Q235鋼與0Cr18Ni9鋼焊接的焊接性及焊接工藝研究 畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 材料工程系 系 焊接技術(shù)及自動化 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 q235鋼與0cr18ni9鋼焊接的焊接性及焊接工藝研究 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職稱 助教 2011 年 10 月 15 日目 錄第一章、q235鋼的化學(xué)成分、基本性能、應(yīng)用3第二章、0cr18ni9鋼的化學(xué)成分、基本性能、應(yīng)用3第三章、q235鋼與0cr18ni9鋼的焊接性分析6第四章、q235鋼與0cr18ni9鋼焊接材料選用101、克服q235鋼對焊縫的稀釋作用102、抑制熔合區(qū)碳遷移過渡層的形成與發(fā)展103、抑制凝固過渡層的形成104、改善焊接接頭的殘余應(yīng)力分布105、提高焊縫金屬的抗熱裂能力10

2、第五章、q235鋼與0cr18ni9鋼焊接工藝要求10第六章、q235鋼與0cr18ni9鋼復(fù)合鋼板的焊接工藝13第七章、q235鋼與0cr18ni9鋼防止結(jié)晶裂紋的措施20第八章、q235鋼與0cr18ni9鋼焊后檢驗221、焊前檢驗232、焊接過程中的檢驗233、焊后成品的檢驗23（1）外觀檢驗23（2）致密性檢驗23（3）受壓容器的強度檢驗24（4）物理方法的檢驗24畢業(yè)設(shè)計總結(jié)25參考文獻(xiàn)：26前 言鋼是我們現(xiàn)代社會中不可缺少的一種材料，它可以看作一個國家工業(yè)化水平的標(biāo)志。鋼的產(chǎn)量越高就代表這個國家的工業(yè)化水平越高。不銹鋼是鋼中非常重要的一種，由于不銹鋼具有特殊的使用性能和力學(xué)性能，在

3、現(xiàn)在的各行各業(yè)中已經(jīng)被越來越多的使用。在不銹鋼中奧氏體不銹鋼又是其中非常重要的一種，在發(fā)達(dá)國家每年消耗的不銹鋼中有70的是不銹鋼，在我過也達(dá)到了65左右。因此開發(fā)和使用好奧氏體不銹鋼對我過的工業(yè)話來說已經(jīng)越來越重要了。q235鋼是一種普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有冶煉容易，工藝性好，價廉的優(yōu)點，而且在力學(xué)性能上也能滿足一般工程結(jié)構(gòu)及普通機器零件的要求應(yīng)用十分廣泛。q235鋼與0cr18ni9鋼都是生產(chǎn)和生活中常用的金屬材料，尤其在制造鍋爐、不銹鋼貯藏罐、化學(xué)工業(yè)中的反應(yīng)容器。我們會將ocr18ni19用在容器內(nèi)部起到耐腐蝕的作用，將q235鋼作為外殼起到支撐、保護作用。將q235鋼與0cr18ni9鋼用

4、異種焊接的方法連接在一起會充分發(fā)揮這兩種材料的優(yōu)點能大大降低生產(chǎn)成本。這篇畢業(yè)設(shè)計中我會通過兩種不同材料的分析來討論q235鋼0cr18ni9鋼的焊接性以及制定焊接工藝。由于本人所學(xué)的專業(yè)知識有限，在此次畢業(yè)設(shè)計中難免會存在錯誤和不妥之處請老師批評和指正。第一章、 q235鋼的化學(xué)成分、基本性能、應(yīng)用q235鋼是一種普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，這種鋼容易冶煉，工藝性好，價格低廉。0cr18ni9是一種奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的耐蝕性、耐磨性、強韌性和良好的可加工性，外觀的精美性，以及無毒無害性，廣泛地應(yīng)用與宇航、海洋、軍工、化工、能源等方面，以及日用家具、建筑裝潢、交通車輛的裝飾上是應(yīng)用最廣泛的不銹鋼。q23

5、5表示這種鋼的屈服強度為235mp，q235鋼含碳量約為0.2%屬于低碳鋼，s、p和非金屬夾雜物較多在相同含碳量及熱處理條件下，其塑性、韌性較低，加工成形后一般不進行熱處理，大都在熱軋狀態(tài)下直接使用，通常軋制成板材、帶材及各種型材主要用于工程結(jié)構(gòu)(如橋梁、高壓線塔、金屬構(gòu)件、建筑構(gòu)架等)和制造受力不大的機器零件（如鉚釘、螺釘、螺母、軸套、及某些農(nóng)機零件等）。q235鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能如下表：表1-1第二章、0cr18ni9鋼的化學(xué)成分、基本性能、應(yīng)用全面的了解這種金屬我們首先就必須清楚這種材料的化成分其次我們還要清楚它的機械性能?；瘜W(xué)成分如下：csimnpsnicr0.081.002.00

