【正文】 感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗崔高潮同學(xué)，和他在一起討論、研究使我受益非淺。正確的選擇熱處理溫度和保溫時(shí)間，是保證焊縫獲得良好機(jī)械性能的關(guān)鍵。如果缺陷范圍大，則應(yīng)采用原材料、原工藝進(jìn)行打磨修補(bǔ)；如果缺陷范圍小，則可采用鎳基焊接材料進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后，可不再進(jìn)行焊后熱處理。對(duì)某些要求耐腐蝕的構(gòu)件要進(jìn)行抗腐蝕性試驗(yàn)。 常用的有焊縫和接頭拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)和硬度試驗(yàn)等，測(cè)定焊縫和接頭的強(qiáng)度、塑性、韌性和硬度等。此外，無(wú)損探傷方法中還有聲發(fā)射檢測(cè)、中子探傷、全息探傷和液晶探傷等。 常用的有射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、滲透探傷等。 裝配質(zhì)量是決定焊接質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，焊件裝配檢查包括：零件位置、焊縫位置、坡口形狀和尺寸、坡口的清理質(zhì)量、裝配工藝(錯(cuò)邊量、預(yù)熱、裝配順序、定位焊縫質(zhì)量、裝配件材質(zhì))等。對(duì)干焊條，首先檢查其外表質(zhì)量，然后檢驗(yàn)其熔教金屬化學(xué)成分和力學(xué)性能是否符合要求，焊接性能是否合格。對(duì)于被焊金屬，根據(jù)金屬材料的型號(hào)、出廠質(zhì)量檢驗(yàn)證明書加以鑒定，同時(shí)還須作外部檢驗(yàn)和抽樣復(fù)核，以檢查在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的外部缺陷和防止型號(hào)差錯(cuò)。為了保證金屬焊接結(jié)構(gòu)質(zhì)量所采取的檢驗(yàn)措施。，促使焊接技術(shù)的更廣泛應(yīng)用。并在使用過(guò)程中不斷進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使焊接產(chǎn)品能在規(guī)定的使用條件下和預(yù)期的使用壽命內(nèi)，焊接接頭都不會(huì)發(fā)生破損，避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生，這是實(shí)施焊接檢驗(yàn)的根本目的。隨著鍋爐、壓壓力容器、化工機(jī)械、海洋構(gòu)造物、航空航天器和原子能工程等向高參數(shù)及大型化方向發(fā)展，工作條件日益苛刻、復(fù)雜。焊件升溫期間，加熱區(qū)內(nèi)任意長(zhǎng)度為5O00mm內(nèi)的溫差不得大于120℃，焊件保溫期間，加熱區(qū)內(nèi)最高與最低溫差不得大于65℃。 根據(jù)焊接性試驗(yàn)方法按GB/—1984《焊接性試驗(yàn) 斜Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)方法》的規(guī)定進(jìn)行，試板尺寸：按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行坡口加工)試板加工為X的坡口。④焊接接頭見焊接工藝卡。 16MnR與20MnMoNb的焊接工藝評(píng)定本課題主要研究的是16MnR與20MnMoNb鋼的焊接工藝評(píng)定。 焊接工藝評(píng)定的一般過(guò)程 由具有一定專業(yè)知識(shí)和有相當(dāng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的焊接工藝人員，根據(jù)鋼材的焊接性能實(shí)驗(yàn)，結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)、制造工藝條件來(lái)擬訂焊接工藝指導(dǎo)書。