焊條電弧焊焊條電弧焊示意圖

焊條電弧焊是用焊條和焊件作電極，并利用其間產生的電弧熱，將焊條及部分焊件熔化而形成焊縫的一種手工操作的焊接方法，因此也常稱手工電弧焊。

焊條電弧焊的優(yōu)點：設備簡單，操作方便，適用于各種位置、各種材料的焊接，應用廣泛。焊條電弧焊的缺點：生產效率較低，勞動強度大，對焊工的技術水平及操作要求較高。

可能產生的焊接缺陷主要有：氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋、表面缺陷等。（2）氬弧焊氬弧焊示意圖

氬弧焊是以惰性氣體氬氣作為保護氣體的一種電弧焊接方法。

氬弧焊根據電極是否熔化分為非熔化極氬弧焊及熔化極氬弧焊。

非熔化極氬弧焊（一般采用鎢極）包括手工鎢極氬弧焊和自動鎢極氬弧焊。

熔化極氬弧焊是以焊絲作為電極，多為自動焊，也有半自動焊。

鎢極氬弧焊的優(yōu)點：①適于焊接各種鋼材、有色金屬及合金；電弧穩(wěn)定、飛濺小，焊縫致密，成型美觀，焊接質量優(yōu)良。

②電弧和熔池用氬氣保護，焊縫沒有渣殼覆蓋，熔池清晰可見，液態(tài)熔池容易控制，適用于全位置焊接和自動化焊接。

鎢極氬弧焊的優(yōu)點：③電弧燃燒穩(wěn)定，熱量特別集中，焊接熔池及其熱影響區(qū)很小，容易控制焊接規(guī)范和操作質量，焊接中變形也很小。④氣體保護效果好，焊接熱輸入量小，適合焊接電站鍋爐受熱面小管。

鎢極氬弧焊的優(yōu)點：⑤和電弧焊比較，焊縫特別純凈，一般不會出現(xiàn)氣孔夾渣缺陷，合金元素的燒損也少。⑥氬弧焊是一種低氫型的焊接方法。焊接耐熱鋼或低合金高強度鋼時，焊接接頭的冷裂紋傾向比用焊條電弧焊焊接時低。

鎢極氬弧焊的缺點：生產效率低，勞動強度大，對被焊工件表面質量、焊工的技術水平及操作要求高。

可能產生的焊接缺陷主要有：氣孔、未焊透、未熔合、裂紋、表面缺陷等。（3）埋弧自動焊埋弧自動焊示意圖

利用焊絲和母材作電極，以在顆粒狀焊劑下燃燒的電弧熱能來熔化焊絲和部分母材的焊接方法，叫做埋弧焊。如果焊絲沿著焊縫的移動、隨著焊絲的熔化不斷向焊縫送絲的過程均為自動進行，則稱為自動埋弧焊。埋弧自動焊：母材＋焊絲＋焊劑＋行走機構＋送絲機構＋電焊機（自動調節(jié)）（4）二氧化碳氣體保護焊二氧化碳氣體保護焊示意圖

以二氧化碳氣體作為保護氣體的電弧焊接方法，叫二氧化碳氣體保護焊（CO2氣體保護焊）。

CO2氣體保護焊以焊絲做一個電極，靠焊絲與工件之間產生的電弧熱熔化焊絲和工件，形成焊接接頭。

CO2氣體保護焊包括自動焊和半自動焊。（5）電渣焊電渣焊示意圖

電渣焊是利用電流通過液體熔渣所產生的電阻熱進行焊接的方法。

特點：焊縫一次成形。冷卻速度慢，焊縫組織粗大，焊接接頭沖擊韌性差，必須進行焊后熱處理。一般采用正火加回火，以便恢復組織形態(tài)和細化晶粒，提高焊接接頭韌性。

