【正文】 化學(xué)成分分析的，有時(shí)偶爾在事故分析中用到，故在此不再進(jìn)一步介紹。 （一）焊接參數(shù)的選擇 焊接參數(shù)有時(shí)也叫焊接規(guī)范，它主要包括焊條直徑、焊接電流、焊接電壓、焊接速度等。一般情況下，構(gòu)件的厚度越厚，選取的焊條直徑越大，否則將嚴(yán)重影響焊接生產(chǎn)率；對(duì)于角接和搭接焊接接頭，一般不容易被焊穿或焊漏，反而容易產(chǎn)生未焊透缺陷，故常用大直徑焊條；平焊比立焊、橫焊和仰焊應(yīng)選取更大的焊條直徑，或者說，立焊、仰焊、橫焊時(shí)焊條直徑不能太大（一般不超過5mm）。而電弧本身的電壓在電路的電壓確定之后，它將受電弧長(zhǎng)度的影響，電弧越長(zhǎng)，電弧電壓越高。 上述這些焊接參數(shù)的選定，不能孤立的只考慮某一個(gè)參數(shù)的作用，應(yīng)將它們放在一起綜合考慮，合理搭配。反之，堿性焊條因含氧化性較小的氧化鈣、氧化鎂等氧化物，藥皮中合金元素?zé)龘p少，便于摻合金； b、堿性焊條中因含有氧化鈣（瑩石）而有利于脫氫，因此它對(duì)高強(qiáng)度鋼、高合金鋼等易產(chǎn)生冷裂紋的材料比較好。酸性焊條焊接時(shí)，產(chǎn)生的煙氣少，毒性也小。為熔敷金屬的化學(xué)成分代號(hào)，并以短劃“?”與前 面數(shù)字分開，如還具有附加化學(xué)成分時(shí)，附加化學(xué)成分直接用 元素符號(hào)表示，并以短劃“?”與前面后綴字母分開。 電焊條的選用原則 電焊條的選用首先應(yīng)考慮作為填充金屬的金屬絲應(yīng)滿足對(duì)母材的使用性和適應(yīng)性。 電焊條的烘干 在運(yùn)輸或貯藏過程中，焊條的藥皮會(huì)受潮。烘干焊條時(shí)應(yīng)注意緩慢升溫和降溫，以免藥皮開裂剝落。U型坡口則相反，即其加工最復(fù)雜，但金屬填充量最少。為此，工程上常采用根部氬弧焊打底的方法以解決上面的問題。詳細(xì)規(guī)定見有關(guān)的施工規(guī)范。這種接頭在壓力管道中應(yīng)用的并不多，多用于管道的分支開口焊接處。它與機(jī)械切割相比，仍屬熔化切割，切割成形的坡口仍需修整，對(duì)淬硬性較強(qiáng)的金屬材料，需要將淬硬層全部清除掉，從而浪費(fèi)一些母材金屬。我們知道，凡是存在溫度梯度的金屬，都會(huì)存在一個(gè)熱變形或熱應(yīng)力問題。因此，并不是對(duì)任何焊接接頭都要采取焊前預(yù)熱，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定是否焊前預(yù)熱。如奧氏不銹鋼有抗晶間腐蝕要求時(shí)； e、低溫管道。 常用的焊后熱處理方法有正火、高溫回火和穩(wěn)定化熱處理（對(duì)穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼）等方法。 c、穩(wěn)定化熱處理 對(duì)于奧氏體不銹鋼來說，由于其塑性比較好，沒有淬硬性，因此它很少有冷裂的問題。同時(shí)，高溫回火可使焊接接頭金屬中的氫逸出，從而達(dá)到仰止或消除延遲裂紋的目的。 所謂的焊后熱處理，是指將焊接接頭加熱到一定溫度，然后進(jìn)行保溫，隨后以一定速度冷卻的熱處理過程。如壁厚大于30mm厚的低碳鋼； c、有應(yīng)力腐蝕環(huán)境存在時(shí)。 