【導(dǎo)讀】進行材料選用與采購的相關(guān)培訓(xùn)，是為了正確選用、采購與使用船用材料，并進行合理的材料代用。船體結(jié)構(gòu)板材與骨架之間的填角焊焊縫尺寸由退審的焊接規(guī)格表決定。船體結(jié)構(gòu)對接焊和填角焊所使用的焊接材料和焊接工藝由認可的焊接工藝規(guī)程決定。依據(jù)CCS退審圖紙，所采購鋼板、型材與焊接材料持CCS證，采用CCS認可的焊接工藝與焊工，鋼材根據(jù)冶煉和軋制的不同分為：鑄鋼，鍛鋼，熱軋、冷軋和各種交貨狀態(tài)的板材和型材，還有含。碳量很高的生鐵。常見的機械類用鋼Q235，其強度等級與一般強度船用鋼相當(dāng)，因其硫、磷等雜質(zhì)含量大大超過船。相關(guān)規(guī)范要求的理化試驗，不能替代船用碳素鋼作船體結(jié)構(gòu)鋼用。船體結(jié)構(gòu)鋼，一般指在常溫下有較好的可焊性，無須焊前預(yù)熱和焊后保溫(250~紋，使工件報廢。采購人員在購買鋼材時，其鋼材種類必須遵照定貨明細表，材料代用必須得到技術(shù)主管認可，技術(shù)。主管須填寫相關(guān)記錄，并報驗船師備查。

　　

【正文】 化學(xué)成分的范圍如下 C 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ≤% 、 Si≤% 、 Mn≤% 、 Cu≤% 、 Ni≤% 、 Cr≤% 、 Mo≤% 、 V≤%和 B≤% 。 12 試述低合金高強鋼的焊接性。 強度級別較低的低合金高強鋼，如 300～ 400MPa 級，由于鋼中合金元素含量較少，其焊接性良好，接近于低碳鋼。隨著鋼中合金元素的增加，強度級別提高，鋼的焊接性也逐漸變差，出現(xiàn)的主要問題是： ⑴ 熱影響區(qū)的淬硬傾向 含碳時較少、強度級別較低的鋼種，如 09Mn 09Mn2Si、 09MnV 鋼等，淬硬傾向很小。隨著強度級別的提高，淬硬傾向也開始加大，如 16Mn、 15MnV 鋼焊接時，快速度冷卻會導(dǎo)致在熱影響區(qū)出現(xiàn)馬氏體組織。 ⑵ 冷裂紋 低合金高強鋼焊接時，熱影響區(qū)的冷裂紋傾向加 大，并且這種冷裂紋往往具有延遲的性質(zhì)，危害性很大。例如，材料為 18MnMoNb 鋼壁厚 115mm 的一大型容器，由于預(yù)熱溫度不夠，焊后在熱影響區(qū)形成大量冷裂紋。 低合金高強鋼的定位焊縫很容易開裂，其原因是由于焊縫尺寸小、長度短、冷卻速度快，這種開裂屬于冷裂紋性質(zhì)。 ⑶ 熱裂紋 一般情況下，強度等級為 294～ 392MPa 的熱軋、正火鋼，熱裂傾向較小，但在厚壁壓力容器的高稀釋率焊道（如根部焊道或靠近坡口邊緣的多層埋弧焊焊道）中也會出現(xiàn)熱裂紋。電渣焊時，若母材的含碳量偏高并含鎳時，電渣焊縫中可能會出現(xiàn)呈八字形分布的熱 裂紋。 23 強度等級為 800～ 1176MPa 的中碳調(diào)質(zhì)鋼（如 30CrMnSiA 鋼），焊接時熱裂的敏感性較大。 ⑷ 粗晶區(qū)脆化 熱影響區(qū)中被加熱至 1100℃ 以上的粗晶區(qū)，當(dāng)焊接線能量過大時，粗晶區(qū)的晶粒將迅速長大或出現(xiàn)魏氏組織而使韌性下降，出現(xiàn)脆化段。 13 試述低合金高強鋼焊接時的主要工藝措施。 ⑴ 預(yù)熱 預(yù)熱是防止裂紋的有效措施，并且還有助于改善接頭性能。但預(yù)熱會惡化勞動條件，使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，過高的預(yù)熱溫度還會降低接頭韌性。因此，焊前是否需要預(yù)熱以及預(yù)熱溫度的確定應(yīng)根據(jù)鋼材的成分（碳當(dāng)量）、板厚、結(jié)構(gòu)形狀 、剛度大小以及環(huán)境溫度等決定。 ⑵ 焊接線能量的選擇 含碳低的熱軋鋼（ 09Mn 09MnNb 鋼等）以及含碳量偏下限的 16Mn 鋼焊接時，因為這些鋼的冷裂淬硬、脆化等傾向小，所以對焊接線能量沒有嚴(yán)格的限制。焊接含碳量偏高的 16Mn鋼時，為降低淬硬傾向，焊接線能量應(yīng)偏大一點。對于含 V、 Nb、 Ti 的鋼種，為降低熱影響區(qū)粗晶脆化所造成的不利影響，應(yīng)選擇較小的焊接線能量。如 15MnVN 鋼的焊接線能量應(yīng)控制在 40～ 45kJ/cm以下。 對于碳及合金元素含量較高而屈服點為 490MPa 的正火鋼（如 18MnMoNb 鋼等），因 淬硬傾向大，應(yīng)選擇較大的焊接線能量，但當(dāng)采用焊前預(yù)熱時，為了避免過熱傾向，可以適當(dāng)?shù)販p少線能量。 ⑶ 后熱及焊后熱處理 后熱是指焊接結(jié)束或焊完一條焊縫后，將焊件立即加熱至 150～ 250℃ 范圍內(nèi)，并保溫一段時間，使接頭中的氫擴散逸出，防止延遲裂紋產(chǎn)生。 對于厚壁容器、高剛性的焊接結(jié)構(gòu)以及一些在低溫、耐蝕條件下工作的構(gòu)件，焊后應(yīng)及時進行消除應(yīng)力的高溫回火，其目的是消除焊接殘余應(yīng)力，改善組織。 焊后立即進行高溫回火的焊件，無需再進行后熱處理。 14 低合金高強鋼焊接時，如何正確地選用焊接材料？ 總的原則是根據(jù)等 強度的要求，即熔敷金屬的強度等級應(yīng)與母材在同一檔次來選用焊接材料，具體選用，見表 7。 表 7 低合金高強鋼焊接材料的選用 焊劑 焊絲 焊劑 焊絲 09Mn2 09Mn2Si 09MnV 294 E43 HJ430 HJ431 SJ301 H08A H08MnA H10MnSi H08Mn2Si H08Mn2SiA 24 16Mn 16MnCu 14MnNb 343 E50 SJ501 薄板： H08A H08MnA HJ431 HJ360 H08MnMoA H08Mn2Si H08Mn2SiA YJ5021 YJ5023 YJ5064 HJ431 HJ430 SJ301 中板開坡口對接 開 I 形坡口對接 H08MnA H10Mn2 HJ350 厚板深坡口 H10Mn2 H08MnMoA 15MnV 15MnVCu 16MnNb 392 E50 E55 HJ430 HJ431 開 I 形坡口對接 H08MnA 中板開坡口對接 H10Mn2 H10MnSi HJ431 HJ360 H10MnMo H08Mn2MoVA H08Mn2Si H08Mn2SiA HJ250 HJ350 SJ101 厚板深坡口 H08MnMoA 25 15MnVN 15MnVNCu 15MnVTiRe 441 E55 E60 SJ431 H10Mn2 HJ431 HJ360 H10MnMo H08Mn2MoVA H08Mn2Si H08Mn2SiA HJ350 HJ250 SJ101 H08MnMoA H08Mn2MoA 18MnMoNb 14MnMoV 14MnMoVCu 490 E60 E70 HJ250 HJ350 SJ101 H08Mn2MoA H08Mn2MoVA H08Mn2NiMo HJ431 HJ360 H10Mn2MoA H10Mn2MoVA H10Mn2NiMoA H08Mn2SiMoA 15 試述 16Mn 鋼的焊接工藝。 16Mn 鋼屬于碳錳鋼，碳當(dāng)量為 %～ %，屈服點等于 343MPa（強度級別屬于 343MPa 級）。16Mn 鋼的合金含量較少，焊接性良好，焊前一般不必預(yù)熱。但由于 16Mn 鋼的淬硬傾向比低碳鋼稍大，所以在低溫下（如冬季露天作業(yè)）或在大剛性、大厚度結(jié)構(gòu)上焊接時 ，為防止出現(xiàn)冷裂紋，需采取預(yù)熱措施。