（6）等離子弧焊等離子弧又稱壓縮電弧，可以用于焊接和切割各種金屬。等離子弧焊可以手工焊，也可以自動焊；可以填充金屬，也可以不填充金屬?？梢院附犹间?、不銹鋼、耐熱鋼、銅合金、鎳合金、鈦合金等。常用于焊接高合金材料。2、焊接方法的選擇（1）制造過程中的主要焊接方法埋弧焊、氬弧焊、焊條電弧焊、氣體保護焊等。（2）安裝過程中的主要焊接方法手工鎢極氬弧焊、焊條電弧焊等。（3）檢修過程中的主要焊接方法手工鎢極氬弧焊、焊條電弧焊等。一般，小管用手工鎢極氬弧焊，大管用手工鎢極氬弧焊+焊條電弧焊三、電站鍋爐壓力容器常用焊接材料1、電焊條（1）焊條的組成：焊芯＋藥皮焊芯的作用：傳導焊接電流；作為填充金屬過渡到焊接坡口中，與熔化的母材金屬一起形成焊縫。焊芯由金屬材料制成，焊芯的材料可以是碳鋼、合金鋼或者其它合金，如鎳、銅、鋁等。

焊條藥皮的作用①穩(wěn)定電?。核幤ぶ兴囊纂婋x物質起穩(wěn)弧作用。②機械保護作用：造氣和造渣。藥皮中的組分在焊接中產生大量氣體，同時形成熔渣覆蓋熔滴和熔池金屬表面，使熔化的金屬與周圍空氣隔絕，起著機械隔離的作用。③冶金處理作用：脫氧和滲合金的作用。降低焊縫金屬含氧量；對焊縫金屬滲合金，保證焊縫金屬的力學性能。④改善工藝性：藥皮中的粘結劑、增塑劑等可以降低熔渣的粘度，增加熔融金屬的流動性，所以可起到改善工藝性的作用。

（2）焊條的分類：

①按藥皮的主要成份分類：鈦型、鈦鈣型、鈦鐵礦型、氧化鐵型、纖維素型、低氫鉀型、低氫鈉型、石墨型、鹽基型

②按溶渣的堿度分類：酸性焊條（堿度<1.5）和堿性焊條（堿度>1.5）酸性焊條藥皮的主要成分是酸性氧化物和少量有機物，氧化性強，保護氣體是有機物；對油銹、水分不敏感；電弧穩(wěn)定性好，焊接工藝性能好；粉塵的毒害較?。幻撗醪粔蛲耆?，焊縫中的硫磷雜質比較多，焊縫金屬的沖擊韌性低，抗裂性較差；使用前烘焙溫度為70℃~150℃，可以交直流兩用。堿性焊條藥皮的主要成分是鹽（碳酸鹽等）和較多的鐵合金，氧化性弱，焊縫合金化的效果好，保護氣體是CO2；對油銹、水分敏感；脫氧充分，焊縫中的硫磷雜質比較少，焊縫的力學性能好；電弧穩(wěn)定性較差，焊接工藝性能較差，抗裂性強，適用于合金鋼、高強度鋼等重要結構的焊接；粉塵的毒害較重；使用前烘焙溫度為350℃~400℃，一般用直流電源。③按焊條的用途分類：結構鋼焊條、鉬及鉻鉬耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、低溫鋼焊條、鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條、特殊用途焊條④按焊接的母材分類：碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條

（3）焊條的型號與牌號：

①型號：國家標準對焊條的統(tǒng)一規(guī)范編號。

②牌號：焊條行業(yè)對焊條產品的商業(yè)廣告編號。二者的關系：每一種焊條只有一個牌號，而每一類型號可包括多種牌號的電焊條。

焊條型號的表示方法：

①碳鋼焊條E××××(E4303、E5015)

②低合金鋼焊條E××××-×-×

（E5515-B2-V）③不銹鋼焊條E×××-×-××

（E308L-15、E310Nb-15）

焊條牌號的表示方法：

①結構鋼焊條J(結)×××(J422、J507)

②鉬及鉻鉬耐熱鋼焊條R(熱)×××

（R317）③不銹鋼焊條Cr(鉻)×××A(奧)×××

（Cr202、A137）

常用焊條牌號與型號對照：

J422——E4303J507——E5015

R317——E5515B2V

R407——E6015B3

R817——E11MoVNiW-15Cr207——E410-15A137——E347-15

2、焊絲：（1）分類：焊絲分為實芯焊絲和藥芯焊絲兩大類。

按照用途和對應的焊接方法，可以將實芯焊絲分為：氣體保護電弧焊用焊絲、埋弧焊用焊絲、氣焊用焊絲以及手工鎢極氬弧焊專用的填充焊絲四種。

（2）焊絲型號的表示方法：

①氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲ER××-×-（×）

(ER55-B2-Mn)