6、0.0350.0308111820表2-1我們就先從化學(xué)成分方面來分析下這種材料：鉻、鎳兩元素相配合組成鉻鎳不銹鋼，是一種較好的不銹鋼。在此種不銹鋼中加入大量鎳是為了得到單一的奧氏體組織，從而提高其耐蝕性和工藝性。在常溫和低溫下有很強的塑性和韌性，不具磁性，有較好的抗晶間腐蝕性能。鉻是決定不銹鋼抗腐蝕性能的主要元素，因為鋼中含鉻就能使不銹鋼在氧化介質(zhì)中產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，即在表面形成一層很薄的膜，在這層膜內(nèi)富集了鉻。鋼中含鉻量愈高，抗腐蝕性能就愈強。此外，鉻對鋼的機械性能和工藝性能都能起到很好的強化作用。 鎳只有在它與鉻配合時才能充分表現(xiàn)出來。鎳是形成奧氏體的合金元素，當(dāng)鎳與鉻配合使用時，即可使金相

7、組織由單相的鐵素體變?yōu)閵W氏體和鐵素體雙相組織，經(jīng)過熱處理，可以提高強度，從而使其具有更強的不銹耐蝕性和良好的形變性能。雜質(zhì)元素的影響：當(dāng)含碳量介于0.1%0.3%之間時，在退火后，碳將以石墨狀態(tài)在晶格間界上析出，破壞了晶粒間的結(jié)合力，強烈地降低鎳的強度和塑性，使加工變形產(chǎn)生困難。另外碳與鉻有很強的親合力，能形成一系列碳化物。鋼中的含碳量愈高，形成的碳化鉻愈多，固溶體中含鉻量就相對減少，鋼的耐腐蝕性能就會降低。硫是有害的雜質(zhì)，硫與鎳形成ni3s2化合物，ni3s2與鎳在625形成低熔點共晶，分布在晶粒間界上，當(dāng)熱變形溫度超過共晶熔點時，即沿晶粒間界開裂，產(chǎn)生所謂熱脆現(xiàn)象。鎳在常溫時與硫生成的ni

8、3s2能引起冷脆。從上面的化學(xué)成分的分析我們可以分析出它的導(dǎo)熱性很差，線膨脹系數(shù)很大，焊接變形也是比較大的。因而我們在焊接這種金屬試件時如果在可能的情況下要采用較小的線能量快速的焊接完成。特殊的合金元素就決定了它有特殊的性能，它具有良好的耐腐蝕性、耐熱性、低溫強度和機械性能，沖壓、彎曲等熱加工性好，無熱處理硬化現(xiàn)象，無磁性，使用溫度在-196-800。用途也很廣泛主要應(yīng)用在：1、2類餐具、櫥柜、室內(nèi)管線、熱水器鍋爐、壓力容器、浴缸、汽車配件、醫(yī)療器械、建材、化學(xué)、食品工業(yè)、船舶部件等地方。 在食品工業(yè)和化學(xué)工業(yè)用的由為廣泛，在食品工業(yè)它可以做食品保鮮液體的貯罐，在化工行業(yè)它可以用來做反應(yīng)容器，

9、可以用來做換熱容器，也可以用來做鍋爐容器?？梢哉f它的用途是非常廣泛的，在未來的日子里應(yīng)用也將越來越多。而在這之中用的尤為多的就是在低溫壓力容器制造行業(yè)，低溫壓力容器是工作時壁溫在-20以下的壓力容器。液化乙烯、液化天然氣、液氮和液氫等的儲存和運輸用容器均屬低溫壓力容器。對于低溫壓力容器首先要選用合適的材料，制造這類產(chǎn)品首先要考慮它是否具有良好的韌性，其次盛裝這些介質(zhì)需要材料具有很好的抗腐蝕能力。而0cr18ni9這兩種性能都有，在低溫下還具有很好的強度和機械性能，因而它在這個行業(yè)應(yīng)用很廣泛。第三章、q235鋼與0cr18ni9鋼的焊接性分析對于什么是焊接性，gb/t3375-94焊接術(shù)語中注明

10、：“材料在限定的施工條件下，焊接成按規(guī)定設(shè)計要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力”。它包括兩方面的內(nèi)容：其一是焊成的構(gòu)件符合設(shè)計要求；其二是滿足預(yù)定的使用條件，能夠安全運行。根據(jù)討論問題的著眼點不同，焊接性可分為：（1） 工藝焊接性（2） 使用焊接性影響焊接性的因素主要有以下幾點：（1） 材料因素（2） 焊接方法（3） 構(gòu)件類型（4） 使用要求金屬的焊接性與材料成分、焊接方法、構(gòu)件類型、使用要求都有密切的關(guān)系，所以不應(yīng)脫離這些因素而單純的從材料本身的性能來評價焊接性。從上述分析可以看出，很難找出一項技術(shù)指標(biāo)可以概括焊接性，只有通過綜合多方面的因素才能分析焊接性問題。分析金屬的焊接性我們在不要求

