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(nèi)容1、焊接術(shù)語(yǔ)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(nèi)容6、焊接應(yīng)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(shù)語(yǔ)

1、焊接

通過(guò)加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件達(dá)到結(jié)合的一種方法。

2、焊接接頭

兩個(gè)或兩個(gè)以上零件用焊接方法組合的接點(diǎn)。一、焊接術(shù)語(yǔ)

3、焊縫焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分。

4、熱影響區(qū)焊接過(guò)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(xué)性能變化的區(qū)域。

5、母材金屬被焊金屬材料的統(tǒng)稱(chēng)。

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(xué)、力學(xué)原則等內(nèi)容。

7、焊接材料焊接時(shí)所消耗的材料（主要包括焊條、焊絲、焊劑、氣體等）的通稱(chēng)。

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

9、碳當(dāng)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(dāng)含量。以鋼中碳的百分含量為基礎(chǔ)，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(dāng)量。二、電站鍋爐壓力容器常用焊接方法焊接方法分類(lèi)：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(dòng)焊（4）二氧化碳?xì)怏w保護(hù)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(chǎn)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(chēng)手工電弧焊。

焊條電弧焊的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，適用于各種位置、各種材料的焊接，應(yīng)用廣泛。焊條電弧焊的缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)焊工的技術(shù)水平及操作要求較高。

可能產(chǎn)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(hù)氣體的一種電弧焊接方法。

氬弧焊根據(jù)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(dòng)鎢極氬弧焊。

熔化極氬弧焊是以焊絲作為電極，多為自動(dòng)焊，也有半自動(dòng)焊。

鎢極氬弧焊的優(yōu)點(diǎn)：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(zhì)量?jī)?yōu)良。

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

鎢極氬弧焊的優(yōu)點(diǎn)：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(zhì)量，焊接中變形也很小。④氣體保護(hù)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(diǎn)：⑤和電弧焊比較，焊縫特別純凈，一般不會(huì)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(qiáng)度鋼時(shí)，焊接接頭的冷裂紋傾向比用焊條電弧焊焊接時(shí)低。

鎢極氬弧焊的缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)被焊工件表面質(zhì)量、焊工的技術(shù)水平及操作要求高。

可能產(chǎn)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(dòng)焊埋弧自動(dòng)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(lái)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(dòng)、隨著焊絲的熔化不斷向焊縫送絲的過(guò)程均為自動(dòng)進(jìn)行，則稱(chēng)為自動(dòng)埋弧焊。埋弧自動(dòng)焊：母材＋焊絲＋焊劑＋行走機(jī)構(gòu)＋送絲機(jī)構(gòu)＋電焊機(jī)（自動(dòng)調(diào)節(jié)）（4）二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊示意圖

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（CO2氣體保護(hù)焊）。

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

CO2氣體保護(hù)焊包括自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊。（5）電渣焊電渣焊示意圖

電渣焊是利用電流通過(guò)液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。

特點(diǎn)：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(jìn)行焊后熱處理。一般采用正火加回火，以便恢復(fù)組織形態(tài)和細(xì)化晶粒，提高焊接接頭韌性。

（6）等離子弧焊等離子弧又稱(chēng)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(dòng)焊；可以填充金屬，也可以不填充金屬。可以焊接碳鋼、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(guò)程中的主要焊接方法埋弧焊、氬弧焊、焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊等。（2）安裝過(guò)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(guò)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(dǎo)焊接電流；作為填充金屬過(guò)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(zhì)起穩(wěn)弧作用。②機(jī)械保護(hù)作用：造氣和造渣。藥皮中的組分在焊接中產(chǎn)生大量氣體，同時(shí)形成熔渣覆蓋熔滴和熔池金屬表面，使熔化的金屬與周?chē)諝飧艚^，起著機(jī)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(duì)焊縫金屬滲合金，保證焊縫金屬的力學(xué)性能。④改善工藝性：藥皮中的粘結(jié)劑、增塑劑等可以降低熔渣的粘度，增加熔融金屬的流動(dòng)性，所以可起到改善工藝性的作用。

