【文章內(nèi)容簡介】 事項(xiàng)。最后是焊接檢測，包括力學(xué)性能測試和 X 射線探傷，通過試驗(yàn)結(jié)果分析得到結(jié)論。 4 第 2章 S30408 不銹鋼焊接性 S30408 成分及性能 S30408 是美國的不銹鋼牌號 [2]，我國與之對應(yīng)的鋼新牌號是06Cr19Ni10，舊牌號是 0Cr18Ni9。該鋼具有優(yōu)良的不銹耐蝕性能，優(yōu)良的冷熱加工成型性能，較好的低溫性能和良好的焊接性能。 金 屬焊接性 [3]是金屬材料對焊接加工的適用性。主要是指在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。金屬焊接性分為工藝焊接性和使用焊接性。工藝焊接性是指特定的材料在指定工藝條件下形成優(yōu)質(zhì)焊接接頭的能力；使用焊接性是指形成的接頭適應(yīng)使用要求的程度，兩者都是材料在焊接過程中冶金行為發(fā)展變化的結(jié)果。隨著新的焊接方法的不斷涌現(xiàn)，材料制造工藝的不斷完善和新材料的出現(xiàn)，以及生產(chǎn)應(yīng)用對結(jié)構(gòu)越來越高的性能要求，金屬焊接性問題不斷涌現(xiàn)，因此，金屬焊接性仍是生產(chǎn)和研究中極為重要的課題。 鋼材的焊接性主要取決于它的化學(xué)成分。 隨鋼材強(qiáng)度級別的提高，其焊接性變差。焊接性變差一般表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是焊接過程中焊縫熔敷金屬的各種冶金缺陷；二是焊接過程中材料和性能的變化。 對于不銹鋼材料的焊接 [4]，由于在焊接和使用過程中必須考慮焊接成分及焊接性問題，工程設(shè)計(jì)上大多采用相同成分或相近成分的不銹鋼焊接。 S30408 不銹鋼 的化學(xué)成分如表 21 所示。 表 21 S30408 不銹鋼的化學(xué)成分 C,% Si,% Mn,% S,% Ni,% Cr,% Mo,% ~ ~ — S30408 不銹鋼的力學(xué)性能如表 22 所示。 表 22 S30408 不銹鋼力學(xué)性能 σb,Mpa ,Mpa δ, % ψ, % 硬度， HBW ≥205 ≥520 ≥40 ≥60 ≤187 S30408 焊接性 S30408 不銹 鋼不但具 有優(yōu)良的腐蝕性、耐熱性和力學(xué)性 能，而且 5 焊接性也好。但是，如果焊接材料或焊接工藝選擇不當(dāng)，也會產(chǎn)生很多問題。其中經(jīng)常遇到的是焊接接頭的晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕問題和焊縫金屬產(chǎn)生熱裂紋問題。 S30408 不銹鋼焊接接頭易在焊縫區(qū)、母材敏感區(qū)等部位產(chǎn)生晶間腐蝕。為防止晶間腐蝕應(yīng)盡量降低碳含量，使用碳含量低的焊材，采用較小的焊接熱輸入或加快冷卻速度。 應(yīng)力腐蝕開裂是在拉應(yīng)力和腐蝕的共同作用下產(chǎn)生的開裂。 S30408不銹鋼導(dǎo)熱性差，線膨脹系數(shù)大，焊接殘余應(yīng)力較大。因此應(yīng)盡量降低焊接殘余應(yīng)力、拉應(yīng)力和嚴(yán)格控制層間溫度。 焊接時(shí)極易產(chǎn)生熱裂紋，這是因?yàn)楹缚p 金屬結(jié)晶期間存在較大拉應(yīng)力，加之導(dǎo)熱系數(shù)差和線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻的條件下，焊接接頭在冷卻過程中可形成較大的拉應(yīng)力。所以應(yīng)該嚴(yán)格控制焊縫的有害物質(zhì)，采用較小的焊接熱輸入。 本章小結(jié) 在焊接前首先要知道所焊接板材的焊接性。這章主要是分析S30408 的成分及性能，并給出了 S30408 的成分表和力學(xué)性能表。每一種鋼都有自己的焊接特性， S30408 焊接時(shí)容易產(chǎn)生晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂和熱裂紋。 6 第 3章 S30408 焊接工藝 焊接方案 壓力容器環(huán)縫為對接接頭，坡口為 Y 形坡口，板厚 12 mm。