11、做非常準(zhǔn)確的情況下我們可以根據(jù)碳當(dāng)量、材料的化學(xué)性能、材料的物理性能來判斷，如果要求需要很準(zhǔn)確的話我們可以通過焊接性試驗來判定。下面我們分別用碳當(dāng)量對q235鋼和0cr18ni9鋼的焊接性進行初步判斷。q235鋼的碳當(dāng)量約為0.2%。（鋼材的淬硬傾向很小，焊接性好，焊時不需要熱處理）0cr18ni9屬于奧氏體不銹鋼，這類鋼有具有交高的變形能力并不可淬硬，而且它的含碳量又很低，所以總的來說焊接性還是不錯的。但是由于熱導(dǎo)率低，熱膨脹系數(shù)大，局部加熱時溫度分布不均勻，收縮量大等都將使接頭在焊接過程中產(chǎn)生交大的內(nèi)應(yīng)力。在焊接的時候應(yīng)該注意這方面的問題，焊接時盡量避免或減少這種受熱不均顯現(xiàn)的發(fā)生，焊接的

12、速度也應(yīng)該適當(dāng)?shù)目禳c。從上述對材料的研究得出：q235碳鋼（珠光體鋼）與不銹鋼（奧氏體鋼0cr18ni9）可以焊接。不過，焊接時除了注意金屬本身物理、化學(xué)性能對焊接性帶來的影響外，還應(yīng)注意兩種金屬成分與組織上的差異對接頭性能的影響。兩種母材自身的問題：q235鋼：冷裂紋、脆化等0cr18ni9鋼：熱裂紋等特殊問題：（1） 母材對焊縫的稀釋，引起焊縫組織與性能的變化q235鋼母材的溶入，將稀釋填充金屬，引起其成分與組織的變化。（2） 形成凝固過渡層，在靠近q235鋼一側(cè)熔合線的焊縫金屬中，會形成一層與內(nèi)部焊縫金屬成分不同的過渡層。過渡層中的高硬度馬氏體組織會使脆性增加，塑性顯著降低，形成低塑性帶

13、，從而降低了焊接結(jié)構(gòu)的可靠性。（3） 形成碳遷移過渡層，在焊接或焊后加熱（熱處理或高溫運行）時，碳從q235鋼一側(cè)通過熔合區(qū)向焊縫擴散，在靠近熔合區(qū)的q235鋼上形成一個軟化的脫碳層，而在靠近熔合區(qū)的0cr18ni9鋼焊縫中形成硬度較高的增碳層。（4） 接頭應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，局部加熱引起的熱應(yīng)力、兩種鋼的熱膨脹系數(shù)不同引起的殘余應(yīng)力（熱處理無法消除此應(yīng)力）。上面我們已經(jīng)從它的化學(xué)成分和物理性能對q235鋼和0cr18ni9鋼的焊接性能進行了分析，但是根據(jù)這些判斷出的焊接性是不夠準(zhǔn)確的，我們需要準(zhǔn)確的判斷它的焊接性我們就必須通過焊接性試驗來完成。焊接性的試驗是很多的，我在這里就用斜y型坡口焊接裂紋試

14、驗方法。板材的規(guī)格是q235鋼6150200mm、0cr18ni9鋼6150200mm。焊接方法是手工電弧焊;焊材型號a132，規(guī)格3.2mm;坡口形式是斜y型;焊接參數(shù)是電流：90-120a，電壓20-24v，速度15-20cm/min。斜y型坡口裂紋試驗圖如下：圖3-1完的試件需要經(jīng)過48h時效后再作裂紋的檢測和解剖。裂紋可以分為表面裂紋、跟部裂紋、斷面裂紋三種形式。首先用放大鏡目測或瑩光粉檢查焊縫表面裂紋，然后用機械方法切開六個等長度橫向試片，檢查五個片面上的裂紋情況。一般用裂紋率作為評定標(biāo)準(zhǔn)。根部裂紋率=lr/l100表面裂紋率=lf/l100端面裂紋率=h/5h100試驗焊縫的總長度

15、是80mm而我們焊接裂紋的總長度通過試驗測得為9.8mm試件的裂紋率小于20因此在實際生產(chǎn)中如果按要求來做的話是不會產(chǎn)生裂紋的，此種鋼的焊接性能還是可以的。綜上所述q235鋼和0cr18ni9鋼具有較好的焊接性能的，在生產(chǎn)中按標(biāo)準(zhǔn)來做的話是應(yīng)該可以生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，它的使用性能還是可以的。第四章、q235鋼與0cr18ni9鋼焊接材料選用q235鋼與0cr18ni9鋼焊接時，焊縫及熔合區(qū)的組織和性能主要取決于焊接材料。應(yīng)根據(jù)母材的種類和工作條件選擇填充金屬，并可以歸納為一下幾點：1、 克服q235鋼對焊縫的稀釋作用；2、 抑制熔合區(qū)碳遷移過渡層的形成與發(fā)展。3、 抑制凝固過渡層的形成。4、 改