焊前預(yù)熱除可防止因焊接加熱過快而導(dǎo)致的材料開裂外，還可以緩和焊后的冷卻速度，從而達(dá)到改善結(jié)晶條件、減少組織和化學(xué)成分不均勻性的目的；預(yù)熱還有利于焊縫金屬中的氣體（尤其是氫氣）的逸出，有利于減少焊縫的氣孔和冷裂的傾向性；預(yù)熱還有利于排除焊接接頭的濕氣和水分，減少焊接接頭的缺陷；等等。 由此可見，關(guān)于焊接坡口的制備，常用的方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，究竟采用哪種方法應(yīng)綜合考慮。故火焰切割一般不宜用于淬硬性較強(qiáng)、高合金、貴重金屬材料的坡口制備。該部分問題在第五章中已有介紹。對(duì)這種問題處理的原則是：接頭部分的兩邊壁厚應(yīng)相等，以免在焊縫這個(gè)薄弱的地方再出現(xiàn)應(yīng)力集中；壁厚較厚的一側(cè)應(yīng)設(shè)一坡度較緩的過渡區(qū)，一直過渡到與較薄一側(cè)的壁厚。為了彌補(bǔ)這個(gè)不足，有時(shí)在背面墊一個(gè)墊環(huán)。 Y型坡口一般適用于構(gòu)件壁厚為4mm~40mm的情況；YV型復(fù)合坡口一般適用于構(gòu)件壁厚為17mm~60mm的情況；U型坡口一般適用于構(gòu)件壁厚為17mm~60mm的情況。酸性焊條的烘干溫度一般為70℃~150℃，時(shí)間同為1h~2h。 焊條金屬的化學(xué)成分應(yīng)與母材金屬的化學(xué)成分相同或相近，尤其是對(duì)于有耐熱、耐腐蝕要求的母材，為了保證焊縫具有同樣的耐熱、耐腐蝕性能，焊條金屬的化學(xué)成分必須滿足這一要求，而且其耐熱、耐腐蝕的成分應(yīng)比母材金屬更多，不利成分更少。其代號(hào)表示如下： E ＃＃ ＃＃ ＃＃ ＃＃ ＃＃ 表示藥皮類型及焊接電流種類； 表示熔敷金屬中其它重要合金元素及近似百分含量； 表示熔敷金屬中鎳的近似百分含量； 表示熔敷金屬中鉻元素的近似百分含量； 為一位或兩位數(shù)字，表示熔敷金屬中的含碳量，“00”表示含 碳量≤%，“0”表示含碳量≤%，“1”表示含碳量≤ %，“2”表示含碳量≤%，“3”表示含碳量≤%； 表示焊條。 b、低合金鋼焊條低合金鋼焊條型號(hào)根據(jù)其熔敷金屬的機(jī)械性能、化學(xué)成分、藥皮類型、焊接位置、焊接電流種類及熔敷金屬的化學(xué)成分分類代號(hào)等劃分。而酸性焊條穩(wěn)弧性較好，能交直流兩用； f、酸性焊條有較好的焊接工藝性，焊縫成型好，脫渣性也較好。上節(jié)中已經(jīng)講到，根據(jù)藥皮的組成成分不同，可將焊條分為堿性焊條、酸性焊條和中性焊條三類。例如，工程中為了減少焊接熱變形和獲得良好的焊縫外觀形狀，常選用小電流、慢速焊的焊接參數(shù)。焊接電流對(duì)焊縫的影響與焊條直徑的影響相似，對(duì)于立焊、橫焊和仰焊，焊接電流太大時(shí)，容易產(chǎn)生較多的熔池金屬而下流，從而造成焊瘤、未焊滿、夾渣等缺陷，故立焊、橫焊和仰焊時(shí)應(yīng)取較小的焊接電流，一般應(yīng)比平焊小5%~10%。因此焊條直徑應(yīng)適中。 一、焊接技術(shù) 前面已經(jīng)多次提到，焊接時(shí)所選用的焊接參數(shù)（包括焊接電流、焊接電壓、焊接速度等）、焊縫坡口型式、焊前的預(yù)熱和焊后熱處理、焊接材料的選用等都將影響到焊接接頭的組織和性能。