【正文】 ★ 防止措施：同低合金結構鋼。 （ 3） 冷裂紋： 一般發(fā)生在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)內(nèi)。 （ 2） 焊縫和熱影響區(qū)的軟化： 冷卻速度過慢，使接頭在AC1附近的停留時間增長，而出現(xiàn)“軟化區(qū)”，沖擊韌性下降，引起斷裂。 ? 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)。 ● 焊接時存在的主要問題是： （ 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。 ★ 奧氏體耐熱鋼與奧氏體不銹鋼具有基本相同的焊接特點，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。 （ 4） 接頭的抗脆斷性： 焊接接頭應能承受 的壓力試驗，和高溫高壓設備投運或檢修后的冷起動過程。為此要求焊縫金屬的合金成分應與母材基本相同。 對耐熱鋼焊接接頭性能的基本要求： （ 1） 接頭的等強度和等塑性： 不僅要有與母材基本相等的常溫和高溫短時強度，而且更重要的應具有與母材相當?shù)母邷爻志脧姸?，同時還應具有與母材相近的塑性變形能力。 （ 3） 蠕變脆性 （鋼的持久塑性）：在溫度、應力和時間三者聯(lián)合作用下所產(chǎn)生的脆性傾向。 蠕變 ：金屬在一定溫度和一定應力作用下隨著時間的增加，慢慢發(fā)生塑性變形的現(xiàn)象 碳鋼工作溫度超過 300350℃ ，合金鋼的工作溫度高于 400 ℃ ，都會發(fā)生蠕變。 ■ 如 0Cr13Al（ 鐵素體 ） 、 1Cr13（ 馬氏體 ） 、 1Cr18Ni9Ti（ 奧氏體 ） 。 （ 3） 高合金耐熱鋼： 合金元素總含量大于 13%， 以 Cr或 CrNi為主 。合金元素總含量大于 10%以上的耐熱鋼組織為馬氏體。也有以調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨。 （ 2） 中合金耐熱鋼： 合金元素總含量 612%，以 Cr為主，含 %。 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 。 供貨狀態(tài)為退火 、 或正火 +回火 。 具有熱穩(wěn)定性和熱強性的鋼稱為 耐熱鋼 。 ★ 低溫鋼焊條藥皮一般均采用低氫型。 如： 如 ENiCrFe2 、 ENiCrFe4 、 ENiCrMo6等焊條 。 如 W907Ni。 如 W60 W707Ni等 。 如 W50 J507RH。 低合金低溫鋼的焊條選用要點： 低溫鋼焊接的主要矛盾是保證接頭的低溫韌性要求，防止接頭在使用過程中產(chǎn)生脆性斷裂，其強度通常均能滿足要求。 ◇ 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 。 ● 對低溫鋼焊接實行表面退火焊道 ， 對改善焊接接頭的韌性有相當有利的作用 。 ● 因為缺口效應往往是脆斷的裂源 ， 所以不允許在受壓元件上刻劃或敲打材料標記和焊工鋼印等導致產(chǎn)生缺口效應的劃痕 。 ● 采用錘擊工件等強制手段進行組裝會增加殘余應力 ， 易導致發(fā)生低應力脆性斷裂破壞 。 （ 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。 低溫鋼焊接接頭的低溫韌性保證措施： （ 1） 從結構設計上充分考慮焊透 ，避免結構不良而引起的人為缺陷。 ◇ 采用交流焊接電源，由于電流方向的高頻率變換（每秒100次），磁場不會造成電弧偏吹。 ◆ 焊接磁偏吹的消除及控制措施： ◇ 采用永久磁鐵平衡法來消除焊接磁偏吹的影響。但高氫下也有一定冷裂敏感性。 （ 2） 焊接熱裂紋問題 ， 尤其表現(xiàn) 為 弧坑裂紋。