16、善焊接接頭的殘余應(yīng)力分布，希望所選用的焊接填充金屬的熱膨脹系數(shù)與q235鋼相接近，使高溫應(yīng)力集中在0cr18ni9鋼的一側(cè)。5、 提高焊縫金屬的抗熱裂能力若奧氏體鋼中的cr/ni大于1，焊縫應(yīng)有約5%的鐵素體。綜上所述查熔焊原理一書821表得出焊接材料：焊條型號e31016 或 e31015。第五章、q235鋼與0cr18ni9鋼焊接工藝要求對0cr18ni9鋼結(jié)構(gòu)，多數(shù)情況下都有耐熱和耐腐蝕的要求。因此，為了保證焊接接頭的質(zhì)量，需要解決的問題比較多，在編制工藝規(guī)程時，必須考慮備料、裝配、焊接各個環(huán)節(jié)對接頭質(zhì)量可能帶來的影響。此外，0cr18ni9不銹鋼本身也是編制焊接工藝時必須考慮的重要因素

17、。第一節(jié)、焊前準(zhǔn)備：為了保證焊接接頭的耐蝕性，防止焊接缺陷，在焊前準(zhǔn)備中對下列問題應(yīng)予以特別注意。（1）下料方法的選擇 0cr18ni9鋼中的cr含量比較高，用一般的氧乙炔火焰切割困難，可用機械切割、等離子弧切割或碳弧氣刨等方法進行下料或坡口加工。機械切割最常用的有剪切、刨削等，一般只限于切割直線。剪切下料時，由于0cr18ni9鋼韌性高，容易冷作硬化，所需剪切力比剪切相同厚度的低碳鋼應(yīng)大約三分之一。等離子弧切割的切割表面光滑、割縫窄，切割速度高，最大切割速度可達(dá)100mm/min，是切割奧氏體鋼最理想的切割方法。電弧氣刨具有設(shè)備簡單，操作靈活等優(yōu)點，特別適用于開孔、鏟焊根、焊縫返修等場合。但

18、若操作不當(dāng)，很容易在切割表面引起“粘渣”或“粘碳”。直接影響鋼的耐蝕性。（2）焊前清理 為了保證焊接質(zhì)量，焊前應(yīng)將坡口及兩側(cè)2030mm范圍內(nèi)的焊件表面清理干凈。有油污，可用丙酮或酒精等有機溶劑擦拭，而不應(yīng)用鋼絲刷或砂布進行清理。對表面質(zhì)量要求特別高的焊件，應(yīng)在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)涂上白堊粉調(diào)制的糊漿，以防止飛濺金屬損傷焊件表面。（3）表面保護 在搬運、坡口制備、裝配及點焊過程中，應(yīng)注意避免損傷鋼材表面，以免使產(chǎn)品的耐蝕性能降低，如不允許用利器劃傷鋼材表面積隨意到處打弧等。第二節(jié)、焊接方法的選擇：在異種鋼焊接時，為了降低母材的稀釋作用，應(yīng)選用熔合比小的焊接方法。不同的焊接方法熔合比的變化是不同的。帶極

19、堆焊和非熔化極氣體保護焊可以得到最小的熔合比。焊條電弧焊的熔合比也比較低，而且變化范圍小，焊縫成分穩(wěn)定，是異種鋼接頭中應(yīng)用最多的焊接方法。熔合比的大小主要取決于電流值。埋弧焊時，電流進行嚴(yán)格的控制。在選用的電流恰當(dāng)?shù)臈l件下，可以得到與焊條電弧焊相同的熔合比，加之埋弧焊時較強烈的攪拌作用，過渡層的寬度可能更窄些。第三節(jié)、焊接參數(shù)的確定：為了降低熔合比，應(yīng)盡量用小直徑的焊條和焊絲，并選用小電流、大電壓和快焊速。如果q235鋼有淬硬傾向，應(yīng)適當(dāng)進行預(yù)熱。在焊接厚大件時，為了防止因應(yīng)力過高而在回火處理或使用過程中在熔合區(qū)出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，可以在q235鋼的坡口表面堆焊過渡層。過渡層中應(yīng)含有較多的強碳化物形

