【正文】 在焊道的。但隨著板的寬度增加，則彎曲變形的傾向變小，橫向殘余應力的數值也變小。 （ 1） 焊縫的縱向收縮引起的橫向殘余應力主，假使沿焊縫軸線把已經對焊好的兩板分開，每塊板將會出現如圖 10－ 6ａ所示的變形。由此可見，焊縫交叉處所受的應力是相當大的。對接的兩板是等寬時，則產生的縱向應力分布與焊縫位置是對稱的：板寬不等時，則縱向應力分布也不對稱。 （一） 對接接頭中的殘余應力 圖 10－ 4 所示為中厚度鋼板對接焊后產生平行于焊縫軸線的縱向殘余應力。 一、 接變形的種類 鋼板焊后，沿焊縫長度和寬度方向上都比原來尺寸縮短了，鋼板的縮短是由于焊縫的縱向收縮和橫向收縮造成的， 由于焊縫截面形狀上下不對稱，使得焊縫橫向收縮上下不均勻而引起， 焊縫的位置在構件上布置不對稱時產生，如丁字型梁的焊縫位于中心線下部，焊后由于焊縫縱向縮短而引起彎曲變形， 主要出現在 6－ 8 毫米以下的薄板中，焊縫縱向收縮對薄板邊緣造成的壓應力而引起， 中國最大的管理資源中心 第 25 頁 共 34 頁 裝配質量不好，工件放置不當，焊接順序和焊接方向不合理，焊縫的縱向或橫向縮短而引起 . 可見，焊縫的縱收縮及橫向收縮是引起各種變形的根本原因，同時變形與焊縫在結構上的位置、焊接順序及焊接方法等因素有關。所謂局部變形是摷這種變形僅發(fā)生在焊接結構的某一局部 ，例如角變形，波浪形；所謂整仨變形是指焊接時產生遍及整個結構的變形，例如撓度和扭曲。 在焊接過程中多種因素影響著應力與變形的變化，如焊接方法、焊接速度、焊件的裝配間隙、對口質量、焊件的自重等，特別是裝配順序對焊接變形與應力有較大的影響。 四、 焊件的剛性 焊件的剛性本身就限止了焊件在焊接過程中的變形，所以剛性不同的焊接結構，焊后變形的大小不同。所以，金屬冷卻下來時要發(fā)生 中國最大的管理資源中心 第 24 頁 共 34 頁 體積的變化。 三、 金屬組織的變化 金屬加熱到很高溫度并隨后冷卻下來，金屬軟件部組織要發(fā)生變化。例如焊接 V型坡口對接接頭時，焊縫上部寬，熔化金屬多，收縮量大。焊接后，在焊縫以及焊縫附近金屬受拉應力，離焊縫較遠處的金屬受壓應力。同樣道理，縮短時也受到原來未加熱部分金屬的約束，其結果使整塊鋼板產生向下彎曲變形；同時堆焊處金屬受到拉伸應力。因此堆焊的金屬在壓縮應力作用下產生塑性變形。當溫度繼續(xù)升高時，壓縮應力繼續(xù) 增加。 實際上鋼板是一整體，受熱部分金屬要受到下面未受熱部分金屬的約束，不能自由伸長。 設有一塊鋼板，沿邊緣進行椎焊。 一節(jié)、 焊接應力和變形的產生 產 生焊接應力和變形找原因很多，下面分析一下其中的主要原因。將顯 中國最大的管理資源中心 第 23 頁 共 34 頁 著減少陰極霧化作用，妨礙表面氧化膜的去除，消除直流分量的方法很多，有串聯直流電源法；串聯可變電阻法；接入可變直流磁化電抗器法；串聯二極管和串聯電容器法等。相當于半波相對稱的交流電和直流電合成的結果，即稱為局部整 流作用。 （ 2） 局部整流作 當鎢析為負時，強烈發(fā)射電子，電弧電壓較低，電流較大?，F有的焊接設備多采用脈沖穩(wěn)弧方法，安全可靠，結構簡單。但空載電壓過高，不安全，所以不能依靠提高空載電壓來達到穩(wěn)定電弧，只有采取穩(wěn)弧措施。當鎢極極性變換由正到負時，電弧焊接重新引燃時即 能完成：而當由負到正時，電弧就有保持熄滅的傾向。 在用交流電源時有兩個問題需要解決： （ 1） 電弧不穩(wěn)定 當電流過零時，電弧要熄滅一次。 3． 交流電源 交流的極性是交變的，因此其一方面能獲得陰極霧化作用；又不至鎢極過熱而大量損耗。焊接時電子 從焊件向鎢極沖擊，使鎢極溫度升高，損耗增大，電弧不穩(wěn)；而焊件溫度則較低，熔池較淺。鎢極允許通過較大的電流，適用于氬弧焊打底和銅、不銹鋼、碳鋼的焊接。 1． 