由于材料厚度較大 ，焊接層數(shù)較多，焊接工作量較大，因此焊接效率較低，且因?qū)娱g清渣困難，焊縫內(nèi)部也易產(chǎn)生夾渣缺陷。為了解決上述問題，決定在 S30408 不銹鋼壓力容器封頭環(huán)縫焊接過程中引入埋弧焊工藝，以保證焊縫質(zhì)量，提高焊接效率。但是由于直接用埋弧焊焊接容易使焊接接頭燒穿，所以需先用手弧焊進(jìn)行打底焊，再用埋弧焊焊接。在焊后需進(jìn)行檢測，根據(jù) JB∕ T47302020《 承壓設(shè)備無損檢測 》 規(guī)定，采用X 射線檢測，檢測結(jié)果不低于 Ⅲ 級為合格。 焊接設(shè)備及材料 手弧焊設(shè)備及材料 為避免埋弧焊焊接時(shí)出現(xiàn)燒穿，影響焊接效率和質(zhì)量，必須先用手弧焊打 底。選用的電焊機(jī)為直流逆變焊機(jī) ZX7 焊機(jī)，焊機(jī)如圖 31 所示。 圖 31 直流逆變焊機(jī) ZX7 7 選用的不銹鋼焊條型號為 E30816，牌號為 A102。 A102 焊條的化學(xué)成分和力學(xué)性能分別如表 31 和 32 所示。 表 31 A102 焊條化學(xué)成分 化學(xué)成分 C Mn Si Cr Ni 質(zhì)量分?jǐn)?shù)， % 表 32 A102 焊條力學(xué)性能 屈服強(qiáng)度 σs,% 抗拉強(qiáng)度 σb,% 伸長率 δ,% 350 550 35 埋弧焊材料及設(shè)備 因?yàn)槭菈毫θ萜鞯沫h(huán)縫焊接，所以應(yīng)選用懸臂式自動(dòng)埋弧焊機(jī)，選用的埋弧焊機(jī)如圖 32 所示，為 MZ1000 型埋弧自動(dòng)焊機(jī)。 圖 32 MZ1000 型埋弧焊機(jī) 壓力容器的焊接必須借用一些焊接變位 機(jī)械，這類機(jī)械裝置以改變焊機(jī)所處位置為主要任務(wù)。為了適應(yīng)在各種情況的焊接需要，其類型也是多種多樣的。但其共同的特征是：具有可以升降和水平收縮的橫臂或平臺、立柱回轉(zhuǎn)、臺車可以移動(dòng)等，也有不帶臺車而僅使平臺或橫臂繞立柱回轉(zhuǎn)并沿之升降的。這里所選用的焊接操作機(jī)為平臺式操作機(jī)，如圖 33 所示。 焊絲 [5]和焊劑是埋弧焊的消耗材料，從普通碳素鋼到高級鎳合金等多種金屬材料的焊接都可以選擇焊絲和焊劑配合進(jìn)行埋弧焊接。二者直接參與焊接過程的冶金反應(yīng)，因而它們的化學(xué)成分和物理性能不僅影響埋弧焊的穩(wěn)定性，焊接接頭性能和質(zhì)量，同 時(shí)還影響著焊接生產(chǎn)率，因 8 此根據(jù)焊縫金屬要求，正確選用焊絲和焊劑是埋弧焊技術(shù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。這里選用的焊絲型號為 ER308 焊絲，選用的焊劑為 HJ260。 ER308 焊絲的化學(xué)成分和力學(xué)性能分別如表 33 和 34 所示。 圖 33 焊接平臺式操作機(jī) 表 33 ER308 焊絲化學(xué)成分 化學(xué)成分 C Mn Si Cr Ni 質(zhì)量分?jǐn)?shù)， % 表 34 ER308 焊絲力學(xué)性能 屈服強(qiáng)度 σs,% 抗拉強(qiáng)度 σb,% 伸長率 δ,% 450 600 41 焊接工藝 焊接參數(shù)選擇 焊條直徑的選擇：為提高生產(chǎn)效率 ，盡可能地選用直徑較大的焊條。當(dāng)然，這還要看板厚和坡口角度及坡口大小，如果板材較薄或是坡口角度過小，用直徑大的焊條焊接容易燒穿，而且 用直徑過大的焊條焊接， 也 容 易造成未焊透或焊縫成形不良等缺陷 [6]。 所以焊條的選用要考慮到多方面的影響因素，不能只根據(jù)一方面選擇焊條。 焊條直徑與焊件厚度的關(guān)系如表 35所示。 9 表 35 焊條直徑與焊件厚度的關(guān)系 焊件厚度， mm ＜ 4 4~12 ﹥ 12 焊條直徑， mm 不超過焊件厚度 ~ ≥ 焊接電流 [7]的選擇：焊接電流是焊條電弧焊最重要的工藝參數(shù)。選擇焊接電流時(shí)，要考慮的因素很多，如焊條直徑，藥皮類型、工件厚度，接頭類型， 焊接位置，焊道層次等。但主要由焊條直徑