20、成元素，具有較小的淬硬傾向，可用高鉻鎳奧氏體鋼焊條或鎳合金電焊條（ni307）堆焊過渡層。過渡層一般為69mm。圖5-1y形坡口 對圖5-2 帶鈍邊的u形坡口于不同板厚焊接電流和焊條直徑選擇參數(shù)如下表：表5-1焊接厚度/mm焊條直徑/mm焊接電流/a平焊立焊仰焊小于22.040704060405022.52.5508050705070353.27012070957090584.01301901301451301408125.0160210第六章、q235鋼與0cr18ni9鋼復(fù)合鋼板的焊接工藝復(fù)合鋼板是指由不銹鋼、鎳基合金、銅基合金或鈦板為復(fù)層，珠光體鋼為基層，利用爆炸焊、復(fù)合軋制、堆焊等方法

21、制成的雙合金屬板材，其中以珠光體鋼與奧氏體不銹鋼合成的不銹鋼復(fù)合鋼板最為常用。不銹鋼復(fù)合板材主要用于石油、化工設(shè)備。如在壓力容器用不銹鋼復(fù)合鋼板中，復(fù)層常用的鋼材有0cr13、0cr18ni9、0cr18ni11ti、0cr17ni12mo2、0cr18ni12mo2ti、00cr17ni14mo2、00cr18ni5mo3si2等；基層常用的鋼材有q235a、q235b、q235c、20g、20r、16mnr、15crmor鋼板和16mn、20mnmo鍛件。不銹鋼復(fù)合鋼板中基層部分主要是為了滿足結(jié)構(gòu)強度與剛度的要求，復(fù)層主要是為了滿足耐蝕性的要求。復(fù)層厚度一般為總厚度的10%20%，最小實用

22、厚度為1.5mm。不銹鋼復(fù)合鋼板焊接時，為了保證復(fù)合鋼板保持原有的綜合性能，復(fù)層和基層必須分別進行焊接，其焊接材料的選擇、焊接參數(shù)等應(yīng)由復(fù)層和基層的材料決定。對基層與復(fù)層交界處的焊接，實際上屬于異種鋼的焊接，其性能主要取決于基層和復(fù)合層的物理性能、化學(xué)成分、接頭形式、填充金屬成分等。下圖為q235鋼與0cr18ni9鋼復(fù)合鋼板的焊接接頭：1基層 2復(fù)層 3基層焊縫4復(fù)層焊縫 5過渡層焊縫 圖6-1 根據(jù)復(fù)合鋼板的材質(zhì)、接頭厚度、坡口尺寸及施焊條件等確定焊接工藝，通常選用手工電弧焊、埋弧焊、氬弧焊、co2氣體保護焊等。目前常用氬弧焊焊接接復(fù)層，用埋弧焊或手工焊焊接基層。第一節(jié)、 焊接順序 復(fù)層鋼

23、的焊接順序為：先焊基層，再焊過渡層，最后焊復(fù)層，以保證焊接接頭具有良好的耐蝕性。同時還應(yīng)考慮過渡層的焊接特點，盡量減少復(fù)層一側(cè)的焊接工作量。角接接頭無論復(fù)層位于內(nèi)側(cè)或外側(cè)，均先焊基層復(fù)層位于內(nèi)側(cè)時，在焊復(fù)層以前應(yīng)從內(nèi)角對基層焊根進行清根。復(fù)層位于外側(cè)是，應(yīng)對基層最后焊道進行修光。焊接復(fù)層時，可先焊過渡層，也可直接焊復(fù)層，這要根據(jù)復(fù)合鋼板厚而定。為了防止第一道基層焊縫中熔入奧氏體鋼，可預(yù)先將接頭附近的復(fù)層金屬加工掉一部分。過渡層高溫下有碳擴散過程發(fā)生，在交界區(qū)形成了高硬度的增碳帶和低硬度的脫碳帶，使過渡層形成了復(fù)雜的金相組織狀態(tài)，造成復(fù)層鋼板焊接困難。 焊接工藝要點 焊前正確裝配，是關(guān)系到接頭質(zhì)

24、量的關(guān)鍵。焊前裝配應(yīng)以復(fù)層為基準(zhǔn)，防止錯邊量過大，影響復(fù)層的焊接質(zhì)量。首先必須保證工件裝配的間隙，一般對接接頭約為1.52mm，保證不錯邊。錯邊量過大將直接影響過渡層和復(fù)層的焊接質(zhì)量。筒體裝配焊縫的允許值見下表：筒體件裝配焊縫的錯邊量允許值：表6-1復(fù)層厚度/mm縱縫錯邊量/mm環(huán)縫錯邊量22.5小于或等于0.5小于或等于135小于或等于1小于或等于1.5裝配式的點固焊在基層鋼上進行，點焊焊縫不可產(chǎn)生裂紋和氣孔，否則應(yīng)鏟去重焊。點焊所用的焊條及工藝參數(shù)與生產(chǎn)時用的相同。嚴(yán)禁用碳鋼或低合金鋼焊接材料在高合金復(fù)層上施焊，并防止用錯焊條，把過渡層焊條焊到復(fù)層上。用碳鋼焊條在復(fù)層一側(cè)施焊時，應(yīng)對復(fù)層表