②埋弧焊用焊絲H××（×）××

（H08MnA）③手工鎢極氬弧焊專用焊絲

TIG-×××或GTAW-×××

（TIG-J50、TIG-R31）

電力行業(yè)專用手工鎢極氬弧焊絲有TIG-J50碳鋼TIG-R311Cr-0.5Mo-VTIG-R402.25Cr-1MoTIG-R100.5MoTIG-R301Cr-0.5MoTIG-R34Cr-Mo-V-W-BTIG-R719Cr-1Mo-VTIG-G2112Cr

3、焊劑：主要用于埋弧焊，對熔池和焊縫金屬起保護作用，并可以滲合金。埋弧焊的焊絲和焊劑要匹配使用，故焊劑沒有單獨的型號。

4、鎢極：氬弧焊時的電極。有純鎢、釷鎢和鈰鎢三個類型，現(xiàn)多用鈰鎢極。

5、保護氣體：分為惰性、活性和混合氣體。惰性保護氣體：Ar、He、N2

活性保護氣體：CO2（強氧化性）混合氣體：Ar+He、Ar+H2、Ar+O2、Ar+CO2+O2、CO2+O2等

6、焊接材料的選用原則：（1）同質材料焊接①選擇熔敷金屬的化學成份和力學性能與母材相當?shù)暮覆蘑谶x擇熔敷金屬的化學成份與母材相近、力學性能與母材相當?shù)暮覆膶τ诟邷厥褂玫牟牧希瑑?yōu)先考慮高溫力學性能與母材的匹配（2）異質材料焊接①碳鋼和低合金鋼：熔敷金屬的抗拉強度不低于強度較低一側母材標準規(guī)定的下限值。②熱強鋼、熱強鋼與低合金鋼：熔敷金屬的合金成份與較低一側母材相匹配或介于兩側母材之間。

（2）異質材料焊接③高Cr鋼與熱強鋼、低合金鋼：熔敷金屬的合金成份與較低一側母材相匹配。④奧氏體與其它鋼材：設計溫度≤425℃時，采用Cr、Ni含量高于奧氏體母材的奧氏體型焊材；設計溫度>425℃時，采用鎳基焊材。四、焊接接頭的組成及分布特征1、焊接接頭的組成焊接接頭由焊縫＋熔合區(qū)＋熱影響區(qū)組成

2、焊縫母材金屬和填充金屬在焊接熱源的作用下熔化而形成熔池，熱源離開后熔池中的液態(tài)金屬便冷卻而凝固，形成焊縫。3、熔合區(qū)（不完全熔化區(qū)）

熔合區(qū)是焊接接頭中焊縫與母材交接的過渡區(qū)域。熔合區(qū)是焊接接頭中最復雜的一個區(qū)域。熔合區(qū)的寬度一般只有0.1～0.5mm。

4、熱影響區(qū)過熱區(qū)相變重結晶區(qū)不完全重結晶區(qū)余高

熱影響區(qū)中各區(qū)的劃分不易淬火鋼

（1）過熱區(qū)TS～1100℃

（2）相變重結晶區(qū)1100℃～AC3

（3）不完全重結晶區(qū)AC3～AC1

易淬火鋼（1）淬火區(qū)TS～AC3

（2）部分淬火區(qū)AC3～AC1

（3）回火區(qū)AC1～T回火5、焊接接頭的基本形式（1）對接接頭（2）角接接頭（3）搭接接頭（4）Τ形接頭五、焊接接頭的組織和性能1、焊接熱循環(huán)的特征（1）加熱溫度高，過熱區(qū)接近Ts（2）加熱速度快，60～1000℃/s（3）高溫停留時間短（4）冷卻速度快焊接熱循環(huán)示意圖1350℃1100℃800℃500℃tht8/5影響焊接熱循環(huán)的因素（1）焊接熱輸入量與電流、電壓成正比，與焊接速度成反比（2）預熱溫度、層間溫度（3）結構厚度和接頭型式（4）鋼材的導熱性2、焊縫的組織和性能（1）兩次結晶過程一次結晶：液態(tài)－固態(tài)二次結晶：固態(tài)相變（2）偏析問題：在一次結晶中產生（3）二次結晶與冷卻速度二次結晶的組織與冷卻速度密切相關，冷卻速度越快，低溫轉變的組織比例越大。（4）不同材料焊縫的組織和性能