（2）焊條的分類(lèi)：

①按藥皮的主要成份分類(lèi)：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(lèi)：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(jī)物，氧化性強(qiáng)，保護(hù)氣體是有機(jī)物；對(duì)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??；脫氧不夠完全，焊縫中的硫磷雜質(zhì)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(hù)氣體是CO2；對(duì)油銹、水分敏感；脫氧充分，焊縫中的硫磷雜質(zhì)比較少，焊縫的力學(xué)性能好；電弧穩(wěn)定性較差，焊接工藝性能較差，抗裂性強(qiáng)，適用于合金鋼、高強(qiáng)度鋼等重要結(jié)構(gòu)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(lèi)：結(jié)構(gòu)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(lèi)：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(hào)與牌號(hào)：

①型號(hào)：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊條的統(tǒng)一規(guī)范編號(hào)。

②牌號(hào)：焊條行業(yè)對(duì)焊條產(chǎn)品的商業(yè)廣告編號(hào)。二者的關(guān)系：每一種焊條只有一個(gè)牌號(hào)，而每一類(lèi)型號(hào)可包括多種牌號(hào)的電焊條。

焊條型號(hào)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(hào)的表示方法：

①結(jié)構(gòu)鋼焊條J(結(jié))×××(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(hào)與型號(hào)對(duì)照：

J422——E4303J507——E5015

R317——E5515B2V

R407——E6015B3

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

2、焊絲：（1）分類(lèi)：焊絲分為實(shí)芯焊絲和藥芯焊絲兩大類(lèi)。

按照用途和對(duì)應(yīng)的焊接方法，可以將實(shí)芯焊絲分為：氣體保護(hù)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(zhuān)用的填充焊絲四種。

（2）焊絲型號(hào)的表示方法：

①氣體保護(hù)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(zhuān)用焊絲

TIG-×××或GTAW-×××

（TIG-J50、TIG-R31）

電力行業(yè)專(zhuān)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(duì)熔池和焊縫金屬起保護(hù)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(méi)有單獨(dú)的型號(hào)。

4、鎢極：氬弧焊時(shí)的電極。有純鎢、釷鎢和鈰鎢三個(gè)類(lèi)型，現(xiàn)多用鈰鎢極。

5、保護(hù)氣體：分為惰性、活性和混合氣體。惰性保護(hù)氣體：Ar、He、N2

活性保護(hù)氣體：CO2（強(qiáng)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(zhì)材料焊接①選擇熔敷金屬的化學(xué)成份和力學(xué)性能與母材相當(dāng)?shù)暮覆蘑谶x擇熔敷金屬的化學(xué)成份與母材相近、力學(xué)性能與母材相當(dāng)?shù)暮覆膶?duì)于高溫使用的材料，優(yōu)先考慮高溫力學(xué)性能與母材的匹配（2）異質(zhì)材料焊接①碳鋼和低合金鋼：熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度不低于強(qiáng)度較低一側(cè)母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值。②熱強(qiáng)鋼、熱強(qiáng)鋼與低合金鋼：熔敷金屬的合金成份與較低一側(cè)母材相匹配或介于兩側(cè)母材之間。

（2）異質(zhì)材料焊接③高Cr鋼與熱強(qiáng)鋼、低合金鋼：熔敷金屬的合金成份與較低一側(cè)母材相匹配。④奧氏體與其它鋼材：設(shè)計(jì)溫度≤425℃時(shí)，采用Cr、Ni含量高于奧氏體母材的奧氏體型焊材；設(shè)計(jì)溫度>425℃時(shí)，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(kāi)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(guò)渡區(qū)域。熔合區(qū)是焊接接頭中最復(fù)雜的一個(gè)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(guò)熱區(qū)相變重結(jié)晶區(qū)不完全重結(jié)晶區(qū)余高