25、面（坡口兩側(cè)各150mm范圍）涂覆白堊粉保護，已經(jīng)粘上的飛濺顆粒必須仔細(xì)清除掉。不銹鋼復(fù)層不可有劃傷或污染。要盡量減少焊縫的稀釋，采用小直徑焊條和窄焊道；自動焊時，采用擺動焊絲或多絲焊以減少熔合比，盡量采用直流正接。焊過渡層焊縫時，必須蓋滿基層焊縫，且要高出基層與復(fù)層交界線約1mm，焊縫成形要平滑，不可凸起，否則需要用手砂輪打磨掉。第二節(jié)、q235鋼與0cr18ni9鋼復(fù)合板焊接的工藝參如下表表6-2焊縫層次焊條焊條直徑/mm焊接電流/a焊接電壓/v牌號型號基層123j427e4315344120160190202426過渡層4a302e30916（e12316）413014020復(fù)層5a31

26、2e309mo16（ee12313mo216）414015020第三節(jié)、后熱處理q235鋼與0cr18ni9鋼復(fù)合板熱處理時，在交界面上會產(chǎn)生碳元素從基層向復(fù)層的擴散，并隨溫度升高，保溫時間增長而加劇。結(jié)果在基層一側(cè)形成脫碳層，在不銹鋼一側(cè)形成增碳層，使其硬度增高，韌性下降。脫碳層一側(cè)軟化，強度降低?；鶎优c復(fù)層的熱膨脹系數(shù)相差很大，在焊接加熱、冷卻過程中，在鋼板的厚度方向上會產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力在復(fù)層的不銹鋼表面上形成拉伸應(yīng)力，成為設(shè)備使用過程中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂等事故的原因，不可忽視。在不銹復(fù)合鋼的焊接接頭中，既不進行復(fù)層的固溶處理，一般也不進行消應(yīng)力熱處理。但是，在極厚的復(fù)合鋼的

27、焊接中，往往要求采取中間退火和消除應(yīng)力熱處理。消除焊接殘余應(yīng)力的熱處理最好在基層焊完后進行，熱處理后再焊過渡層和復(fù)層。如需整體熱處理時，選擇熱處理溫度時一考慮對復(fù)層耐蝕性的影響、過渡層組織不均勻性及異種鋼物理性能的差異。熱處理溫度一般為450650（多數(shù)情況下是選擇下限溫度而延長保溫時間）。0cr18ni9不銹鋼具有良好的耐蝕性，但是焊接接頭存在拉應(yīng)力的情況下，容易引起應(yīng)力腐蝕裂紋。因此必須設(shè)法使其表面殘余拉應(yīng)力減小。減小不銹復(fù)合鋼表面殘余應(yīng)力的方法有如下幾種。 退火處理 可以減小不銹復(fù)合鋼表面的殘余應(yīng)力，但是在不銹復(fù)合鋼中，焊接接頭的不銹鋼一側(cè)和碳鋼一側(cè)的物理化學(xué)和力學(xué)性能有很大差異，即奧氏

28、體不銹鋼的線膨脹系數(shù)比碳鋼大得多，在退火后的冷卻過程中會產(chǎn)生熱應(yīng)力，所以退火并不能達(dá)到完全消除不銹鋼殘余拉伸應(yīng)力的預(yù)期效果。但在相當(dāng)高的溫度下退火時，由于焊縫金屬在常溫下的屈服應(yīng)力降低，使不銹鋼部分的殘余拉伸應(yīng)力有一定的降低。另外，退火可以消除基層部分的殘余應(yīng)力。 借助變形法消除應(yīng)力 對于存在殘余拉伸應(yīng)力的焊接結(jié)構(gòu)件，從外部施加拉伸變形（以彈性變形的大小為限），則存在殘余拉伸應(yīng)力的地方會引起塑性變形而使殘余應(yīng)力降低。從實際效果看，通過應(yīng)用變形法達(dá)到減輕雙層不銹復(fù)合鋼容器上不銹鋼殘余應(yīng)力是可行的。 噴丸處理 采用噴丸處理雙層復(fù)合鋼的不銹鋼部分，使材料表面造成殘余壓縮應(yīng)力，從而防止應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)