焊接工藝評(píng)定的主要內(nèi)容是按準(zhǔn)備采用的焊接工藝，在接近實(shí)際生產(chǎn)的條件下焊制模擬產(chǎn)品接頭的試板，并從焊成的試板中按產(chǎn)品的技術(shù)條件截取拉力、彎曲和沖擊韌性試樣。焊道名稱填充金屬焊材直徑焊接電流電弧電壓/V焊接速度/cm/min極性 /A打底H08Mn2SiA直流反接110～13020～2510～15填充J507直流反接150～18022～2610～15蓋面J507直流反接150～18022～2610～15試樣號(hào)1 2結(jié)論拉伸試驗(yàn)σb/MPa583 596 合格斷裂位置母材 母材合格彎曲試驗(yàn) 側(cè)彎均未見超標(biāo)缺陷合格缺口位置焊縫16MnR側(cè)20MnMoNb側(cè)Akv/J（20）℃113122114147200192174188215平均值1161801924 焊接工藝評(píng)定 焊接工藝評(píng)定的意義、目的在焊接結(jié)構(gòu)制造工藝擬訂好，焊縫施焊前要進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，這是從焊接工藝角度保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施，使制造出來(lái)的接頭滿足所要求的性能。焊縫外觀成形美觀，RT檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，焊縫無(wú)缺陷，符合評(píng)定等級(jí)I級(jí)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。溫差采用紅外線測(cè)溫儀監(jiān)控。10℃。預(yù)熱溫度受母材強(qiáng)度、焊條類型、坡口形式、環(huán)境溫度等因素的影響，并可利用其中有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行初步估算。組對(duì)時(shí)20MnMoNb與16MnR的錯(cuò)口量應(yīng)小于2mm。電焊條烘干溫度350％，烘干1小時(shí)。選擇焊接材料時(shí)，應(yīng)保證焊縫金屬的強(qiáng)度、韌性和塑性等性能符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。由于熔渣可降低接頭冷卻速度，故某些高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、:1由于埋弧焊是依靠顆粒狀焊劑堆積形成保護(hù)條件，因此主要適用于水平焊縫。與手弧焊相比，其最大的優(yōu)點(diǎn)是焊縫質(zhì)量好，焊接速度高。焊接時(shí)，在焊接區(qū)的上面覆蓋一層顆粒狀焊劑，電弧在焊劑層下燃燒，將焊絲端部和局部母材熔化形成焊縫。它利用焊條于焊件之間建立起來(lái)的穩(wěn)定燃燒的電弧，使焊條和焊件熔化，從而獲得牢固的焊接接頭。20MnMoNb鋼強(qiáng)度大，大鍛件及厚鋼板氫脆敏感性強(qiáng)，有一定的淬硬傾向，其Ce=，如果焊接工藝不當(dāng)，會(huì)使基本金屬的焊接熱循環(huán)惡化，在熱影響區(qū)產(chǎn)生淬硬組織，加上內(nèi)應(yīng)力的存在，很容易在熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋。3 焊接工藝的擬定計(jì)算碳當(dāng)量是確定鋼材焊接性的一種方法。 消除應(yīng)力裂紋低碳鋼中大都含有Cr、Mo、V、Nb、Ti、B等提高消除應(yīng)力裂紋敏感性的元素，其中作用最大的是V，其次是Mo，因而二者共存時(shí)情況最嚴(yán)重。而且這類鋼的Ms點(diǎn)比較高，如果在Ms點(diǎn)附近的冷速比較低，Ms點(diǎn)后就形成一次“自回火”過(guò)程，使韌性得到改善， 而且避免產(chǎn)生冷裂紋。熔池?cái)嗝嫘螤钆c焊接方法，焊接參數(shù)有關(guān)。 幾種易發(fā)生液化裂紋的低碳調(diào)質(zhì)鋼成分w（%）類別牌號(hào)CMnSiCrNiMoVNb鍛件14Cr2Ni4MoV～～～～～～鋼板10CrNi4 MoV～～～～～～～－鋼板12Ni3Cr MoV～～～～～～Ti除了化學(xué)成分外，工藝因素的作用也很重要，其中首要因素是焊接線能量。