熱影響區(qū)中各區(qū)的劃分不易淬火鋼

（1）過(guò)熱區(qū)TS～1100℃

（2）相變重結(jié)晶區(qū)1100℃～AC3

（3）不完全重結(jié)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(duì)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(guò)熱區(qū)接近Ts（2）加熱速度快，60～1000℃/s（3）高溫停留時(shí)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(yù)熱溫度、層間溫度（3）結(jié)構(gòu)厚度和接頭型式（4）鋼材的導(dǎo)熱性2、焊縫的組織和性能（1）兩次結(jié)晶過(guò)程一次結(jié)晶：液態(tài)－固態(tài)二次結(jié)晶：固態(tài)相變（2）偏析問(wèn)題：在一次結(jié)晶中產(chǎn)生（3）二次結(jié)晶與冷卻速度二次結(jié)晶的組織與冷卻速度密切相關(guān)，冷卻速度越快，低溫轉(zhuǎn)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(qiáng)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(qiáng)度高于①，但塑性、韌性比①差；一定的高溫強(qiáng)度

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

④奧氏體鋼

組織：奧氏體（＋少量鐵素體）性能：強(qiáng)度較低，塑性、韌性高；較高的高溫強(qiáng)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(xué)成分及組織都極不均勻，冷卻后的組織屬于過(guò)熱組織。

（2）塑性、韌性差。熔合區(qū)附近往往是產(chǎn)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(guò)熱區(qū)（粗晶區(qū)）晶粒粗大。強(qiáng)度、硬度高，塑性、韌性差。②正火區(qū)（細(xì)晶區(qū)）晶粒細(xì)小。綜合性能好。③部分相變區(qū)晶粒粗細(xì)不均，性能較差。（2）易淬火鋼①淬火區(qū)（過(guò)熱＋正火）馬氏體，粗大＋細(xì)小。強(qiáng)度、硬度高，塑性、韌性差。②部分淬火區(qū)（部分相變）晶粒粗細(xì)不均，鐵素體＋細(xì)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(guān)，回火程度與在焊接接頭中所處位置有關(guān)。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(yù)熱和熱處理六、焊接應(yīng)力與變形1、焊接應(yīng)力與變形產(chǎn)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(zhuǎn)變（4）焊件的剛性拘束2、焊接應(yīng)力的分類(lèi)（1）按引起應(yīng)力的基本原因分類(lèi)熱應(yīng)力組織應(yīng)力凝固收縮應(yīng)力拘束應(yīng)力（2）按應(yīng)力存在的時(shí)間分類(lèi)瞬時(shí)應(yīng)力和殘余應(yīng)力（3）按應(yīng)力作用的方向分類(lèi)縱向應(yīng)力和橫向應(yīng)力（4）按應(yīng)力在空間的方向分類(lèi)線(xiàn)形（單向）應(yīng)力、平面（兩向）應(yīng)力和體積（三向）應(yīng)力3、控制焊接應(yīng)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(yù)熱、合理安排裝配與焊接順序、選用較小的熱輸入量、避免強(qiáng)力對(duì)口、預(yù)留反變形、錘擊焊縫等4、降低或消除焊接殘余應(yīng)力的方法（1）熱處理焊后熱處理是降低和消除殘余應(yīng)力的有效方法，也是廣泛采用的方法。（2）機(jī)械法用機(jī)械的方法施加外力使冷卻后的焊縫金屬產(chǎn)生塑性變形。（3）震動(dòng)法——低頻震動(dòng)5、焊接變形的分類(lèi)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(shè)計(jì)焊縫對(duì)稱(chēng)、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(jī)械矯正法

