【正文】 時，應(yīng)控制層間溫度，要前一道焊縫冷卻至 60℃以下再焊接。接觸介質(zhì)的那面焊縫最后焊接。 3 .應(yīng)力腐蝕開裂 應(yīng)力腐蝕開裂的原因： 應(yīng)力腐蝕開裂是焊接接頭在特定的腐蝕環(huán)境下，受拉伸應(yīng)力的作用是所產(chǎn)生的延遲開裂的現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼焊接接頭的應(yīng)力腐蝕開裂是焊接接頭比較嚴重的失效形式，表現(xiàn)為無塑性的脆性破壞。 防止應(yīng)力腐蝕開裂的措施： ，盡可能的減少冷卻變形度，避免強制組裝，防止組裝過程中的各種傷痕。 。焊縫與母材應(yīng)有良好的匹配，不產(chǎn)生任何不良組織，如晶粒粗化，及脆硬的馬氏體等。 。保證焊縫成形良好，不 產(chǎn)生任何應(yīng)力集中或點蝕的缺陷 ,采取合適的焊 接順序，降低焊接殘余應(yīng)力。 ，焊接后進行熱處理。 4．焊縫成形不良 焊縫成形不良的原因： 奧氏體不銹鋼焊接的時候，由于焊縫中合金元素含量高，熔池的流動性差，易造成焊縫表面成形不良。主要表現(xiàn)在根部焊道背面成形惡化及蓋面焊道表面粗中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 4 頁 共 29 頁 糙。焊縫表面成形不良對焊縫性能的影響在常溫或者高溫下工作下表現(xiàn)不明顯，但是在低溫工作下，其成形不良所造成的應(yīng)力集中，對焊縫的低溫性能的影響不低于焊縫內(nèi)部的質(zhì)量的影響。 防治措施： 對于焊縫成形不良及焊接熱影響區(qū)的晶間腐蝕問題，可以通過焊接工藝加以解決 。 00Cr19Ni13Mo3 鋼熱處理 a．固溶處理 這種熱處理是將 1Cr18Ni9Ti 奧氏體不銹鋼零件加熱到固溶溫度（ 1050～1100℃），讓所有碳化物及冷加工形成的馬氏體全部溶入和轉(zhuǎn)變成奧氏體，然后快冷，在室溫下保持單相高溫組織。這種熱處理可以得到最軟而塑性最高的狀態(tài)。 b．應(yīng)力松馳處理 冷加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力可以通過較低的溫度退火（ 275～ 450℃， ～ 2h）予以消除。經(jīng)過這種處理后，力學(xué)性能可以改善；但延伸率沒有改變。 c．穩(wěn)定化處理 為了防止晶間腐蝕，在 00Cr19Ni13Mo3 奧氏體不銹鋼中加入少量的鈦或銀，并進行所謂的穩(wěn)定化處理。這種處理將樣品加熱至 900℃，使大部分碳化鉻溶解，而溶解了的碳與鈦或銀化合為比碳化鉻穩(wěn)定的 TiC 或 NbC，使碳化鉻不再在晶間析出。這種處理對力學(xué)性能沒有明顯影響。 3． 焊接生產(chǎn)工藝性分析 焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查 產(chǎn)品圖樣結(jié)構(gòu)審查 此次設(shè)計的設(shè)備為空氣儲罐外殼體，筒體直徑 1800mm，容器總長 4708mm，壁厚 12mm。產(chǎn)品外觀圖樣大體如圖 31 所示： 中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 5 頁 共 29 頁 圖 31空氣儲罐殼體 主要加工手段為焊接，此外還采用 沖壓、卷彎、機加工等輔助工藝。焊接方法采用 埋弧自動焊 ，焊條電弧焊，接頭形式為對接、角接。 產(chǎn)品技術(shù)特性及檢驗要求 表 31 空氣儲罐殼體技術(shù)特性表 序號 名稱 指標(biāo) 1 設(shè)計壓力（ MPa） 2 設(shè)計溫度（℃） 160 3 物料名稱 空氣 4 全容積（ m3） 5 焊縫系數(shù) 6 腐蝕裕度（ mm） 7 主要受壓元件材料 A3 8 容器類別 I 00Cr19Ni13Mo3 的焊接工藝要求 ． 1 焊前準備 ： a．下料方法的選擇 奧氏體不 銹鋼中有較多的鉻，用一般的氧 — 乙炔切割有困難，可用機械切割、等離子弧切割及碳弧氣刨等方法進行下料或坡口加工。 b．