①低碳鋼和低合金鋼組織：鐵素體＋珠光體性能：強度較低，塑性、韌性高

②耐熱鋼（含Cr<5％）組織：珠光體＋部分淬硬組織性能：強度高于①，但塑性、韌性比①差；一定的高溫強度

③耐熱鋼（含Cr5％～12％）組織：貝氏體或馬氏體性能：強度高，塑性、韌性一般偏低；較高的高溫強度

④奧氏體鋼

組織：奧氏體（＋少量鐵素體）性能：強度較低，塑性、韌性高；較高的高溫強度和抗氧化性3、熔合區(qū)的組織和性能

（1）熔合區(qū)金屬處于局部熔化狀態(tài)，晶粒十分粗大，化學成分及組織都極不均勻，冷卻后的組織屬于過熱組織。

（2）塑性、韌性差。熔合區(qū)附近往往是產生裂紋和局部脆性破壞的發(fā)源地。4、熱影響區(qū)的組織和性能（1）不易淬火鋼①過熱區(qū)（粗晶區(qū)）晶粒粗大。強度、硬度高，塑性、韌性差。②正火區(qū)（細晶區(qū)）晶粒細小。綜合性能好。③部分相變區(qū)晶粒粗細不均，性能較差。（2）易淬火鋼①淬火區(qū)（過熱＋正火）馬氏體，粗大＋細小。強度、硬度高，塑性、韌性差。②部分淬火區(qū)（部分相變）晶粒粗細不均，鐵素體＋細小馬氏體。塑性、韌性下降。③回火區(qū)（AC1～T回火）回火區(qū)的大小與母材的供貨狀態(tài)有關，回火程度與在焊接接頭中所處位置有關。5、影響焊接接頭性能的因素（1）焊接材料（2）焊接工藝方法（3）焊接熱輸入量（4）操作方法（5）預熱和熱處理六、焊接應力與變形1、焊接應力與變形產生的原因（1）焊件上溫度的分布不均勻（2）熔敷金屬的收縮（3）金屬組織的轉變（4）焊件的剛性拘束2、焊接應力的分類（1）按引起應力的基本原因分類熱應力組織應力凝固收縮應力拘束應力（2）按應力存在的時間分類瞬時應力和殘余應力（3）按應力作用的方向分類縱向應力和橫向應力（4）按應力在空間的方向分類線形（單向）應力、平面（兩向）應力和體積（三向）應力3、控制焊接應力的思路（1）熱量分布盡可能均勻（2）焊縫的收縮盡可能自由采取的工藝措施：焊前預熱、合理安排裝配與焊接順序、選用較小的熱輸入量、避免強力對口、預留反變形、錘擊焊縫等4、降低或消除焊接殘余應力的方法（1）熱處理焊后熱處理是降低和消除殘余應力的有效方法，也是廣泛采用的方法。（2）機械法用機械的方法施加外力使冷卻后的焊縫金屬產生塑性變形。（3）震動法——低頻震動5、焊接變形的分類縱向、橫向收縮變形彎曲變形角變形波浪變形扭曲變形6、焊接變形的控制（1）設計焊縫對稱、尺寸小焊縫數(shù)量合理（盡可能少）（2）工藝反變形、剛性固定、裝配與施焊程序、焊接方向與順序、錘擊等7、矯正焊接變形的方法（1）機械矯正法

