【導(dǎo)讀】焊接技術(shù)人員培訓(xùn)手冊(cè)。接工藝評(píng)定”與“焊工技能考試”7、焊接工藝評(píng)定的基本條件。JB4708－20xx《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》。GB50236－98《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》第4章。JGJ81-20xx《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》第5章。GB128-90《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》附錄一。ASME第IX卷《焊接與釬焊》。焊接工藝評(píng)定失敗，重新修改焊接工藝指導(dǎo)書(shū)，重復(fù)進(jìn)行上述程序。焊接工藝評(píng)定的有效版本及換版轉(zhuǎn)換。件，也是技術(shù)監(jiān)督部門(mén)和用戶代表審核施工企業(yè)質(zhì)保能力的主要依據(jù)之一。池過(guò)渡；同時(shí)藥皮放出氣體和形成熔渣，保護(hù)電弧及熔池免受空氣的有害作用。

　　

【正文】 45 ℃ ） 、 鋼 ASTM A333Gr3 （ 100 ℃ ）等。 ?中合金低碳馬 氏體型低溫鋼：合金元素含量大于 510%。組織與熱處理方法有關(guān)：淬火后的組織為低碳馬氏體；正火后的組織為低碳馬氏體、鐵素體及少量奧氏體；回火后的組織為含鎳鐵素體和少量富碳奧氏體。 ☆典型鋼種有 9Ni鋼：回火后的組織使 9Ni鋼在 196℃低溫下仍具有優(yōu)良的低溫韌性。 ?高合金奧氏體型低溫鋼：合金元素總含量大于 10%，組織為奧氏體，在 196～ 269℃的低溫下仍保持相當(dāng)高的韌性。 ■舉例： 1Cr18Ni9Ti等。 低溫鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性斷裂的必要 條件： （ 1）必須具備由外載荷及殘余內(nèi)應(yīng)力引起的一定應(yīng)力水平； （ 2）由結(jié)構(gòu)、材料、制造缺陷引起的缺口效應(yīng)，其中由焊接而引起的缺陷（幾何的或冶金的）往往是脆斷的裂源。 （ 3）設(shè)備和管道的工作溫度低于材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度 低合金低溫鋼的焊接特點(diǎn)： （ 1）不含鎳低溫鋼：由于其含碳量低、其他合金元素也不高，淬硬和冷裂傾向小，具有良好的焊接性。一般可不采用預(yù)熱，但應(yīng)避免在低溫下施焊。 （ 2）含鎳低溫鋼：由于添加了鎳，增大了鋼的淬硬性，但不顯著，冷裂傾向不大。當(dāng)板厚較大 或拘束較大時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)預(yù)熱。 ◇雖然鎳可能增大熱裂傾向，但是嚴(yán)格控制鋼及焊接材料中的 C、 S、 P 含量，以及采用合理的焊接工藝，增大焊縫成形系數(shù)，可以避免熱裂紋。 ★特別提醒：低溫下使用的焊接結(jié)構(gòu)易于發(fā)生脆性斷裂。所以保證焊縫和粗晶區(qū)的低溫韌性是低溫鋼焊接時(shí)的技術(shù)關(guān)鍵。 ■舉例： 9Ni鋼 的焊接特點(diǎn) （ 1）焊接接頭的低溫韌性問(wèn)題（ 包括焊縫金屬、熔合區(qū)和粗晶區(qū)）。 （ 2）焊接熱裂紋問(wèn)題， 尤其表現(xiàn) 為 弧坑裂紋。 （ 3）焊接冷裂紋問(wèn)題： 低氫條件下一般不會(huì)產(chǎn)生冷裂紋。但 高氫下也有一定冷裂敏感性。 （ 4）焊接時(shí)電弧的磁偏吹問(wèn)題： 9Ni鋼系鐵磁性鋼，焊接時(shí)易發(fā)生電弧的磁偏吹，造成夾渣、未熔合等焊接缺陷的產(chǎn)生 。 ◆焊接磁偏吹的消除及控制措施： ◇采用永久磁鐵平衡法來(lái)消除焊接磁偏吹的影響。在坡口焊縫的背側(cè)移動(dòng)永久磁鐵，并用特斯拉計(jì)監(jiān)測(cè)，可以保證焊縫內(nèi)的剩磁接近于零。 ◇采用交流焊接電源，由于電流方向的高頻率變換（每秒 100 次），磁場(chǎng)不會(huì)造成電弧偏吹。 ◇ 避免使用大電流的碳弧氣刨清根，而改用砂輪打磨。 低溫鋼焊接接頭的低溫韌性保證措施： （ 1）從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分考慮焊透，避免結(jié)構(gòu)不良而引起的人為缺陷。 （ 2）正確選擇焊材，保證焊縫足夠的沖擊韌性水平。 （ 3）正確制定焊接工藝，控制焊接線能量：采取小電流、快焊速、控制多層焊的層間溫度等措施。 （ 4）避免工藝缺陷：防止焊接接頭產(chǎn)生各種應(yīng)力集中源。 ●采用錘擊工件等強(qiáng)制手段進(jìn)行組裝會(huì)增加殘余應(yīng)力，易導(dǎo)致發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂破壞。所以規(guī)定低溫鋼在組裝過(guò)程中不允許采用錘擊等強(qiáng)制手 段進(jìn)行組裝。 ●因?yàn)槿笨谛?yīng)往往是脆斷的裂源，所以不允許在受壓元件上刻劃或敲打材料標(biāo)記和焊工鋼印等導(dǎo)致產(chǎn)生缺口效應(yīng)的劃痕。 ●焊件表面的電弧擦傷是應(yīng)力集中源，所以規(guī)定焊接時(shí)不得在焊件表面引弧、收弧和試驗(yàn)電流，嚴(yán)禁有電弧擦傷。 ●對(duì)低溫鋼焊接實(shí)行表面退火焊道，對(duì)改善焊接接頭的韌性有相當(dāng)有利的作用。這種表面退火焊道通?？梢杂面u極氬弧焊不填焊絲表面重熔來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ◇為了消除表面層的柱狀組織，也可以最后多焊一層退火焊道，再把退火焊道加工掉。 （ 5）焊后消除應(yīng)力熱處理可以降低低溫鋼焊接產(chǎn)品的脆斷危險(xiǎn)性。 低合金低溫鋼的焊條選用要點(diǎn)： 低溫鋼焊接的主要矛盾是保證接頭的低溫韌性要求，防止接頭在使用過(guò)程中產(chǎn)生脆性斷裂，其強(qiáng)度通常均能滿足要求。故應(yīng)按以下原則選用與母材的使用溫度相適應(yīng)的焊條： （ 1）當(dāng)?shù)蜏劁摻Y(jié)構(gòu)的使用條件在 45℃以上時(shí)，可選用低溫韌性好的 TiB 系或高韌性普通低合金鋼焊條。如 W50 J507RH。 （ 2）使用條件在 60℃以下的低溫鋼，一般均采用含鎳的低溫鋼焊條。如 W60 W707Ni等。 （ 3）在 100℃左右使用的低溫鋼，通常均使用含 或更高含鎳量并含一定量鉬的低溫鋼焊條。 如 W907Ni。 （ 4）對(duì)于 9Ni 鋼的焊接，常用的焊接材料有三種，即：含 Ni 約 60%以上的 Inconel型、含 Ni約 40%的 FeNi基型、含 Ni13%Cr16%的奧氏體不銹鋼改進(jìn)型。 如： 如 ENiCrFe2 、 ENiCrFe4 、 ENiCrMo6 等焊條 。 ★ JB/T470920xx 規(guī)定：用于焊接低溫鋼的鎳鋼焊條的焊縫金屬夏比 V 型缺 口沖擊吸收功在相應(yīng)低溫時(shí)應(yīng)不小于 34J。 ★低溫鋼焊條藥皮一般均采用低氫型。 （四）鉻鉬珠光體耐熱鋼的焊條選用 對(duì)耐熱鋼的認(rèn)識(shí)： 在高溫下能夠保持化學(xué)穩(wěn)定性（耐腐蝕、不起皮）叫做熱穩(wěn)定性；在高溫下具有足夠的強(qiáng)度叫做熱強(qiáng)性。具有熱穩(wěn)定性和熱強(qiáng)性的鋼稱為耐熱鋼。 ●耐熱鋼的分類： （ 1）低合金耐熱鋼： 合金元素總含量 5%以下。供貨狀態(tài)為退火、或正火 +回火。組織主要為珠光體 +鐵素體，所以也稱珠光體耐熱鋼。