坡口的制備 在設(shè)計奧氏體不銹鋼焊件坡口形狀和尺寸時，應(yīng)充分考慮奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)會加劇接頭的變形，應(yīng)適當(dāng)減少 V 形坡口角度。 c．焊前清理 為了保證焊接質(zhì)量，焊前應(yīng)將坡口兩側(cè) 20~30mm 范圍內(nèi)的焊件表面清理干中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 6 頁 共 29 頁 凈，如有油污，可用丙酮或酒精等有機溶劑擦拭。對表面質(zhì)量要求特別高的焊件，應(yīng)在適當(dāng)范圍內(nèi)涂上用白粉調(diào)制的糊槳，以防飛濺金屬損傷表面。 d．表面防護 在搬運、坡口制備、裝配 及定位焊過程中，應(yīng)注意避免損傷鋼材表面，以免使產(chǎn)品的耐蝕性降低。如不允許用利器劃傷鋼材表面，不允許隨意到處引弧等。 3． 焊接方法選擇 ： 奧氏體不銹鋼具有較好的焊接性，可以采用焊條電弧焊、埋弧焊等進行焊接。 a．焊條電弧焊 焊條電弧焊是最常用的焊接方法，具有操作靈活、方便等優(yōu)點。為提高焊縫金屬抗裂紋能力，宜選擇堿性藥皮的焊條；對于耐蝕性要求高、表面成形要求好的焊縫，宜選用工藝性良好的鈦鈣型藥皮的焊條。 b．埋弧焊 埋弧焊是一種高效的焊接方法，特別是熱輸入大，熔池尺寸較大，冷卻速度和凝固速度 慢，因此焊接熱裂紋敏感性增大。埋弧焊對母材稀釋率變化范圍大（ 10%~75%），這就會對焊縫金屬成分產(chǎn)生重大影響，關(guān)系到焊縫組織中鐵素體含量的控制。 本實驗 擬用的焊接方式：埋弧自動焊和焊條電弧焊 1. 封頭的焊接： 封頭的焊接是在專用胎架上，對裝配點固定好的封頭直接進行焊接，可大大減少工件自重和工件擱置不當(dāng)所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形。為此需對工件開 X 型坡口，進行雙面對稱焊接。同時根據(jù)焊縫數(shù)量，由多名焊工同時分布在對稱位置上焊接，采用逆向分段坡焊的焊接順序，在胎架上焊完內(nèi)壁焊縫，然后翻身放在平臺上清根后，采用和內(nèi)壁同樣的焊 接方法焊完所有焊縫。經(jīng)檢驗合格后進行下道工序的裝焊。 2. 筒節(jié)縱縫焊接： 采用焊條電弧焊打底的單面埋弧焊。先用焊條電弧焊打底，熔深為板厚的30%~35%，然后用埋弧自動焊焊接正面焊縫。注意，采用此焊接工藝時，往往需要用碳弧氣刨清理焊根后再進行埋弧焊。 中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 7 頁 共 29 頁 3. 容器環(huán)縫焊接： 環(huán)縫埋弧焊技術(shù)與筒節(jié)縱縫埋弧焊技術(shù)類似。雙面焊時，先在焊機墊上焊接內(nèi)焊縫，然后再焊接外焊縫。如內(nèi)焊縫采用焊條電弧焊打底，焊接外焊縫前應(yīng)清理焊根。此外，在該容器的制造中，為了改善表面焊縫及熱影響區(qū)組織，降低硬度，提高冷彎角度，常在最終焊縫上堆焊正火焊 道。正火焊道應(yīng)高出母材表面~3mm，焊后熱處理后再磨去正火焊道。罐體上所有其它對接焊縫、組合焊縫、角接焊縫、返修焊縫等均采用焊條電弧焊焊接。 3． 2． 3 擬用的焊接輔助裝置： ：如圖 32 是封頭在專用胎架上裝配的示意圖，構(gòu)成胎架支撐的是模板，模板是通過放樣得出實際形狀后加工而成的，這樣的胎架，只適用一種形狀和尺寸的工件裝配和焊接，故稱之為專用胎具。 ：筒節(jié)的裝配應(yīng)在滾輪架上進行，如筒節(jié)的環(huán)縫焊接，見圖 33。 3． 焊接材料選擇 ： 00Cr19Ni13Mo3 奧氏體不銹鋼焊接材料的選用原則，應(yīng)使焊縫金屬的合金成分與母材成分基本相同，并盡量降低焊縫金屬中碳含量和 S、 P 等雜質(zhì)的含量。 對于工作在高溫條件下的奧氏體不銹鋼，填充材料選擇的原則是無裂紋的前提下保證焊縫金屬的熱強性與母材基本相同，這就要求其選材料成分大致與母材成分相匹配，同時應(yīng)當(dāng)考慮焊縫金屬中鐵素體含量的控制。