機(jī)械矯正法是根據(jù)變形的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀，用鍛打、機(jī)械拉壓等方法，在焊件變形的反方向施加一個(gè)新變形，并達(dá)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(lái)矯正焊接變形。火焰矯正變形的本質(zhì)與焊接變形的機(jī)理是相近的，只是變形的趨勢(shì)是相反的。8、焊接應(yīng)力與變形的危害（1）應(yīng)力對(duì)焊接接頭質(zhì)量的影響焊接應(yīng)力是產(chǎn)生焊接裂紋的主要原因之一。（2）應(yīng)力對(duì)焊接構(gòu)件使用性能的影響低溫或動(dòng)載荷下工作的構(gòu)件，焊接殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致脆性破壞。拉伸殘余應(yīng)力是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的主要原因。（3）應(yīng)力對(duì)焊件機(jī)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(yīng)力集中（4）縮短結(jié)構(gòu)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(chǎn)生咬邊的主要原因是電弧熱量太高，即電流太大、焊接速度太小、電弧在坡口處停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。咬邊減小了母材的有效截面積，降低結(jié)構(gòu)的承載能力，還會(huì)造成應(yīng)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(chǎn)生原因：焊接規(guī)范過(guò)大、焊條熔化過(guò)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(shì)不當(dāng)?shù)?。焊瘤常伴有未熔合、夾渣缺陷，易導(dǎo)致裂紋；還會(huì)帶來(lái)應(yīng)力集中；管子內(nèi)部的焊瘤會(huì)減小通流面積，降低換熱效果，引起局部過(guò)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(mǎn)：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(chǎn)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(mǎn)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，還會(huì)帶來(lái)氣孔、裂紋等。

5、燒穿：指焊接過(guò)程中，熔深超過(guò)工件厚度，熔化金屬自焊縫背面流出，形成的穿孔性缺陷。產(chǎn)生原因：焊接電流過(guò)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(cuò)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(biāo)、焊縫寬窄差超標(biāo)、余高過(guò)大、增寬過(guò)大等）。a、b)焊縫超高c)表面粗糙d)錯(cuò)邊e)塌陷f)表面氣孔g)弧坑縮孔（三）埋藏缺陷（內(nèi)部缺陷）

1、氣孔：指焊接時(shí)，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(guò)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(qiáng)度、塑性，還會(huì)引起泄漏。形狀球狀條蟲(chóng)狀數(shù)量單個(gè)群氣孔均布?xì)饪酌芗湢顨怏wH2CON2、CO2、O2產(chǎn)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(guò)小，冷卻速度過(guò)快。防止措施：

①限制氣體來(lái)源：清除可能進(jìn)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(diào)整焊接工藝：焊前預(yù)熱，減緩冷卻速度；用偏強(qiáng)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(shí)還會(huì)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(diǎn)狀?yuàn)A渣的危害與氣孔相似，帶有尖角的夾渣會(huì)在尖端產(chǎn)生應(yīng)力集中，還會(huì)發(fā)展為裂紋源，危害較大。

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

①設(shè)計(jì)：避免窄而深的坡口，選擇脫渣性好的焊條和焊劑。②工藝：調(diào)整焊接規(guī)范。③操作：清渣、焊工培訓(xùn)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?zèng)]有進(jìn)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(yīng)力集中（比強(qiáng)度下降的危害大得多）；嚴(yán)重降低焊縫的疲勞強(qiáng)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(chǎn)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(guò)大；電弧磁偏吹；焊條偏芯度大等。防止措施：

①設(shè)計(jì)：合理設(shè)計(jì)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(jié)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(duì)承載截面積的減小都非常明顯，應(yīng)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(chǎn)生未熔合的原因：焊接電流過(guò)小，焊接速度過(guò)快，焊條角度不對(duì)，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(jié)合等。防止措施：采用較大的焊接電流，正確的進(jìn)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(lèi)——五大類(lèi)