機械矯正法是根據變形的特點、結構的尺寸和形狀，用鍛打、機械拉壓等方法，在焊件變形的反方向施加一個新變形，并達到恰好與焊接變形抵消的一種矯正方法。

（2）火焰矯正法

火焰矯正是采用局部加熱的方法來矯正焊接變形?；鹧娉C正變形的本質與焊接變形的機理是相近的，只是變形的趨勢是相反的。8、焊接應力與變形的危害（1）應力對焊接接頭質量的影響焊接應力是產生焊接裂紋的主要原因之一。（2）應力對焊接構件使用性能的影響低溫或動載荷下工作的構件，焊接殘余應力會導致脆性破壞。拉伸殘余應力是產生應力腐蝕的主要原因。（3）應力對焊件機加工的影響（4）焊接變形的影響七、焊接缺陷（一）焊接缺陷的危害（1）爆管和脆性斷裂（2）降低焊縫承載能力（3）引起應力集中（4）縮短結構使用壽命（二）外觀缺陷

1、咬邊：指沿著焊趾，在母材部分形成的凹陷或溝槽。產生咬邊的主要原因是電弧熱量太高，即電流太大、焊接速度太小、電弧在坡口處停留時間過長。咬邊減小了母材的有效截面積，降低結構的承載能力，還會造成應力集中。

2、焊瘤：指液態(tài)金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上或從焊縫根部溢出，冷卻后形成的未與母材熔合的金屬瘤。產生原因：焊接規(guī)范過大、焊條熔化過快、焊條質量欠佳（如偏芯），焊接電源特性不穩(wěn)定及操作姿勢不當?shù)取：噶龀０橛形慈酆?、夾渣缺陷，易導致裂紋；還會帶來應力集中；管子內部的焊瘤會減小通流面積，降低換熱效果，引起局部過熱，甚至造成堵管。

3、凹坑：指焊縫表面或背面形成的局部低于母材的部分。

4、未焊滿：指由于填充金屬不足，在焊縫表面形成的連續(xù)或斷續(xù)的溝槽。產生原因：填充金屬不足。減小焊縫的有效截面積，凹坑常帶有弧坑裂紋和縮孔，未焊滿容易產生應力集中，還會帶來氣孔、裂紋等。

5、燒穿：指焊接過程中，熔深超過工件厚度，熔化金屬自焊縫背面流出，形成的穿孔性缺陷。產生原因：焊接電流過大，速度太慢，工件間隙太大，鈍邊太小。燒穿完全破壞了焊縫，使接頭喪失連接及承載能力。

6、其他表面缺陷：包括錯邊、塌陷、表面氣孔、表面裂紋、表面夾渣、各種焊接變形、成型不良（焊縫高低差超標、焊縫寬窄差超標、余高過大、增寬過大等）。a、b)焊縫超高c)表面粗糙d)錯邊e)塌陷f)表面氣孔g)弧坑縮孔（三）埋藏缺陷（內部缺陷）

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孔穴。氣體在固態(tài)金屬和液態(tài)金屬中的溶解度存在巨大差異，熔池金屬在凝固過程中，有大量的氣體要從金屬中逸出，若凝固速度大于氣體逸出速度，就形成氣孔。氣孔減少了焊縫的有效截面積，造成焊縫不連續(xù)，降低接頭的強度、塑性，還會引起泄漏。形狀球狀條蟲狀數(shù)量單個群氣孔均布氣孔密集鏈狀氣體H2CON2、CO2、O2產生氣孔的原因：母材或填充金屬表面有銹、油污、水分等，焊條和焊劑未烘干或烘干不充分；焊接規(guī)范過小，冷卻速度過快。防止措施：

①限制氣體來源：清除可能進入熔池的油污、鐵銹、水分；采用堿性焊條、焊劑，并徹底烘干；采用直流反接并用短電弧施焊。②調整焊接工藝：焊前預熱，減緩冷卻速度；用偏強的規(guī)范施焊。

2、夾渣：指焊后殘留在焊縫中的焊渣。夾渣可能是未熔的焊條藥皮或焊劑，也可能是凝固后的熔渣。（焊縫中有時還會殘留一些夾雜物，如鎢、銅等金屬顆粒，屬于金屬夾雜物；硫化物、氧化物、氮化物等，屬于非金屬夾雜物）點狀夾渣的危害與氣孔相似，帶有尖角的夾渣會在尖端產生應力集中，還會發(fā)展為裂紋源，危害較大。