直流正接 即鎢極接負，焊件接正。 二．焊接設備 手工鎢極氬弧焊機具有陡降外特性，常用定型產品有 NSA300、NSA500、 NSA500 NSA4300 等。 第八章氣體保護焊 一節(jié)． 手工鎢極氬弧焊 1． 氬氣是最穩(wěn)定的惰性氣體之一，比空氣重，焊接時能在電弧周圍形成一圈穩(wěn)定所流層，防止空氣進入焊接區(qū)域，保護效果良好，熔池中氮、氧含時極微。 如 1Cr18Ni9Ti 鋼與低碳鋼的焊接，假設焊接時，母材熔化量相等，焊縫金屬的熔合比為 30— 40%，選用三種焊條（奧 10奧 30奧 407），所得到的焊縫組織為：用奧 102 焊條所含合金含量不足，焊縫組織為奧氏體加馬氏體，不宜采用；用奧 307，焊縫組織為奧金黃色體加少量鐵素體，抗裂性和機械性能均較好，可以選用；用奧 407，焊縫組織為單相奧氏體，雖可選用，但焊縫搞裂性不佳，也不太經濟。 2． 不同組織的異種鋼接頭焊條、預熱溫度和回火溫度的選擇 珠光體（馬氏體）與奧氏體鋼的接頭，焊接珠光體（馬氏體鋼）與奧氏體鋼時，必須采用奧氏體鋼焊條。 根據焊接時淬火接頭金屬塑性的回復情況，最好選取接近合金元素含量較高的鋼所推薦的回火溫度。當被焊鋼材合金元素的含量差異較大時，可以選用兩者中間含量的焊條。另外，還可采用過渡接頭的辦法，以緩和熱應力的影響，這些措施對異種鋼接頭來說，和焊條選擇一樣重要，應給予注意。 3． 異種鋼接頭的熱應力 為了避免熱應力引起接頭的破壞，提出一種新的概念，把焊縫作成“薄弱環(huán)節(jié)”，如以生破裂，只會發(fā)生在焊縫里，而不會從靠近焊縫的管壁上扯下金屬。 2． 熔合區(qū)的碳擴散 如果焊縫和母材間合金成分相差較大，特別是含有大量的碳化物形成元素，就會在熔合區(qū)產生碳濃度不均勻性。隨著火電站大型機組向高溫高壓大容量發(fā)展，異種鋼接頭愈益增多。因而，在現代火電站的安裝和檢修中，異種鋼的焊接已成為一個很重要的問題。 由于異種鋼焊接接頭的特點，其化學成分、金屬組織和機械性能的不均勻性，以及線膨脹系數相差較大，使異種鋼接頭在使用中產生附加的熱應力。 上述異種鋼接頭基本上可分為兩大類?；痣娬緳C組隨著各個部位工作溫度的不同，相應的使用各種不同化學成分和金屬組織的材料，這就必然會遇到異種鋼的焊接問題。 3． 焊后熱處理 鉻鎳奧氏體不銹鋼 一般焊后不進行熱處理，但為了提高材料的抗晶間腐蝕能力，可采用穩(wěn)定化退火和固溶處理。 （ 5） 加速焊縫冷卻，一般可讓空冷。 （ 3） 焊縫盡量避免重復加熱，故不宜采用多層焊。 (3) 含有穩(wěn)定劑鈮的焊條 如奧 13奧 137 等可和含有穩(wěn)定劑鈦的不銹鋼配合使用，用于耐晶間腐蝕性能要求高的焊件。 (2) 含碳量大于 0。根據上述分可見，刃親腐蝕常出現在焊接接頭的過熱區(qū)。冷卻后，使奧氏體溶有較多的鈦原子，而晶界處有較多的碳原子，如果鋼材再次被加熱到 450— 8500C 的危險溫度，這時鈦的擴散速度 非常慢，不可能擴散到晶界處與碳結合成碳化鈦析出。當焊接時熔合線附近加熱到13000C以上的區(qū)域，鈦的碳化物開始向奧氏體里溶解。 1 毫米寬刃狀腐蝕，這是一種特殊的晶間腐蝕。 （ 2） 加熱時間 （ 3） 化學成分 3． 1Cr18Ni9Ti 鋼刃狀腐蝕 含有鈦、鈮等穩(wěn)定化元素的 18— 8 鋼，具有較高的抗晶間腐蝕能力。這里主要介紹目前普遍公認的一種“碳化物析出造成晶間貧鉻”理論。其它許多鉻鎳鋼都是在 18— 8 鋼基礎上，增減某些合金元素而獲得。 工業(yè)上應用最多的是鉻鎳不銹鋼，這類鋼中的主要合金元素是鉻和鎳，以及少量其它合金元素鈦、鈮、鉬、鎢、銅、硅、碳等。為了使鋼材具有抗腐蝕性能和耐熱性能，在鋼中加入大量的合金元素，一般都超過 10%。 第五節(jié) 奧氏體不銹鋼的焊接 一． 