①熱裂紋②冷裂紋③再熱裂紋④層裝撕裂⑤應(yīng)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(nèi)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(chǎn)生，沿奧氏體晶界開(kāi)裂；位置：焊縫和熱影響區(qū)的近縫區(qū)。①結(jié)晶裂紋位置：焊縫中心，一般會(huì)形成肉眼可見(jiàn)的宏觀裂紋。原因：a)雜質(zhì)被排擠到晶界部位并富集，形成低熔點(diǎn)共晶物的液膜；b)拉伸應(yīng)力。②近縫區(qū)液化裂紋位置：熱影響區(qū)的過(guò)熱區(qū)，尺寸很小，有時(shí)不在表面。原因：

a)晶界低熔點(diǎn)共晶物重新熔化，形成局部微小的液膜；

b)拉伸應(yīng)力。③防止熱裂紋的措施a)冶金方面：嚴(yán)格控制S、P含量，降低C含量，增加細(xì)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(yù)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(yīng)力。

（3）冷裂紋

焊后冷卻到較低溫度下產(chǎn)生。位置：主要產(chǎn)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(shí)也出現(xiàn)在焊縫中，沿晶或穿晶開(kāi)裂，往往伴隨有二次裂紋。對(duì)于低合金高強(qiáng)度鋼，一般在Ms點(diǎn)附近或更低溫度下產(chǎn)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(kuò)散氫的含量及其分布；

c)焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài)。

②淬硬脆化裂紋主要產(chǎn)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。基本與擴(kuò)散氫的含量無(wú)關(guān)。③防止冷裂紋的措施a)采用低氫型堿性焊條，嚴(yán)格烘干，保溫桶攜帶，隨取隨用；

b)正確預(yù)熱；

c)選用合理的焊接順序，減少焊接應(yīng)力；d)焊后及時(shí)進(jìn)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(chǎn)生。位置：主要產(chǎn)生于合金鋼的熱影響區(qū)的過(guò)熱區(qū)。特征：①沿晶開(kāi)裂；②與溫度和時(shí)間相關(guān)，有一個(gè)敏感溫度區(qū)，大約在550～750℃之間。③含有一定沉淀強(qiáng)化元素的金屬才有再熱裂紋敏感性。Cr、Mo、V、Nb、Ti等產(chǎn)生原因：

焊接后的二次加熱過(guò)程中，在焊接殘余應(yīng)力的作用下，由于晶內(nèi)強(qiáng)化，塑性變形主要由晶界金屬來(lái)承擔(dān)，當(dāng)變形量超過(guò)了其塑性?xún)?chǔ)備時(shí)，就會(huì)在晶界形成微裂紋，成為裂紋源，隨著應(yīng)力的釋放、塑性變形的增大，裂紋擴(kuò)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(qiáng)化元素的種類(lèi)和含量；（選擇對(duì)再熱裂紋不敏感的材料）

b)合理預(yù)熱或采用后熱，控制冷卻速度

；

c)降低殘余應(yīng)力，避免應(yīng)力集中

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

（5）層狀撕裂

低溫開(kāi)裂，產(chǎn)生于厚壁結(jié)構(gòu)的T型接頭、十字接頭、角接接頭。位置：主要產(chǎn)生于厚板內(nèi)部。特征：沿晶或穿晶開(kāi)裂，裂紋平行于板材的軋制方向，呈階梯形分布；

軋制過(guò)程中形成了平行于軋制方向的非金屬帶狀?yuàn)A雜物，焊接時(shí)產(chǎn)生了基本垂直于板平面的Z向應(yīng)力——形成條件。（6）應(yīng)力腐蝕裂紋

一種在腐蝕介質(zhì)和拉伸應(yīng)力共同作用下產(chǎn)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(shù)枝，從表面向深處發(fā)展，大多數(shù)屬于晶間開(kāi)裂，有比較典型的脆性斷口。

對(duì)介質(zhì)敏感的鋼材、腐蝕介質(zhì)、拉伸應(yīng)力三者共存且達(dá)到臨界值——產(chǎn)生條件。鋼材腐蝕介質(zhì)拉伸應(yīng)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(jié)構(gòu)形式的條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度和焊接接頭在使用條件下安全運(yùn)行可靠性

。焊接性包括工藝焊接性和使用焊接性

評(píng)價(jià)焊接性的方法（1）間接評(píng)估法工程上常用碳當(dāng)量Ceq估算鋼材的焊接性。碳當(dāng)量只能用來(lái)定性的判斷鋼的焊接性，且有限制條件。（2）直接試驗(yàn)法