對于長期在高溫條件下運行的奧氏體不銹鋼焊接接頭，鐵素體含量不應(yīng)超過 5%，以免出現(xiàn)脆化。在鉻鎳的質(zhì)量分數(shù)均大于 20%的奧氏體不銹鋼中，為獲得抗裂性高的純奧氏體組織，選用 WMn=6%~8%的焊接材料是一種行之有效且經(jīng)濟的解決方法。 圖 32：封頭在專用胎具上的裝配與焊接 圖 33：筒節(jié)環(huán)縫焊接 中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 8 頁 共 29 頁 對在腐蝕介質(zhì)中工作的奧氏體不銹鋼，主要按腐蝕介質(zhì)和腐蝕性要求來選擇焊接材料，一般選用與母材成分相近或相同的焊接材料。由于含碳量對抗腐蝕性有很大影響，因此熔敷金屬中碳的質(zhì)量分數(shù)不能高于母材。腐蝕性弱或僅為避免銹蝕污染的設(shè)備，可選用含 Ti或 Nb 等穩(wěn)定化元素或超低碳焊接材料；對于要求耐酸腐蝕性能較高的工件，常選用含 Mo 的焊接材料。 3． 焊接工藝要點 ： 根據(jù)奧氏體不銹鋼對抗裂性和耐蝕性的要求，焊接時要注意以下幾點 : a．焊前不預(yù)熱 由于奧氏體不 銹鋼具有較好的塑性，冷裂紋傾向較小，因此焊前不必預(yù)熱。多層焊時要避免道間溫度過高，一般應(yīng)冷卻到 100℃以下再焊下一層；否則接頭冷卻速度慢，將促使產(chǎn)生碳化鉻而造成耐晶間腐蝕性下降。在工件鋼性極大的情況下，有時為了避免裂紋的產(chǎn)生，不得已進行焊前預(yù)熱。 b．防止接頭過熱 具體措施有：焊接電流比焊低碳鋼時小 10%~20%，短弧快速焊，直線運條，減少起弧、收弧次數(shù)，盡量避免重復(fù)加熱，強制冷卻焊縫（加銅墊板，噴水冷卻等）。 c．要保證焊件表面完好無損 焊件表面損傷是產(chǎn)生腐蝕的根源，避免碰撞損傷，尤其避免 在焊件表面進行引弧造成局部燒傷等。 d．焊后熱處理 奧氏體不銹鋼焊接后，原則上不進行熱處理。只有焊接接頭產(chǎn)生了脆化或要進一步提高其耐蝕能力時，才根據(jù)需要選擇固溶處理、穩(wěn)定化處理或消除應(yīng)力處理。 e．焊后清理 不銹鋼焊后，焊縫必須進行酸洗、鈍化處理。酸洗的目的是去除焊縫及熱影響區(qū)表面的氧化皮；鈍化的目的是使酸洗的表面重新形成一層無色的致密氧化膜，起到耐蝕作用。常用的酸洗方法有兩種：酸液酸洗。分為浸洗法和刷洗法。 浸洗法是將焊件在酸洗槽中浸泡 25~45min，取出后用清水沖凈，適用于較小焊件。刷洗法 是用刷子或抹布反復(fù)刷洗，直到呈白亮色后用清水沖凈，適用于大型焊件。中北大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 9 頁 共 29 頁 適用于大型結(jié)構(gòu)，是將配制好的酸膏敷于結(jié)構(gòu)表面，停留幾分鐘后，再用清水沖凈。酸洗前必須進行表面清理及修補，包括修補表面損傷、徹底清除焊縫表面殘渣及焊縫附近表面的飛濺物。鈍化在酸洗后進行，用鈍化液在部件表面揩一遍，然后用冷水沖洗，再用抹布仔細擦洗，最后用溫水沖洗干凈并干燥，經(jīng)鈍化處理后的不銹鋼制品表面呈白色，具有較好的耐蝕性。 接頭與坡口型式設(shè)計： 焊縫布置與接頭的應(yīng)力集中程度都對接頭質(zhì)量有明顯的影響。合理的接頭設(shè)計應(yīng)使應(yīng)力集 中系數(shù)盡可能的小，且具有好的可焊性，便于焊后檢驗。 一般來說，對接焊縫比角焊縫更合理。同時便于進行射線或超聲波探傷，坡口形式以 U形為佳，單邊 V 形也可采用。但必須在工藝規(guī)程中注明要求兩個坡口面必須完全焊透。為了降低焊接應(yīng)力，可采用雙 V 或雙 U坡口。無論采用何種形式的接頭或坡口，都必須要求焊縫與母材交界處平滑過渡。 本次設(shè)計，鋼板開 V 型坡口。坡口形式見下圖 34。 圖 34 V 型坡口 4．焊接工藝性評定 焊接試件的制備 采用刨邊機進行坡口加工。清除 坡口附近的水、油污、銹漬等雜質(zhì)。 ⑴對接焊縫試件的制備 00Cr19Ni13Mo3 奧氏體不銹鋼 采用 V 形坡口，坡口型式如前圖 34 所示。采用埋弧自動焊，埋弧自動焊的規(guī)范