機(jī)械性能檢驗(yàn)是工藝評(píng)定中的檢驗(yàn)項(xiàng)目之一，它包括的內(nèi)容有拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)（包括面彎、背彎和側(cè)彎三種）和沖擊試驗(yàn)（包括焊縫區(qū)沖擊試驗(yàn)和熱影響區(qū)沖擊試驗(yàn)兩種）。一般情況下，試驗(yàn)的壓力比較高，對(duì)壓力管道來說。如焊縫表面出現(xiàn)咬邊或焊瘤時(shí)，往往預(yù)示著焊縫內(nèi)部可能存在著未焊透或未熔化；焊縫表面有氣孔和夾渣時(shí)，焊縫內(nèi)部也可能存在著氣孔和夾渣。 對(duì)焊縫采用的檢查試驗(yàn)方法有外觀檢驗(yàn)、無損檢驗(yàn)、壓力及密封試驗(yàn)、機(jī)械性能試驗(yàn)、化學(xué)成分分析和金相組織分析等。焊縫尺寸的過大或過小，都會(huì)引起應(yīng)力集中。焊瘤的存在容易引起夾渣、未焊透和焊接接頭應(yīng)力集中等問題，使接頭強(qiáng)度降低。對(duì)于高壓管道，一般不允許有條狀?yuàn)A渣存在。但如果熔渣的透氣性太大，容易造成空氣的侵入，使熔渣起不到應(yīng)有的保護(hù)作用。結(jié)晶過程中生成的一氧化碳可能來不及逸出金屬外，而在晶界處形成氣孔。 減少氫的來源，使氫有機(jī)會(huì)逸出焊縫金屬，避免出現(xiàn)淬硬組織等，都可防止或減少焊接冷裂紋的出現(xiàn)。 由此可見，氫的存在是金屬材料焊接時(shí)產(chǎn)生冷裂的主要根源之一。當(dāng)材料由奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變時(shí)，由于焊縫中心的金屬含碳量較低182。對(duì)碳素鋼來說，含碳量越大，材料的淬硬性就越大，產(chǎn)生的馬氏量就越多，故出現(xiàn)冷裂的危險(xiǎn)性就越大。一般情況下，%~%以下。熱裂紋在金屬凝固之后的冷卻過程中，在焊接應(yīng)力的作用下可進(jìn)一步擴(kuò)展，乃至危害焊接接頭的金屬?gòu)?qiáng)度。無論是采用整體熱處理還是局部熱處理，都不能將焊接殘余應(yīng)力全部消除，因?yàn)楹负鬅崽幚聿荒芨淖儫釕?yīng)力的大小，而僅對(duì)消除組織應(yīng)力最有效，但它對(duì)熱應(yīng)力和結(jié)晶應(yīng)力能起到平衡緩解的作用，即通過金屬的再結(jié)晶使應(yīng)力重新分布，降低其峰值。因此對(duì)于焊后需要進(jìn)行機(jī)加工的管道元件，或者對(duì)焊接變形比較敏感的管道元件，均應(yīng)在機(jī)加工前或裝配前進(jìn)行熱處理，或者從結(jié)構(gòu)上采取措施。在焊件剛性比較大的情況下也容易引起裂紋。有些是不可避免的，如已裝配和固定好的一條管道的最后一道焊縫即如此；其縱向收縮產(chǎn)生的應(yīng)力是不可避免的，尤其是當(dāng)焊縫金屬與母材金屬的熱脹系數(shù)差別較大時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)很大；其角向收縮產(chǎn)生的應(yīng)力可以通過改變坡口形狀來緩解，尤其是當(dāng)管子及管件的壁厚較厚時(shí)，通過采用X型或U型坡口，可以緩解較大的角向收縮產(chǎn)生的應(yīng)力。較大的焊接殘余應(yīng)力容易使焊接接頭產(chǎn)生裂紋，還容易使材料的耐腐蝕性降低。 