不同板厚及不同環(huán)境溫度下 16Mn 鋼的預(yù)熱溫度，見表 8。 16Mn 鋼手弧焊時應(yīng)選用 E50 型焊條，如堿性焊條 E501 E5016，對于不重要的結(jié)構(gòu)，也可選用酸性焊條 E500 E5001。對厚度小、坡口窄的焊件，可選用 E431 E4316 焊條。 表 8 焊接 16Mn 鋼的預(yù)熱溫度 焊件厚度 `（ mm） 不同氣溫下的預(yù)熱溫度計（ ℃ ） 16 以上 16～ 24 25～ 40 不低于－ 10℃ 不預(yù)熱，－ 10℃ 以下預(yù)熱 100～150℃ 不低于－ 5℃ 不預(yù)熱，－ 5℃ 以下預(yù)熱 100～ 26 40 以上 150℃ 不低于 0℃ 不預(yù)熱， 0℃ 以下預(yù)熱 100～ 150℃ 均預(yù)熱 100～ 150℃ 16Mn 鋼埋弧焊時 H08MnA 焊絲配合焊劑 HJ431（開 I 形坡口對接）或 H10Mn2 焊絲配合焊劑 HJ431（中板開坡口對接），當(dāng)需焊接厚板深坡口焊縫時，應(yīng)選用 H08MnMoA 焊絲配合焊劑 HJ431。 16Mn 鋼是目前我國應(yīng)用最廣的低合金鋼，用于制造焊接結(jié)構(gòu)的 16Mn 鋼均為 16MnR 和 16Mng 鋼。 16 試述 18MnMoNb 鋼的焊接工藝。 18MnMoNb 鋼的屈服點等于 490MPa（屬于 490MPa 級鋼），由于碳及合金鋼 元素的含量都較高，所以淬火硬傾向及冷裂傾向均比 16Mn 鋼大。焊接工藝要點： 1）除電渣焊外，焊前對焊件應(yīng)采取預(yù)熱措施，預(yù)熱溫度控制在 150～ 180℃ 。對于剛度較大的接頭，預(yù)熱溫度應(yīng)提高至 180～ 230℃ 。焊后或中斷焊接時，應(yīng)立即進行 250～ 350℃ 的后熱處理。 2）焊接材料的選用，見表 7。 3）為保證接頭性能和質(zhì)量，應(yīng)適當(dāng)控制焊接線能量，如手弧焊時，焊接線能量應(yīng)控制在 24kJ/cm 以下；埋弧焊時，焊接線能量應(yīng)控制在 35kJ/cm 以下。但焊接線能量不能過小，否則焊接接頭易出現(xiàn)淬硬組織和降低韌性。同時，層間溫度 應(yīng)控制在預(yù)熱溫度和 300℃ 之間。 4）焊后應(yīng)進行熱處理。電渣焊接頭熱處理的方式是 900～ 980℃ 正火加 630～ 670℃ 回火。手弧焊及埋弧焊接頭進行消除焊接殘余應(yīng)力的高溫回火處理，回火溫度比一般鋼材回火溫度低 30℃ 左右。 17 試述低溫用鋼的焊接工藝。 工作溫度等于或低于－ 20℃ 的低碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼稱為低溫用鋼，其牌號及成分，見表 9。對低溫用鋼的主要要求是應(yīng)保證在使用溫度下具有足夠的塑性及抵抗脆性破壞的能力。 表 9 低溫容器用鋼的牌號及成分 鋼 號 化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（ %） C Mn Si V Ti 16MnDR ≤ ～ ～ ～ ～ 27 09MnTiCuREDR 09Mn2VDR 06MnNbDR ≤ ≤ ≤ ～ ～ ～ ≤ ～ ～ 鋼 號 化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（ %） Cu Nb RE S P ≤ 16MnDR 09MnTiCuREDR 09Mn2VDR 06MnNbDR ～ ～ (加入量 ) 低溫用鋼由于含碳量低 ,淬硬傾向和冷裂傾向小，所以焊接性良好。