奧氏體不銹鋼的成分與性能 在腐蝕介質中具有高的抗腐蝕性能的鋼稱為“不銹鋼”。 （ 3） II11 鋼過熱器管焊接時易產生收口裂紋和氣孔，所以焊接時不得拉長電弧，焊條角度一定要隨管子部位而變換，收口時要使熔池填滿，收口和接頭處，焊條應適當來回擺動幾次，讓氣體逸出。 II11 鋼焊接時應注意以下幾點： （ 1） II11鋼焊前要求 300— 3500C預熱，但是，對于鍋爐過熱器管子，管徑小、壁又薄，剛性小，當周圍環(huán)境溫度在 00C 以上時，可以不預熱。 II11 鋼含合金元素總量達 4?；鼗饻囟炔坏玫陀?7000C，也不高于 7800C。焊條使用時要烘干。 （ 2） 焊前預熱 250— 3000C。焊前焊件預熱 3000C，焊后經 720— 7500C 回火。 手弧焊選用焊條熱 407，熱 407 為低氫型藥皮的耐熱鋼焊條，具有高溫抗氫蝕性能，用于21/4Cr1Mo 類珠光體耐熱鋼如高溫高壓管道等。 10CrMo910 鋼屬于 21/4Cr1Mo 類的珠光體鉻鉬耐熱鋼，具有高溫抗氫腐蝕的性能，經 940— 9600C 下火再經 740—— 7600C 回火后 供貨。 當能滿足下述條件，如壁厚小于 6毫米，管壁運行溫度大于 4500C，焊接前按規(guī)定進行預熱并采用氬氣焊或低氫型焊條進行焊接，能確保焊接質量者可不作焊后熱處理。 12Cr1MoV 鋼 手弧焊時，用熱功當量 317 焊條，需預熱至 200—— 3000C（對于小徑薄壁管可不預熱），焊后經 750—— 7500C 回火，對過熱器管亦可用對焊，焊接后經同樣的回火處理。 12Cr1MoV 鋼在 5800C 以下抗氧化性良好，腐蝕深度為 0。該鋼材主要用作蒸汽參數為 5400C 的導管，壁溫小于 5800C 的過熱器及鍛件。 中國最大的管理資源中心 第 17 頁 共 34 頁 近年來，這種鋼的小口徑薄壁管（ 6 毫米）甚至有些中等管徑、壁厚的管道也可取消焊后的熱處理。 （ 2） 預熱 15CrMo 鋼管在 00C 以上焊接時，管壁厚度大于 16 毫米需預熱至 150—2020C；在 00C 以下焊接時 ，任何壁厚均需預熱到 250— 3000C。 （ 1）焊條選擇 手弧焊可選用熱 307 焊條。這種方法在工地施工中得廣泛的應用。 在電站設備中，對于各種管道訴焊接接頭， 常采用局部熱處理的辦法來提高接頭的性能。 整個焊口全部焊接完畢，要立即用石棉繩纏繞或采用其它保溫措施，以使焊縫緩冷，然后再進行熱處理。 焊接時，盡量一氣焊完，中途最好不要中斷，如果需中間暫停時，也應使已焊部分緩慢冷卻。 手弧焊 工藝特點 無論點固焊還是正式焊接，焊前均按同規(guī)范進行預熱。再加上鋼中各種組織的比容和熱膨脹系數不同，焊接的加熱、冷卻過程中，會在近縫隙區(qū)產生較大的組織應力和熱應力。 一． 珠光體耐熱鋼焊接時存在的問 這類鋼具有一定的淬硬傾向，并隨合金含量的增加，淬硬傾向亦增大，因此，接頭的近縫區(qū)將出現硬而脆的馬氏體組織。與高合金鋼相比，有較好的冷熱加工性能，在工作溫度范圍內，機械性能也不低于高合金鋼。 某些熱軋及正火普低鋼的焊條選用和預熱溫度選擇 鋼號 焊條 焊前預熱 16Mn 結 502，結 507 δ（厚度） ≥ 38， 1001500C 15MnV 結 502，結 507，結 557 δ≥ 28， 1001500C 15MnTi 結 507，結 557 δ≥ 28， 1001500C 14MnMoV 結 607Mo，結 707 2002500C 18MnMoNb 結 607Mo，結 707 2002500C 某些普低鋼焊后熱處理溫度選擇 鋼號 電弧焊后熱處理規(guī)范 16MnR（ 1） 6006500C 回火（ δ30） 15MnVR 5605900C 回火（ δ28） 14MnMOVg（ 1） 6006500C 回火 15MnVgc（ 1）