以 Cr、 Mo 為主要元素的 珠光體耐熱鋼稱為鉻鉬珠光體耐熱鋼。 ■如： 12CrMo、 15CrMo、 12Cr1MoV等。 （ 2）中合金耐熱鋼： 合金元素總含量 612%，以 Cr 為主，含 %。供貨狀態(tài)主要為退火、或正火 +回火。也有以調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨。退火狀態(tài)下的組織為鐵素體 +碳化物；正火 +回火狀態(tài)下的組織為鐵素體 +貝氏體。合金元素總含量大于 10%以上的耐熱鋼組織為馬氏體。 ■如： 、 、 9Cr1MoV等。 （ 3）高合金耐熱鋼： 合金元素總含量大于 13%，以 Cr 或 CrNi為主。組織為馬氏體、鐵素體和奧氏體三種。 ■如 0Cr13Al（鐵素體）、 1Cr13（馬氏體）、 1Cr18Ni9Ti（奧氏體）。 ●耐熱鋼的高溫性能： （ 1）抗蠕變性能。 蠕變：金屬在一定溫度和一定應(yīng)力作用下隨著時(shí)間的增加，慢慢發(fā)生塑性變形的現(xiàn)象 碳鋼工作溫度超過(guò) 300350℃，合金鋼的工作溫度高于 400 ℃，都會(huì)發(fā)生蠕變。 （ 2）高溫持久強(qiáng)度：金屬材料在高溫、長(zhǎng)期應(yīng)力作用下抵抗斷裂的能力。 （ 3）蠕變脆性（鋼的持久塑性）：在溫度、應(yīng)力和時(shí)間三者聯(lián)合作用下所產(chǎn)生的脆性傾向。 （ 4）高溫抗氧化能力。 對(duì)耐熱鋼焊接接頭性能的基本要求： （ 1）接頭的等強(qiáng)度和等塑性：不僅要有與母材基本相等的常溫和高溫短時(shí)強(qiáng)度，而且更重要的應(yīng)具有與母材相當(dāng)?shù)母邷爻志脧?qiáng)度，同時(shí)還應(yīng)具有與母材相近的塑性變形能力。 （ 2）接頭的抗氫性和抗氧化性：具有與母材基本相同的抗氫性和抗高溫氧化性。為此要求焊縫金屬的合金成分應(yīng)與母材基本相同。 （ 3）接頭的組織穩(wěn)定性：要求接頭各區(qū)的組織不應(yīng)產(chǎn)生明顯的變化及由此引起的脆變或軟化。 （ 4）接頭的抗脆斷性：焊接接頭應(yīng)能承受 ，和高溫高壓設(shè)備投運(yùn)或檢修后的冷起動(dòng)過(guò)程。 （ 5）低合金耐熱鋼接頭的物理均一性：低合金耐熱鋼焊接接頭具有與母材基本相同的物理性能，防止接頭材料的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率的差別造成過(guò)大的熱應(yīng)力，對(duì)接頭的提前失效產(chǎn)生不利影響。 ★奧氏體耐熱鋼與奧氏體不銹鋼具有基本相 同的焊接特點(diǎn)，其焊條選用原則將在后面的奧氏體不銹鋼一章中一并介紹。 鉻鉬珠光體耐熱鋼的焊接特點(diǎn)： ●鉻鉬珠光體耐熱鋼的基本合金元素是 Cr 和 Mo，有的還含有 V、 W、 Si、 Ti、 B 等。 ●焊接時(shí)存在的主要問(wèn)題是： （ 1）熱影響區(qū)的脆化（淬硬性）：在冷卻速度較大的情況下，接近熔合線的粗晶區(qū)容易形成淬硬的馬氏體組織。主要合金元素 Cr 和 Mo 能顯著地提高鋼的淬硬性。 ?雖然多層焊的接頭性能比單層焊好得多，但緊靠熔合線的熱影響區(qū)仍是最薄弱的環(huán)節(jié)。 ★防止措施： ◇通過(guò)預(yù)熱盡可能提高焊接加熱速度； ◇ 適中的焊接線能量。 （ 2）焊縫和熱影響區(qū)的軟化：冷卻速度過(guò)慢，使接頭在 AC1 附近的停留時(shí)間增長(zhǎng)，而出現(xiàn) “軟化區(qū) ”，沖擊韌性下降，引起斷裂。 ★防止措施： ◇盡量減小焊接線能量； ◇控制預(yù)熱溫度不宜過(guò)高。 （ 3）冷裂紋：一般發(fā)生在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)內(nèi)。當(dāng)焊縫強(qiáng)度和氫含量較高時(shí)也會(huì)發(fā)生在焊縫內(nèi)。 ★防止措施：同低合金結(jié)構(gòu)鋼。 （ 4）回火脆 性：鉻鉬鋼及其焊接接頭在 370565℃溫度區(qū)間長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生漸進(jìn)的脆變現(xiàn)象。以 鋼為典型。 ★防止措施： ◇降低焊縫金屬中的 O、 Si和 P 含量； ◇控制線能量（ 43kJ/cm 以下）。 （ 5）再熱裂紋：在焊接之后再次處于高溫（如焊后熱處理）下產(chǎn)生的裂紋。容易發(fā)生在鉬鋼、鉻鉬鋼及鉻鉬釩鋼等珠光體耐熱鋼的焊接接頭上（多數(shù)在粗晶區(qū)，少數(shù)在焊縫金屬中）。 ?再熱裂紋的主要影響因素： ◇化學(xué)成分： Cr、 Mo、 V是碳化物的形成元素，會(huì)有析出強(qiáng)化作用，增加鋼的再熱裂紋敏感性。 ◇焊接殘余應(yīng)力：再熱裂紋發(fā)生在高焊接殘余應(yīng)力的部位。焊接接頭中的咬邊、根部未焊透等處是產(chǎn)生再熱裂紋的裂源。 ◇焊后熱處理?xiàng)l件：加熱溫度是該鋼種的再熱裂紋最敏感溫度，此時(shí)保溫時(shí)間越長(zhǎng)越不利。加熱速度較慢時(shí)容易發(fā)生再熱裂紋。 ★再熱裂紋的防止措施： ◇合理設(shè)計(jì)接頭形式，降低接頭的拘束度。 ◇正確選用焊接材料： ①采用強(qiáng)度較低的焊縫金 屬，以提高其塑性變形能力，可減輕近縫區(qū)塑性應(yīng)變集中程度； ②也可僅在焊縫表層用低強(qiáng)高塑性焊條蓋面。 ★注意：上述兩點(diǎn)都必須服從設(shè)計(jì)強(qiáng)度允許的范圍。 ◇控制焊接工藝： ①堆焊隔離層；☆控制適宜的線能量； ②適當(dāng)預(yù)熱和提高層間溫度； ③采用回火焊道（焊趾覆層或 TIG 重熔）有助于細(xì)化晶粒，減小應(yīng)力集中； ④調(diào)整施焊方式減少焊接應(yīng)力（焊接順序、分段退焊等）； ⑤焊后對(duì)焊縫的加強(qiáng)高和焊趾部位 打磨呈圓滑過(guò)渡，減小應(yīng)力集中程度； ⑥有條件時(shí)可采用熱輸入量小、熱影響區(qū)窄、焊縫金屬含氫量低的焊接方法（如窄間隙焊、熔化極氣體保護(hù)焊等）。 ◇正確選擇熱處理工藝： ①采用低溫焊后熱處理及高加熱速度（如 CrMoV鋼可提高 500720℃區(qū)間最終回火的加熱速度為 400460 ℃ /h）； ②盡量縮短在敏感溫度區(qū)間的保溫時(shí)間； ③采用中間分段消除應(yīng)力熱處理（如 CrMoV鋼 480500 ℃ 1h） ； ④完全正 火處理； ⑤錘擊焊縫表層。 鉻鉬珠光體耐熱鋼的焊條選用要點(diǎn)： ☆從合金元素過(guò)渡方式看，絕大多數(shù)低合金耐熱鋼焊條的主要合金成分都是由藥皮來(lái)過(guò)渡的。 （ 1）一般可按鋼種和構(gòu)件的工作溫度來(lái)選用，以保證接頭的高溫性能。通常選用熔敷金屬化學(xué)成分和力學(xué)性能與母材相同或接近的焊條。 ★ JB/T470920xx規(guī)定：低合金耐熱鋼的焊縫金屬除應(yīng)保證力學(xué)性能、抗拉強(qiáng)度不應(yīng)超過(guò)母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上限值加 30MPa 外，還應(yīng)保證化學(xué)成分。 （ 2）如焊 件焊后需經(jīng)退火、正火或熱成形，則應(yīng)選用合金成分和強(qiáng)度級(jí)別較高的焊條。 （ 3）對(duì)于有沖擊韌性要求的焊件，一般情況選用的焊條其焊縫金屬常溫沖擊值應(yīng)不低于相應(yīng)母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下限值； ★壓力容器焊接的鉻鉬鋼焊條應(yīng)符合 JB/T474720xx《壓力容器用鋼焊條訂貨技術(shù)條件》