產生夾渣的原因：坡口尺寸不合理、坡口有污物、多層焊時層間清渣不徹底、焊接規(guī)范過小、焊條藥皮或焊劑脫渣性不好、手工焊操作不當?shù)取７乐勾胧?/p>

①設計：避免窄而深的坡口，選擇脫渣性好的焊條和焊劑。②工藝：調整焊接規(guī)范。③操作：清渣、焊工培訓等。

3、未焊透：指接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象。（母材金屬未熔化，焊縫金屬沒有進入接頭根部的現(xiàn)象）未焊透減少了焊縫的有效截面，使接頭承載能力下降；引起應力集中（比強度下降的危害大得多）；嚴重降低焊縫的疲勞強度。未焊透還可能成為裂紋源，是造成焊縫破壞的重要原因。

產生未焊透的原因：焊接電流小，熔深淺；坡口和間隙尺寸不合理，鈍邊過大；電弧磁偏吹；焊條偏芯度大等。防止措施：

①設計：合理設計坡口，選擇熱輸入比較集中的焊接方法。②工藝：提高焊接電流，降低電弧電壓（短弧焊）。

4、未熔合：指焊縫金屬與母材金屬，或焊縫金屬之間未熔化結合在一起的缺陷。未熔合是一種面積性缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對承載截面積的減小都非常明顯，應力集中也比較明顯，其危害性不亞于裂紋。未熔合按部位可分為坡口未熔合、層間未熔合和根部未熔合。

產生未熔合的原因：焊接電流過小，焊接速度過快，焊條角度不對，電弧磁偏吹，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合等。防止措施：采用較大的焊接電流，正確的進行施焊操作，注意坡口部位的清潔和層間的清理。

5、焊接裂紋（1）焊接裂紋的分類——五大類

①熱裂紋②冷裂紋③再熱裂紋④層裝撕裂⑤應力腐蝕裂紋

1)焊縫上縱向裂紋2)焊縫上橫向裂紋3)熱影響區(qū)縱向裂紋4)熱影響區(qū)橫向裂紋5)弧坑裂紋6)焊道下裂紋7)焊縫內晶間裂紋8)層狀撕裂9)焊趾裂紋10)焊縫根部裂紋

（2）熱裂紋

高溫下產生，沿奧氏體晶界開裂；位置：焊縫和熱影響區(qū)的近縫區(qū)。①結晶裂紋位置：焊縫中心，一般會形成肉眼可見的宏觀裂紋。原因：a)雜質被排擠到晶界部位并富集，形成低熔點共晶物的液膜；b)拉伸應力。②近縫區(qū)液化裂紋位置：熱影響區(qū)的過熱區(qū)，尺寸很小，有時不在表面。原因：

a)晶界低熔點共晶物重新熔化，形成局部微小的液膜；

b)拉伸應力。③防止熱裂紋的措施a)冶金方面：嚴格控制S、P含量，降低C含量，增加細化晶粒元素如Mo、V、Ti、Nb、Al等；

b)接頭形式：采用熔深較淺的焊縫

；

c)焊接規(guī)范：預熱和后熱；d)焊接順序：采用合理的裝配焊接次序，減小焊接應力。

（3）冷裂紋

焊后冷卻到較低溫度下產生。位置：主要產生于低合金鋼、中合金鋼、中碳鋼和高碳鋼的熱影響區(qū)，有時也出現(xiàn)在焊縫中，沿晶或穿晶開裂，往往伴隨有二次裂紋。對于低合金高強度鋼，一般在Ms點附近或更低溫度下產生。延遲裂紋是冷裂紋的一種最典型的形態(tài)。