f、蘭脆區(qū) 該區(qū)域的金屬被加熱到200℃~500℃溫度區(qū)間，此時(shí)原母材中的少量殘余奧氏體可能發(fā)生轉(zhuǎn)變而出現(xiàn)馬氏體，且有少量的滲碳體從鐵素體中析出，并以細(xì)小的微粒存在于鐵素體中，使材料的強(qiáng)度和硬度略有升高，而塑性和韌性下降，有時(shí)甚至在焊接應(yīng)力的作用下產(chǎn)生裂紋。溫度接近于AC3的部分，其珠光體和鐵素體能全部發(fā)生奧氏體轉(zhuǎn)變，冷卻時(shí)可得到晶粒較細(xì)的鐵素體和珠光體組織。即金屬處于過熱狀態(tài)，得到的組織相對(duì)于母材來說比較粗大，常出現(xiàn)過熱組織。焊縫熱影響區(qū)內(nèi)，由于距焊縫的距離不同，發(fā)生的熱處理并由此造成的金屬組織是不一樣的。但有別于鑄造組織的地方是，它可以通過焊接材料加入較母材金屬更多的合金元素，因此焊接接頭的機(jī)械性能要比鑄造材料高，有時(shí)焊縫金屬的機(jī)械性能能達(dá)到甚至超過母材金屬。為了便于理解，在介紹焊接接頭的組織和性能之前，先介紹幾個(gè)基本定義。P2O5 CaO 第三章中已經(jīng)講過，硫的存在能與鐵生成FeS，并以低熔點(diǎn)的FeSFe（熔點(diǎn)為985℃）或FeSFeO(熔點(diǎn)為940℃)共晶存在于晶界上。 根據(jù)焊條藥皮或焊劑的組成不同，可分為堿性焊條（焊劑）、酸性焊條（焊劑）和中性焊條（焊劑）三種。由于氫在液態(tài)金屬和固態(tài)金屬中的溶解度差別較大，故焊縫金屬冷卻后，過飽和的氫會(huì)在晶格缺陷中聚集而還原為氫分子，從而造成局部高壓，這個(gè)高壓會(huì)導(dǎo)致晶格缺陷擴(kuò)展成微裂紋，進(jìn)而擴(kuò)展為宏觀裂紋。氧與鐵形成的氧化鐵，不僅使鐵元素的量減少，還容易溶入焊縫中形成非金屬物夾雜，從而造成焊縫金屬性能的下降。 （二）焊縫金屬的冶金過程 焊件與焊條在電弧的作用下熔化，電弧離開后，熔化的液態(tài)金屬將結(jié)晶凝固。對(duì)于交流電來說，由于其正、負(fù)極為交替出現(xiàn)，故不存在正接、反接之說。電路的電壓較低，一般為24V左右，而焊接電流較大，一般為50A~250A。 b、接觸焊（電阻焊） 電阻焊是利用強(qiáng)大的電流在通過焊接件的接頭處時(shí)，利用接頭處的電阻產(chǎn)生熱量，將接頭金屬迅速加熱到高溫，同時(shí)施加壓力使之焊合。 壓力焊 利用外部加熱，使構(gòu)件連接處的金屬呈塑性或表面熔化狀態(tài)，同時(shí)對(duì)構(gòu)件施加壓力，從而實(shí)現(xiàn)構(gòu)件間原子結(jié)合的焊接方法稱為壓力焊。由于等離子弧具有上述特點(diǎn)，故幾乎沒有不能被它切割的金屬，并且其熱量集中，具有切割速度快、質(zhì)量好、熱影響區(qū)小及構(gòu)件變形小等優(yōu)點(diǎn)，故壓力管道器材元件的制造和施工中，常用它來切割鋼板（尤其是合金鋼板）和開設(shè)焊接坡口。但由于二氧化碳在電弧的作用下會(huì)被電離而分解出氧和一氧化碳，前者對(duì)熔池金屬易產(chǎn)生氧化作用，而后者易使焊縫產(chǎn)生氣孔等缺陷，故其焊縫質(zhì)量不如惰性氣體保護(hù)焊好。而氣體保護(hù)焊則是通過非氧化性氣體或惰性氣體將電弧及溶池金屬與空氣隔絕，從而達(dá)到保護(hù)焊縫金屬的目的。由于焊接電流大，不易產(chǎn)生未焊透等缺陷。 