29、生。第七章、q235鋼與0cr18ni9鋼的焊接缺陷q235鋼與0cr18ni9鋼焊接時0cr18ni9鋼一側(cè)比較容易出現(xiàn)焊接熱裂紋，焊接熱裂紋是焊接生產(chǎn)中比較常見的一種焊接缺陷，焊接結(jié)構(gòu)常用鋼或有色金屬，在焊接中都有可能產(chǎn)生焊接裂紋。金屬在產(chǎn)生焊接熱裂紋的高溫下，晶界強度低于晶粒強度，因而熱裂紋具有沿晶界開裂的特征。熱裂紋可分為結(jié)晶裂紋、高溫液化裂紋等，其中結(jié)晶裂紋是最常見的一種裂紋。如圖所示：圖7-1結(jié)晶裂紋的特征與產(chǎn)生的原因：結(jié)晶裂紋又叫凝固裂紋，主要產(chǎn)生于焊縫凝固過程中。當(dāng)冷卻到固相溫度附近時，由于凝固金屬的收縮，殘余液體金屬不足而不能及時填充，在應(yīng)力作用下發(fā)生沿晶界開裂。結(jié)晶裂紋主要

30、產(chǎn)生在含雜質(zhì)（s、p、c、si）偏高的碳鋼、低合金鋼以及單相奧氏體鋼、鎳基合金與某些鋁合金焊縫中。一般沿焊縫樹枝狀晶的交界處發(fā)生和擴展。常見于焊縫中心沿焊縫長度擴展的縱向裂紋，有時也分布在兩個樹狀晶粒之間，結(jié)晶裂紋表面無金屬光澤，帶有氧化顏色，焊縫表面的宏觀裂紋中往往填滿焊渣。結(jié)晶裂紋的上述特征，說明其形式溫度是在焊縫金屬凝固后期熔渣尚未凝固的高溫階段；裂紋沿晶界擴展表明，在此溫度區(qū)間是焊縫金屬中的薄弱環(huán)節(jié)。結(jié)晶裂紋產(chǎn)生的原因 焊縫金屬在結(jié)晶后期出現(xiàn)開裂，原因來自于兩方面：焊縫金屬在結(jié)晶后期抗裂能力下降和拉伸應(yīng)變的形成。焊縫金屬在整個凝固過程中可以劃分為如下三個階段：1、 液固階段。溫度低于液

31、相溫度，固相開始析出并逐漸增多的階段。這個階段的特點是液相多于固相，晶粒之間被液體所隔而未直接接觸，液體可以在晶粒間自由流動。此時，即使有拉應(yīng)力作用，流動的液體可以填滿被拉開的縫隙，而不會產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。2、 固液階段。溫度下降到略高于初始凝固溫度，此時固相隨晶粒增加與長大而相互接觸并連為整體液體被固相隔開流動困難，少量剩余的液體（主要是低熔點組分）形成所謂“液態(tài)薄膜”。此時，即使有較小的拉應(yīng)力作用，也會因變形全部集中在液態(tài)薄膜上而開裂，故這個階段金屬的塑性最低。3、 完全凝固階段。整個熔池完全凝固而形成整體的寒風(fēng)。此時受到的拉應(yīng)力作用，變形由整個焊縫金屬承擔(dān)，而不再集中于晶界，有較高的抗裂能力

32、，不會開裂。4、 綜上所述，脆性溫度區(qū)間是由于金屬凝固后期出現(xiàn)了“液態(tài)薄膜”而形成的。此時，金屬的塑性降低到最低值。脆性溫度區(qū)間的上限低于合金的液相溫度，下限略低于固相溫度，結(jié)晶裂紋就產(chǎn)生于此溫度范圍。對具體合金來說，在脆性溫度區(qū)間的抗裂能力，還因冶金因素有關(guān)。綜上所述q235鋼與0cr18ni9鋼結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生是由于在焊縫凝固后期存在了液態(tài)薄膜，并受到拉應(yīng)力作用的結(jié)果。第八章、q235鋼與0cr18ni9鋼防止結(jié)晶裂紋的措施防止q235鋼與0cr18ni9鋼結(jié)晶裂紋主要從冶金和工藝兩個方面著手，其中冶金措施更為重要。1、防止結(jié)晶裂紋的冶金措施控制焊縫中硫、磷、碳等有害元素的含量。硫、磷、碳等

33、元素主要來源于母材與焊接材料，因此首先要杜絕其來源。具體的措施是：第一，對焊接結(jié)構(gòu)用鋼的化學(xué)成分在國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中都做了嚴(yán)格的規(guī)定，如鍋爐及壓力容器用鋼一般規(guī)定s、p含量不超過0.035%，強度級別較高的調(diào)質(zhì)鋼則要求更嚴(yán)；為了保證焊縫中有害元素低于母材，對焊絲用鋼、焊條藥皮、焊機原材料中的碳、硫、磷含量也做了更嚴(yán)格的規(guī)定，如焊絲中的碳、硫、磷含量均低于同牌號的母材。對熔池進行變質(zhì)處理。通過變質(zhì)處理細(xì)化晶粒，不僅可以提高焊縫金屬的力學(xué)性能，還可以提高抗結(jié)晶裂紋能力。調(diào)整熔渣的堿度。實驗證明，焊接熔渣的堿度越高，熔池中脫硫、脫氧越完全，其中雜質(zhì)越少，從而不易形成低熔點化合物，可以顯著降低焊縫金屬的