①延遲裂紋位置：焊縫根部、焊道下、焊趾。原因——冷裂三因素：

a)鋼種的淬硬傾向；

b)擴散氫的含量及其分布；

c)焊接接頭的應力狀態(tài)。

②淬硬脆化裂紋主要產生于含碳量較高的中碳鋼和馬氏體不銹鋼等原因：淬硬，形成脆化組織，抗裂性差?；九c擴散氫的含量無關。③防止冷裂紋的措施a)采用低氫型堿性焊條，嚴格烘干，保溫桶攜帶，隨取隨用；

b)正確預熱；

c)選用合理的焊接順序，減少焊接應力；d)焊后及時進行消氫后熱和焊后熱處理。（4）再熱裂紋

焊后熱處理或高溫服役中產生。位置：主要產生于合金鋼的熱影響區(qū)的過熱區(qū)。特征：①沿晶開裂；②與溫度和時間相關，有一個敏感溫度區(qū)，大約在550～750℃之間。③含有一定沉淀強化元素的金屬才有再熱裂紋敏感性。Cr、Mo、V、Nb、Ti等產生原因：

焊接后的二次加熱過程中，在焊接殘余應力的作用下，由于晶內強化，塑性變形主要由晶界金屬來承擔，當變形量超過了其塑性儲備時，就會在晶界形成微裂紋，成為裂紋源，隨著應力的釋放、塑性變形的增大，裂紋擴展連通，逐步形成宏觀裂紋。

防止再熱裂紋的措施a)減少沉淀強化元素的種類和含量；（選擇對再熱裂紋不敏感的材料）

b)合理預熱或采用后熱，控制冷卻速度

；

c)降低殘余應力，避免應力集中

；d)回火處理時盡量避開再熱裂紋的敏感溫度區(qū)間或縮短在此溫度區(qū)域內的停留時間。

（5）層狀撕裂

低溫開裂，產生于厚壁結構的T型接頭、十字接頭、角接接頭。位置：主要產生于厚板內部。特征：沿晶或穿晶開裂，裂紋平行于板材的軋制方向，呈階梯形分布；

軋制過程中形成了平行于軋制方向的非金屬帶狀夾雜物，焊接時產生了基本垂直于板平面的Z向應力——形成條件。（6）應力腐蝕裂紋

一種在腐蝕介質和拉伸應力共同作用下產生的延遲破壞現(xiàn)象。位置：奧氏體不銹鋼的熱影響區(qū)特征：形同枯干的樹枝，從表面向深處發(fā)展，大多數(shù)屬于晶間開裂，有比較典型的脆性斷口。

對介質敏感的鋼材、腐蝕介質、拉伸應力三者共存且達到臨界值——產生條件。鋼材腐蝕介質拉伸應力八、常用鋼材的焊接1、鋼材的焊接性被焊鋼材在采用一定的焊接方法、焊接材料、焊接規(guī)范參數(shù)及焊接結構形式的條件下，獲得優(yōu)質焊接接頭的難易程度和焊接接頭在使用條件下安全運行可靠性

。焊接性包括工藝焊接性和使用焊接性

評價焊接性的方法（1）間接評估法工程上常用碳當量Ceq估算鋼材的焊接性。碳當量只能用來定性的判斷鋼的焊接性，且有限制條件。（2）直接試驗法

通過一系列規(guī)定條件下的焊接試驗，來考核某一材料的各項焊接性，如抗熱裂紋、抗冷裂紋、抗脆性轉變、使用性能等2、焊接工藝（1）對焊接材料和被焊工件的要求（2）預熱和層間溫度減緩冷卻速度，降低產生裂紋的幾率（3）焊接規(guī)范參數(shù)電流、電壓、焊接速度（4）操作方法要求（5）焊后熱處理3、低碳鋼的焊接焊接性良好。可采用多種焊接方法。除厚度大、結構剛度大、環(huán)境溫度低等情況外，多數(shù)情況下不需要預熱。（相關規(guī)程有對預熱的規(guī)定）注意防止大規(guī)范焊接，以防產生魏氏組織而破壞使用性能。4、低合金耐熱鋼的焊接焊接性比低碳鋼差，表現(xiàn)在：①有一定的淬硬傾向和產生冷裂紋的可能性。②具有熱裂紋傾向，尤其對弧坑裂紋比較敏感。③某些鋼種具有再熱裂紋傾向。④因合金化的需要增加了操作控制難度