所以保證焊縫和粗晶區(qū)的低溫韌性是低溫鋼焊接時的技術關鍵。 ◇ 雖然鎳可能增大熱裂傾向，但是嚴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。 （ 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。 （ 3）設備和管道的工作溫度低于材料的脆性轉變溫度 低合金低溫鋼的焊接特點： （ 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。 ■ 舉例： 1Cr18Ni9Ti等 。 ☆ 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 。 ? 中合金低碳馬氏體型低溫鋼： 合金元素含量大于 510%。 組織為鐵素體加少量珠光體 ， 在 40～ 110℃ 范圍內(nèi)使用 。 （ 三 ） 低溫鋼的焊條選用 對低溫鋼的認識： ● 用于制造 20～ 253℃ 低溫下工作的焊接結構的專用鋼材 ，稱為 低溫鋼 。 ● 對于非重要結構或坡口表面有油 、 銹 、 氧化皮等臟物而又很難清理時 ， 在結構性能要求允許的前提下 ， 可選用酸性焊條 。 ● 對于重要結構及要求抗裂性好 、 塑性好 、 沖擊韌性好 、低溫性能好的焊接結構 ， 應選用堿性焊條 （ 低氫型或超低氫型 ） 。 ■ 舉例： 10MoWVNb抗氫鋼應采用 J507MoW 焊條 ， 而不能用 J507。 ★ 用于壓力容器焊接的焊條應符合 JB/T47472022《 壓力容器用鋼焊條訂貨技術條件 》 的規(guī)定 。 （ 3） 滿足所要求的常溫或低溫沖擊韌性指標要求 。 ★ 壓力容器焊接的焊接材料熔敷金屬硫 、 磷含量應符合JB/T47472022《 壓力容器用鋼焊條訂貨技術條件 》 的規(guī)定 。 （ 2） 應考慮化學成分的要求 。 ★ 經(jīng)驗證明 ， 如果焊縫強度超過母材過多且塑性差時 ， 可能造成冷彎角小 ， 甚至出現(xiàn)橫向裂紋 。 （ 1） 首先考慮等強度原則 。 低合金結構鋼的焊條選擇要點： 總體原則： 一般根據(jù)母材的化學成分 、 力學性能 、 接頭的裂紋敏感性 、 焊后是否熱處理 、 焊件的使用條件 （ 耐蝕 、 耐高溫 、 耐低溫等 ） 、 結構形式及受力情況 、 焊接施工條件等因素進行綜合考慮 。如合理布置焊縫，合理安排施焊順序等。 ◇ 減小熔合比：通過開大坡口，或減小熔深，或采取隔離層堆焊法，采用鎳基合金焊材等，來減小熔合比，防止母材向焊縫轉移某些有害雜質(zhì)。焊縫系數(shù)小，則使偏析集中于焊縫中心，形成焊縫中心薄弱面，熱裂傾向大。因為焊接速度增大會改變?nèi)鄢匦螤睿绊懙狡?。因為熔池過熱易促使熱裂。 C含量最好小于 %。 ? 焊接接頭的內(nèi)應力存在 ☆ 在低合金結構鋼及其常用的配套焊接材料中 ， 由于能增大熱裂傾向的元素含量較少 ， 故產(chǎn)生熱裂紋的敏感性不大 。 ? 限制擴散氫： ◇ 焊件坡口表面清理；采用低氫或超低氫焊材 ， 并防止吸潮； ◇ 預熱或 “ 緊急 ” 后熱以減少擴散氫； ◇ 采用奧氏體焊條來固溶氫 ， 限制氫的擴散 ， 但帶來其它問題 （ 如熱裂紋 、 熔合區(qū)冷裂紋 、 不經(jīng)濟等 ） ， 非特殊情況不采用 。 因為線能量增大可使硬化傾向降低 ， 但易使晶粒長大 。 如 07MnNiCrMoVDR（ 屈服強度下限 490MPa） 低合金結構鋼的焊接特點： （ 1） 熱影響區(qū)的淬硬傾向 （ 硬化 ） ： ● 強度等級和含碳量低的鋼 ， 熱影響區(qū)淬硬傾向小； 屈服強度 450MPa以上的低合金高強鋼 ， 熱影響區(qū)可能出現(xiàn)硬而脆的馬氏體組織 ， 沖擊韌性下降 ， 冷裂敏感性增大 ， 可焊性變差 。 ? 屈服強度為 300450MPa的低合金結構鋼 ， 以熱軋或正火狀態(tài)使用 。 ● 低合金結構鋼一般按其屈服強度分級 。 方案二： 在無預熱情況下，先用 A302或 A307焊條在 45鋼及 Q235鋼的坡口面上堆焊兩層隔離層，然后再用 A302或 A307焊條進行對接焊。 （ 5） 有時也可在中 、 高碳鋼的坡口表面堆焊一層含碳量很低 （ C≤%） 、 強度低 、 塑性好的純鐵過渡層 ， 然后再用與母材強度相匹配的焊條填滿坡口 ， 能有效地防止焊接裂紋 。 理由是奧氏體焊縫金屬塑性好 、 溶解氫的能力強 。 ■ 舉例： 35鋼選用 J42 J42 J42 J427； 45鋼選用 J42 J42 J42 J427 、 J50 J507； 55鋼選用 J42 J42 J42 J427 、 J50 J507 焊條 。 （ 3） 在僅要求實現(xiàn)完整連接而不要求強度 ， 或不要求焊縫與母材等強度的場合 ， 或者焊件結構復雜對采取防裂紋措施有困難時 ， 可采用強度等級較母材低一檔的焊條 。 ■ 舉例： 35鋼選用 J50 J507； 45鋼選用 J55 J557； 55鋼選用 J60 J607焊條 。 （ 5） 對已經(jīng)熱處理的中碳鋼部件進行焊接 ， 應采取防裂紋的措施 。 （ 3）焊后立即進行消除應力熱處理，熱處理溫度一般為600650℃ 。 中碳鋼的焊接工藝要點： （ 1）正確選擇焊接材料。 （ 2）若對已經(jīng)熱處理（正火或調(diào)質(zhì)）的中碳鋼部件進行焊接，裂紋傾向較大。在我國，鈦鈣型焊條（如 J422）的消耗量最大，要占全部焊條產(chǎn)量的 80%以上 。 （ 3）焊接動載荷、復雜和厚板結構和重要受壓容器，以及低溫下焊接時，應選用堿性、低氫型焊條，如 E4316（ J426）、 E4315（ J427）。有時也可選用 E50 系列焊條代用，但不應作為首選，否則違背了等強的原則。 （ 5）厚度大、剛性大的結構件在低溫條件下焊接可能出現(xiàn)裂紋。 （ 3）母材成分不合格（如 C、 S過高）時，焊接裂紋傾向大。 （ 9） 汽車制造用碳素結構鋼 （ GB327591） ? 08Al： C= %；抗拉強度 315440MPa 15Al： C= %；抗拉強度 345490MPa 低碳鋼的焊接特點： （ 1）焊接性能優(yōu)良，一般不會因焊接而引起淬硬組織。 （ 6） 石油天然氣管道用螺旋縫埋弧焊碳素鋼 （ GB971188） ? S20 S2 S290： C≤%；屈服強度 205290MPa （ 7） 鐵道鋼軌用碳素鋼 （ GB258581）： ? U、 7 U7 U71Cu： C=%；抗拉強度≥785MPa。 （ 4） 鍋爐用碳素鋼 （ GB7131997） ? 20g： C≤% ；屈服強度 225245MPa。 （ 2） 焊接氣瓶用碳素鋼 （ GB665394）： ? HP24 HP26 HP295： C≤%；屈服強度245295MPa。 ☆ 高碳鋼實際上不用于制造焊接結構。 （ 5） 根據(jù)鋼中有害雜質(zhì) S、 P的含量分： 普通碳素鋼： S ≤% ， P ≤% ； 優(yōu)質(zhì)碳素鋼： S ≤% ， P ≤% ； 高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼： S ≤% ， P ≤% 。 （ 3） 按鋼的脫氧程度的不同分： 沸騰鋼；半鎮(zhèn)靜鋼；鎮(zhèn)靜鋼。 （二）碳素鋼的焊條選用 對碳素鋼的認識： ● 碳鋼的主要分類方法： （ 1） 按含碳量分類： 低碳鋼： C≤% （有的國家稱為軟鋼）；中碳鋼： C=%；高碳鋼： C＞ %。 （ 1）對于同一牌號（型號）的焊條，不同的生產(chǎn)廠家，其工藝性能差別很大，需要我們在采購時認真分析。 考慮焊條的工藝性能： 焊條工藝性能的好壞是焊條使用的前提。 考慮焊接效率： （ 1） 對焊接工作量大的結構 ， 有條件時應盡量采用高效率焊條 ， 如鐵粉焊條 、 高效率