a、電弧焊 電弧焊是在電極（通常為與電源連接的焊條或焊絲）和焊件之間造成電弧，并利用電弧產(chǎn)生的熱量，將接頭處的金屬及填充金屬熔化，形成永久性接頭的焊接方法。橫焊的咬邊容易出現(xiàn)在焊縫的下邊沿。由于重力的作用，焊縫容易成形，外觀好，出現(xiàn)咬邊、末焊透、焊瘤等缺陷的機(jī)會(huì)少，故焊接質(zhì)量較好。管道及其元件間的焊接是不允許采用斷續(xù)焊的。根據(jù)元件的厚度不同，它又可分為單面焊和雙面焊兩種。焊接是實(shí)現(xiàn)管道連接最常用的方法之一，它與法蘭、螺紋連接相比，具有下列一些特點(diǎn)： a、接頭重量輕，可以節(jié)省大量的金屬材料； b、接頭價(jià)格便宜。這些問題是施工技術(shù)人員研究的問題。 由于這部分的內(nèi)容較多，考慮章節(jié)的均衡問題，故將它分為兩節(jié)介紹。根據(jù)管道元件的厚度不同可分為單面焊、雙面焊、帶墊板和不帶墊板焊接等多種型式。例如，螺紋接頭的焊接、閥蓋法蘭的焊接等?？偲饋碇v，平焊的焊接質(zhì)量較好，故在焊接質(zhì)量評(píng)定和現(xiàn)場(chǎng)施工檢查中，對(duì)平焊和其它型式的焊接要求是不一樣的。在這里僅就壓力管道中可能用到焊接方法進(jìn)行介紹。 根據(jù)操作方式的不同，常用的電弧焊有手工電弧焊、自動(dòng)埋弧焊、半自動(dòng)埋弧焊之分。由于焊縫金屬的燒損和飛濺少，故金屬損失也較少生產(chǎn)設(shè)備設(shè)備簡(jiǎn)單，一次投資低設(shè)備復(fù)雜，為專用的焊接設(shè)備，一次投資高焊接位置不受位置限制，操作比較靈活限用于焊縫形狀簡(jiǎn)單、能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)成形的水平焊縫或螺旋焊縫。由于保護(hù)氣體的氣流對(duì)弧柱有壓縮作用，使電弧熱量更集中，因此焊縫熱影響區(qū)減小，焊縫質(zhì)量較好，構(gòu)件變形也較小，同時(shí)也可節(jié)省能源。K~33000176。氣焊的火焰對(duì)熔池金屬的保護(hù)較差，容易造成熔池金屬的氧化，而且易出現(xiàn)氣孔、夾渣等缺陷，故其焊縫質(zhì)量較差。但其焊接接頭一般情況下冶金結(jié)合不完全，焊縫質(zhì)量較差，尤其是綜合機(jī)械性能較低，故常用于壓力和溫度不高尤其溫度不高的使用場(chǎng)合。由于接頭處難免有雜質(zhì)存在，所以接頭處的塑性和沖擊韌性較低，不宜用于高溫情況下和重要的場(chǎng)合。這種因氣體介質(zhì)的電離而產(chǎn)生的連續(xù)放電現(xiàn)象就是電弧。根據(jù)電學(xué)原理可知，當(dāng)電阻不變時(shí)，電弧發(fā)出的熱量與其電阻和電流成正比，也就是說，焊接電流越大，電弧產(chǎn)生的熱量越多，對(duì)焊件金屬的熔化就越快，熔深越深。由此可以說，焊接的過程，存在著一個(gè)冶金反應(yīng)過程。焊前應(yīng)對(duì)焊條進(jìn)行烘干，潮濕或雨雪天不能戶外焊接，以避免大量的濕氣（H2O）因電離而分解出對(duì)焊縫金屬有害的氫氣和氧氣。氫的主要來源是潮濕的焊接環(huán)境、焊條和焊劑中的水蒸汽，焊件上的油污及油漆在高溫下也會(huì)析出氫，因此焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制這些影響因素。堿性焊條（焊劑）一般呈結(jié)晶狀，