低合金耐熱鋼的焊接工藝要點：①焊接方法：氬弧焊或氬弧焊+電弧焊②焊接材料：匹配。宜選低氫型③焊前準備：母材清理、焊材烘干④焊接參數(shù)：預熱、層間溫度、小規(guī)范⑤焊接后：緩冷、熱處理⑥操作：短弧焊接、層間清理⑦限制條件：不允許強力對口5、馬氏體耐熱鋼（F12）的焊接具有較高的抗氧化性能，組織穩(wěn)定性良好，但熱強性較低，工藝性能和焊接性差，表現(xiàn)在：①產生冷裂紋的傾向大。②焊縫中出現(xiàn)網狀鐵素體致使焊縫的韌性降低。③焊接熱影響區(qū)有軟化層出現(xiàn)。

F12的焊接工藝要點：①焊接方法：氬弧焊或氬弧焊+電弧焊②焊接材料：E2-11MoVNi-15焊條（熱827）③預熱溫度：氬弧焊200~250℃、電弧焊300~350℃④層間溫度：高于預熱溫度，低于400℃⑤焊接后：緩冷至100~150℃恒溫0.5~1.0小時，隨即升溫進行熱處理

⑥焊后熱處理：溫度750℃~780℃，恒溫時間根據不同壁厚按DL/T869規(guī)程規(guī)定，冷卻速度宜不大于3℃/min

，300℃以下可不控制速度，但需保溫緩冷T(℃)>2hAM300~350SMAWTIG750~780100~150200~250300t(h)F12鋼的焊接熱處理曲線6、奧氏體不銹鋼的焊接奧氏體不銹鋼是以鉻鎳為主要合金元素的高合金鋼，沒有固態(tài)相變，室溫組織為奧氏體，焊接性比較好。但是也有問題，主要是：①焊接熱裂紋②應力腐蝕裂紋

奧氏體不銹鋼的焊接工藝要點：①焊接方法：氬弧焊或電弧焊②焊接參數(shù)：小規(guī)范。不需預熱，層間溫度盡可能低（100℃以下為宜），焊后快速冷卻，不需熱處理③操作：短弧、不擺動、層間仔細清理，接觸腐蝕介質一側的焊縫要最后焊接④若有特殊要求進行熱處理時，應做固溶處理，至少應做穩(wěn)定化處理。九、新型鋼材的焊接1、新型鐵素體鋼的焊接

T/P91是在9Cr-1Mo鋼的基礎上加入V、Nb等微量合金改良出的一個新鋼種，其593℃／10萬小時的持久強度達到100MPa；T/P92是在T／P91鋼的基礎上加1.5~2.0%的W，降低Mo含量，增強固溶強化效果而成的，600℃許用應力比T/P91高30％。T/P91和T/P92現(xiàn)在已廣泛應用于超臨界和超超臨界機組的鍋爐受熱面、聯(lián)箱和管道。（1）焊接性分析

這類鋼材雖然合金含量較高，但是由于嚴格控制了雜質元素，且晶粒細化，其焊接性不能用一般的碳當量來進行評估。

這類鋼焊接的主要問題是焊接冷裂紋、焊縫韌性低、熱影響區(qū)軟化及Ⅳ型裂紋。對熱裂紋和再熱裂紋均不敏感。

①冷裂紋具有一定的冷裂紋傾向，焊接時必須采取一些必要的預防措施。

預熱溫度：氬弧焊150～200℃電弧焊200～250℃

層間溫度：≤250℃嚴格控制焊縫的含氫量

減少焊接缺陷，降低焊接接頭的殘余應力

②焊縫金屬韌性低

韌性低主要是冶金原因造成的，無法細化晶粒，不具備細晶強韌化的條件。

解決辦法：

a)選擇適當?shù)暮附臃椒ǎ寤『浮㈦娀『福?/p>

b)選擇專用焊接材料(強度、韌性、塑性）

c)嚴格控制預熱和層間溫度

d)采用小規(guī)范焊接（控制焊層厚度）

e)按規(guī)定的溫度和恒溫時間進行熱處理。③熱影響區(qū)軟化及Ⅳ型裂紋

通過熱處理強化的鐵素體鋼，由于低于臨界溫度的回火作用或在臨界溫度范圍內微觀結構的變化，在HAZ外端的硬度會下降，形成軟化帶。

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