34、結(jié)晶裂紋傾向。因此，在焊接較重要的產(chǎn)品時，應(yīng)選用堿性焊條或焊劑。2、防止結(jié)晶裂紋的工藝措施 在產(chǎn)品一定的條件下，工藝措施不僅可調(diào)節(jié)冷卻速度而影響變形率，而且通過縫成形數(shù)的變化也能影響焊縫的化學(xué)成分和偏析情況。調(diào)整焊接參數(shù)以得到抗裂紋能力較強的焊縫成形系數(shù)。調(diào)整冷卻速度。冷卻速度越高，變形增長率越大，結(jié)晶裂紋傾向也越大。降低冷卻速度可通過調(diào)整焊接參數(shù)或預(yù)熱來實現(xiàn)。用增加線能量來降低冷卻速度的效果是有限的，采用預(yù)熱則效果明顯。但要注意，結(jié)晶裂紋形成于固相線附近的高溫，需用較高的預(yù)熱溫度才能降低高溫的冷卻速度。高溫預(yù)熱成本高，惡化勞動條件，有時還會影響接頭金屬的性能，應(yīng)用時要全面權(quán)衡利弊。在生產(chǎn)中，

35、只在焊接一些對結(jié)晶裂紋非常敏感的材料中，才用預(yù)熱來防止結(jié)晶裂紋。調(diào)整焊接順序，降低拘束應(yīng)力。接頭剛性越大，焊縫金屬冷卻收縮時受到的拘束應(yīng)力也越大。在產(chǎn)品尺寸一定的時，合理安排焊接順序，對降低接頭的剛度、減小內(nèi)變形有明顯的效果，從而可以有效防止結(jié)晶裂紋。如下圖所示：鋼板拼接順序圖8-1 目前，結(jié)晶裂紋的形成與擴展規(guī)律已基本被人們掌握，并在鋼種設(shè)計、冶煉與焊接材料設(shè)計制造中采取了必要的措施。因此在焊接低碳鋼和低合金可焊鋼種時，只要做到選材正確、工藝合理和檢驗合格，結(jié)晶裂紋時完全可以避免的。第九章、q235鋼與0cr18ni9鋼焊后檢驗q235鋼與0cr18ni9鋼焊接檢驗內(nèi)容包括從圖紙設(shè)計到產(chǎn)品制

36、出整個生產(chǎn)過程中所使用的材料、工具、設(shè)備、工藝過程和成品質(zhì)量的檢驗，分為三個階段：焊前檢驗、焊接過程中的檢驗、焊后成品的檢驗。檢驗方法根據(jù)對產(chǎn)品是否造成損傷可分為破壞性檢驗和無損探傷兩類。1、焊前檢驗焊前檢驗包括原材料（如母材、焊條、焊劑等）的檢驗、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計的檢查等。2、焊接過程中的檢驗包括焊接工藝規(guī)范的檢驗、焊縫尺寸的檢查、夾具情況和結(jié)構(gòu)裝配質(zhì)量的檢查等。3、焊后成品的檢驗焊后成品檢驗的方法很多，常用的有以下幾種：（1）外觀檢驗焊接接頭的外觀檢驗是一種手續(xù)簡便而又應(yīng)用廣泛的檢驗方法，是成品檢驗的一個重要內(nèi)容，主要是發(fā)現(xiàn)焊縫表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通過肉眼觀察，借助標(biāo)準(zhǔn)樣板、量規(guī)和放

37、大鏡等工具進行檢驗。若焊縫表面出現(xiàn)缺陷，焊縫內(nèi)部便有存在缺陷的可能。 （2）致密性檢驗q235鋼與0cr18ni9鋼復(fù)合鋼常用來制作鍋爐和耐化學(xué)性腐蝕的容器因此致密性檢驗就尤為重要。貯存液體或氣體的焊接容器，其焊縫的不致密缺陷，如貫穿性的裂紋、氣孔、夾渣、未焊透和疏松組織等，可用致密性試驗來發(fā)現(xiàn)。致密性檢驗方法有：煤油試驗、載水試驗、水沖試驗等。（3）受壓容器的強度檢驗受壓容器，除進行密封性試驗外，還要進行強度試驗。常見有水壓試驗和氣壓試驗兩種。它們都能檢驗在壓力下工作的容器和管道的焊縫致密性。氣壓試驗比水壓試驗更為靈敏和迅速，同時試驗后的產(chǎn)品不用排水處理，對于排水困難的產(chǎn)品尤為適用。但試驗的危險性比水壓試驗大。進行試驗時，必須遵守相應(yīng)的安全技術(shù)措施，以防試驗過程中發(fā)生事故。(4)物理方法的檢驗物理的檢驗方法是利用一些物理現(xiàn)象進行測定或檢驗的方法。材