一般認(rèn)為在200～400℃是最為明顯，消除應(yīng)變脆化的有效措施是進(jìn)行焊后熱處理，經(jīng)600℃左右的消除應(yīng)力退火后，材料的韌性可恢復(fù)到原來(lái)的水平。其實(shí)質(zhì)是由于焊接熱源的高溫作用，使母材焊前的正火效果消失的結(jié)果。 過(guò)熱區(qū)的加熱溫度在1200℃～固相溫度范圍內(nèi)，高的加熱溫度造成奧氏體晶粒嚴(yán)重粗化及難熔質(zhì)點(diǎn)（氮化物、碳化物）溶入固溶體，在這些都將明顯影響過(guò)熱區(qū)的性能?？梢跃徍秃缚p根部的應(yīng)力分布并減小應(yīng)力集中。這種片狀?yuàn)A雜物的存在，大大削弱鋼板在厚度方向的力學(xué)性能，特別是斷面收縮率（Ak）大大降低。一般認(rèn)為MoV鋼，特別是CrMoV鋼對(duì)消除應(yīng)力裂紋的敏感性最高，MoB鋼、CrV鋼也有一定的敏感性。防止消除應(yīng)力裂紋的措施：（1） 選用對(duì)消除應(yīng)力裂紋敏感性低的母材；（2） 選用低強(qiáng)高塑性的焊接材料；（3） 控制結(jié)構(gòu)剛性與焊接殘余應(yīng)力；（4） 工藝方面的措施； 1）預(yù)熱 預(yù)熱可減少馬氏體的冷卻速度，減少馬氏體裂紋的產(chǎn)生。 馬氏體含量與冷卻速度的關(guān)系及其對(duì)熱影響區(qū)冷率的影響RF—拘束度 消除應(yīng)力裂紋消除應(yīng)力裂紋又稱為再熱裂紋。（3）焊接接頭的拘束應(yīng)力 焊接接頭的拘束應(yīng)力包括接頭在焊接過(guò)程中因加熱不均勻所承受的熱應(yīng)力、相變力、結(jié)構(gòu)自身幾何因素所決定的內(nèi)應(yīng)力。 電弧氣氛中含氫量對(duì)焊道下裂紋率的影響 a）試件尺寸 b）裂紋率與氣氛中的含碳量（2） 鋼的淬透性 一般來(lái)說(shuō)鋼的淬硬傾向越大，則接頭中出現(xiàn)馬氏體的可能性越大越易產(chǎn)生冷裂紋。生成冷裂紋的三個(gè)基本因素如下：（1） 氫的影響 導(dǎo)致接頭產(chǎn)生冷裂紋的氫主要是擴(kuò)散氫。、硫和錳對(duì)結(jié)晶裂紋的影響曲線可知，為了防止結(jié)晶裂紋，應(yīng)在提高焊接錳量的同時(shí)降低碳、硫的含量。 20MnMoNb的焊接性分析鋼的焊接性主要取決于化學(xué)成分，鋼種元素對(duì)焊接性影響最大的是C，20MnMoNb屬于低合金高強(qiáng)化鋼，C及合金元素的含量比較高，故20MnMoNb的冷裂大，焊接性差。 Nb的影響鈮能細(xì)化晶粒和降低鋼的過(guò)熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度，但塑性和韌性有所下降。 Mo的影響鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力(長(zhǎng)期在高溫下受到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱蠕變)。 Mn的影響在煉鋼過(guò)程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，－%。－%的硅，強(qiáng)度可提高15－20%。碳量高還會(huì)降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場(chǎng)的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。合理選擇層狀撕裂敏感性小的鋼材、改善接頭形式以減輕鋼板Z向所承受的應(yīng)力應(yīng)變、在滿足產(chǎn)品使用要求的前提下選用強(qiáng)度級(jí)別低的焊接材料或采用預(yù)熱及降氫等措施，有利于防止層狀撕裂的發(fā)生。熔合區(qū)易于產(chǎn)生熱應(yīng)變脆化與此區(qū)域常存在缺口性質(zhì)的缺陷和不利組織有關(guān)。對(duì)于含碳量較少的熱軋鋼，應(yīng)選用較小的焊接線能量；對(duì)含碳量偏高的熱軋鋼，焊接線能量要適中；對(duì)于含碳、氮化物形成元素的正火鋼，應(yīng)選用較小的焊接線能量。