通過(guò)一系列規(guī)定條件下的焊接試驗(yàn)，來(lái)考核某一材料的各項(xiàng)焊接性，如抗熱裂紋、抗冷裂紋、抗脆性轉(zhuǎn)變、使用性能等2、焊接工藝（1）對(duì)焊接材料和被焊工件的要求（2）預(yù)熱和層間溫度減緩冷卻速度，降低產(chǎn)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(jié)構(gòu)剛度大、環(huán)境溫度低等情況外，多數(shù)情況下不需要預(yù)熱。（相關(guān)規(guī)程有對(duì)預(yù)熱的規(guī)定）注意防止大規(guī)范焊接，以防產(chǎn)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(chǎn)生冷裂紋的可能性。②具有熱裂紋傾向，尤其對(duì)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(diǎn)：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(zhǔn)備：母材清理、焊材烘干④焊接參數(shù)：預(yù)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(qiáng)力對(duì)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(qiáng)性較低，工藝性能和焊接性差，表現(xiàn)在：①產(chǎn)生冷裂紋的傾向大。②焊縫中出現(xiàn)網(wǎng)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(diǎn)：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(yù)熱溫度：氬弧焊200~250℃、電弧焊300~350℃④層間溫度：高于預(yù)熱溫度，低于400℃⑤焊接后：緩冷至100~150℃恒溫0.5~1.0小時(shí)，隨即升溫進(jìn)行熱處理

⑥焊后熱處理：溫度750℃~780℃，恒溫時(shí)間根據(jù)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(xiàn)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(méi)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(wèn)題，主要是：①焊接熱裂紋②應(yīng)力腐蝕裂紋

奧氏體不銹鋼的焊接工藝要點(diǎn)：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(yù)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(dòng)、層間仔細(xì)清理，接觸腐蝕介質(zhì)一側(cè)的焊縫要最后焊接④若有特殊要求進(jìn)行熱處理時(shí)，應(yīng)做固溶處理，至少應(yīng)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(chǔ)上加入V、Nb等微量合金改良出的一個(gè)新鋼種，其593℃／10萬(wàn)小時(shí)的持久強(qiáng)度達(dá)到100MPa；T/P92是在T／P91鋼的基礎(chǔ)上加1.5~2.0%的W，降低Mo含量，增強(qiáng)固溶強(qiáng)化效果而成的，600℃許用應(yīng)力比T/P91高30％。T/P91和T/P92現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于超臨界和超超臨界機(jī)組的鍋爐受熱面、聯(lián)箱和管道。（1）焊接性分析

這類(lèi)鋼材雖然合金含量較高，但是由于嚴(yán)格控制了雜質(zhì)元素，且晶粒細(xì)化，其焊接性不能用一般的碳當(dāng)量來(lái)進(jìn)行評(píng)估。

這類(lèi)鋼焊接的主要問(wèn)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(duì)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(shí)必須采取一些必要的預(yù)防措施。

預(yù)熱溫度：氬弧焊150～200℃電弧焊200～250℃

層間溫度：≤250℃嚴(yán)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(yīng)力

②焊縫金屬韌性低

韌性低主要是冶金原因造成的，無(wú)法細(xì)化晶粒，不具備細(xì)晶強(qiáng)韌化的條件。

解決辦法：

a)選擇適當(dāng)?shù)暮附臃椒ǎ寤『浮㈦娀『福?/p>

b)選擇專(zhuān)用焊接材料(強(qiáng)度、韌性、塑性）

c)嚴(yán)格控制預(yù)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(shí)間進(jìn)行熱處理。③熱影響區(qū)軟化及Ⅳ型裂紋

通過(guò)熱處理強(qiáng)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(nèi)微觀結(jié)構(gòu)的變化，在HAZ外端的硬度會(huì)下降，形成軟化帶。

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