焊接時，為避免焊縫金屬及熱影響區(qū)形成粗晶組織而降低低溫韌性，要求采用小的焊接線能量，焊接電流不宜過大，宜用快速多道焊以減輕焊道過熱，并通過多層焊的重?zé)嶙饔眉毣Я?，多道焊時要控制層間溫度不得過高，如焊接06MnNbDR 低溫用鋼時，層間溫度不得大于 300℃ 。 焊接低溫用鋼的焊條，見表 10。 表 10 焊接 低溫用鋼焊條 焊 條 牌 號 焊條型號 主 要 用 途 J506G J507GR W707 W707Ni E5016G E5015G TW707Cu E5515C1 焊接－ 40℃ 工作的 16MnDR 鋼 焊接－ 70℃ 工作的 09Mn2V 及 09MnTiCuRe 鋼 焊接－ 70℃ 工作的低溫鋼及 %Ni 鋼 28 W907Ni W107Ni E5515C2 TW107Cu 焊接－ 90℃ 工作的 %Ni 鋼 焊接－ 100℃ 工作的 06MnNb、 06AINbCuN 及 %Ni 鋼 低溫用鋼焊后可進行消除應(yīng) 力熱處理，以降低焊接結(jié)構(gòu)的脆斷傾向。 18 試述珠光體耐熱鋼的焊接工藝。 高溫下具有足夠的強度和抗氧化性的鋼稱為耐熱鋼，以 Cr、 Mo 為主要合金元素的低合金耐熱鋼，基體組織是珠光體（或珠光體 +鐵素體）稱為珠光體耐熱鋼，常用鋼號有 15CrMo、 12CrMoV、 12Cr2MoWVTiB、14MnMov、 18MnMoNb、 13MnNiMoNb。 由于珠光體耐熱鋼中含有一定量的 Cr、 Mo 和其它一些合金元素，所以熱影響區(qū)會產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，低溫焊接或焊接剛性較大的結(jié)構(gòu)時，易形成冷裂紋。因此在焊接時應(yīng)采取以下幾項工 藝措施： ⑴ 預(yù)熱 預(yù)熱是焊接珠光體耐熱鋼的重要工藝措施。為了確保焊接質(zhì)量，不論在定位焊或正式施焊過程中，焊件都應(yīng)預(yù)熱并保持為 80～ 150℃ 用氬弧焊打底和 CO2氣體保護焊時，可以降低預(yù)熱溫度或不預(yù)熱。 ⑵ 焊后緩冷 焊后應(yīng)立即用石棉布覆蓋焊縫及熱影響區(qū)，使其緩慢冷卻。 ⑶ 焊后熱處理 焊后應(yīng)立即進行高溫回火，防止產(chǎn)生延遲裂紋、消除應(yīng)力和改善組織。焊后熱處理溫度應(yīng)避免在 350～ 500℃ 溫度區(qū)間內(nèi)進行，因珠光體耐熱鋼在該溫度區(qū)間內(nèi)有強烈的加火脆性現(xiàn)象。幾種常用珠光體耐熱鋼的焊后熱處理溫度見表 11。 表 11 珠 光體耐熱鋼焊后熱處理溫度 鋼 號 需熱處理厚度（ mm） 焊后高溫回火溫度（ ℃ ） 15CrMo 12Cr1MoV 20CrMo 12Cr2MoWVB 12Cr3MoVSiTiB ＞ 10 ＞ 6 任何厚度 任何厚度 任何厚度 680～ 700 720～ 760 720～ 760 760～ 780 740～ 780 19 珠光體耐熱鋼焊接時，如何正確地選用焊接材料？ 29 總的原則是根據(jù)化學(xué)成分的要求，即熔敷金屬的化學(xué)成分應(yīng)與母材相當(dāng)來選用焊接材料。具體選用，見表 12。 表 12 珠光體耐熱鋼焊接材料的選用 鋼 號 手 弧 焊 埋 弧 焊 氣體保護焊 焊條牌號 焊條型號 焊絲與焊劑匹配 焊絲牌號 15CrMo R307 E5515B2 H08CrMoA+IIJ350 H08CrMnSiMo 12CrMoV R317 E5515B2V H08CrMoV+HJ350 H08CrMnSiMoV Cr2Mo R407 E6015B3 H08Cr3MoMnA+hJ350 H08Cr 12CrMoWVTiB R347 E5515B3VWB H08Cr2MoWVNbB+HJ250 H08Cr2MnWVNbB