寬而淺的焊縫使偏析物浮于焊縫表面，熱裂傾向小。故其抗熱裂性比普通低碳鋼要好些。熱裂紋的特征是沿晶界開裂，裂縫表面有明顯的氧化膜顏色，多數(shù)裂紋分布在焊縫中心，沿焊縫縱向呈不規(guī)則的鋸齒形，也可能近縫區(qū)出現(xiàn)橫向裂紋。這是因?yàn)槠浯阌矁A向大、板厚的剛性大、焊接接頭的殘余應(yīng)力也大，焊接接頭易得到淬硬組織。冷裂紋一般是在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生，有時(shí)甚至放置相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后才產(chǎn)生（稱延遲裂紋），冷裂紋產(chǎn)生的原因是：焊接接頭處產(chǎn)生淬硬組織、焊接接頭內(nèi)含氫量較多且殘余應(yīng)力較大。鋼板越厚、尺寸越大時(shí)，冷卻速度越大。但由于針狀鐵素體的形核機(jī)理目前看法仍不統(tǒng)一，有人提出TiN促進(jìn)針狀鐵素體形核，也有人認(rèn)為TiO比TiN更有效，還有的研究提出針狀鐵素體的形核與復(fù)合氧化物有關(guān)。16MnR焊縫金屬組織研究的重點(diǎn)是如何提高焊縫的韌性，近年來(lái)對(duì)其研究的突破性成果是發(fā)現(xiàn)了針狀鐵素體（AF），可以改善原始焊縫的低溫韌性。若鋼中加入足夠的氮化物形成元素，可以顯著降低熱應(yīng)變脆化傾向，消除熱應(yīng)力脆化的有效措施是焊后熱處理，經(jīng)600℃消應(yīng)力退火后，材料的韌性可恢復(fù)到原來(lái)的水平。綜上所述，正火鋼過(guò)熱區(qū)脆化，實(shí)質(zhì)上是由于焊接熱源的高溫作用，使母材焊前正火作用消失的結(jié)果。1) 過(guò)熱區(qū)脆化過(guò)熱區(qū)加熱溫度在1200℃—固相線溫度范圍內(nèi)，比較高的加熱溫度造成奧氏體晶粒的嚴(yán)重粗化及難溶質(zhì)點(diǎn)溶入固溶體，這些都將明顯影響過(guò)熱區(qū)的性能。高效的氣體保護(hù)對(duì)焊接冷裂具有比較好的作用。 焊接裂紋傾向由于焊接冷裂紋對(duì)高強(qiáng)度鋼的焊接結(jié)構(gòu)有嚴(yán)重的危害，近年來(lái)世界各國(guó)對(duì)高強(qiáng)度鋼的焊接冷裂紋進(jìn)行了大量的研究。因此，單純以焊接熱影響區(qū)的硬度或高強(qiáng)度合金綱的碳當(dāng)量來(lái)評(píng)價(jià)焊接裂紋出現(xiàn)的可能性，就往往不能作出正確的判斷。一般情況下，材料的硬度越高，則焊接熱影響區(qū)的硬度也越高，特別是對(duì)于那些加入各種合金元素提高材料強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)鋼，表現(xiàn)更為明顯。若鋼的淬透性過(guò)高，在熱影響區(qū)內(nèi)必然有馬氏體形成，而且近熔合線處的晶粒也將非常粗大，鋼的熱影響區(qū)就有發(fā)生脆裂的危險(xiǎn)；若碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高時(shí)，它一方面使鋼的淬透性提高，另一方面使形成的馬氏體更脆，更硬，在熱影響區(qū)中遠(yuǎn)離熔合線的部分，其綜合機(jī)械性能也會(huì)大大降低。焊接的問(wèn)題主要來(lái)自兩個(gè)方面：焊接裂紋和熱影響區(qū)母材性能的下降。根據(jù)熱影響區(qū)的組織狀態(tài)不同，其組織可以分為粗晶區(qū)、細(xì)晶區(qū)、不完全重結(jié)晶區(qū)和結(jié)晶區(qū)。普通低合金CMn鋼的鐵素體晶粒尺寸1520微米，CMnAl鋼的正火約為10微米左右，CMnNbAl正火鋼約為5微米左右。強(qiáng)度越高，屈強(qiáng)比越大。16MnR具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性、韌性和耐磨性，采用不同的合金成分和熱處理工藝，可以獲得不同性能的鋼。因此，為了保證良好的力學(xué)性能和焊接性，％。因此，為了充分發(fā)揮氮作為合金元素的作用，鋼中必須同時(shí)加入