【正文】 因此，對于奧氏體不銹鋼很少進行焊前預熱和焊后熱處理。 c、穩(wěn)定化熱處理 對于奧氏體不銹鋼來說，由于其塑性比較好，沒有淬硬性，因此它很少有冷裂的問題。同時，高溫回火可使焊接接頭金屬中的氫逸出，從而達到仰止或消除延遲裂紋的目的。正火熱處理的成本比高溫回火高，故選用時應綜合考慮。 正火熱處理是利用了金屬的再結晶過程，使焊縫中的粗晶組織得到細化，并可消除焊縫區(qū)的淬硬組織和組織的不均勻性，同時達到緩解焊接殘余應力的目的。 常用的焊后熱處理方法有正火、高溫回火和穩(wěn)定化熱處理（對穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼）等方法。 所謂的焊后熱處理，是指將焊接接頭加熱到一定溫度，然后進行保溫，隨后以一定速度冷卻的熱處理過程。這實際上是給了管道設計人一個權利，當設計人員認為有必要進行焊后熱處理時，可以超越有關規(guī)范的要求而特殊提出。 不同的施工規(guī)范，對需要進行焊后熱處理的材料牌號和厚度范圍規(guī)定的不一樣。如奧氏不銹鋼有抗晶間腐蝕要求時； e、低溫管道。如壁厚大于30mm厚的低碳鋼； c、有應力腐蝕環(huán)境存在時。 一般來講，符合下列條件之一者，宜進行焊后熱處理： a、易淬硬的高碳鋼、高合金鋼和高強度鋼。事實上，任何焊接接頭，焊后都存在焊接變形和焊接殘余應力的問題，只不過對于某些材料或某些焊接接頭，它的變形和殘余應力不足以影響到其使用性，因此也就沒有必要進行焊后熱處理，因為熱處理會增加焊接施工的成本（包括材料成本和人工成本）。因此，并不是對任何焊接接頭都要采取焊前預熱，應根據(jù)實際情況確定是否焊前預熱。 焊前預熱除可防止因焊接加熱過快而導致的材料開裂外，還可以緩和焊后的冷卻速度，從而達到改善結晶條件、減少組織和化學成分不均勻性的目的；預熱還有利于焊縫金屬中的氣體（尤其是氫氣）的逸出，有利于減少焊縫的氣孔和冷裂的傾向性；預熱還有利于排除焊接接頭的濕氣和水分，減少焊接接頭的缺陷；等等。當環(huán)境溫度比較低時，例如對除奧氏體不銹鋼以外的材料，它的焊接環(huán)境溫度低于0℃時，都很容易在較快的焊接加熱速度下造成焊接開裂，正因為如此，許多焊接施工規(guī)范中都提出了焊前預熱的規(guī)定。 焊前預熱 一般情況下，焊接時的加熱速度是很快的。我們知道，凡是存在溫度梯度的金屬，都會存在一個熱變形或熱應力問題。 由此可見，關于焊接坡口的制備，常用的方法各有優(yōu)缺點，究竟采用哪種方法應綜合考慮。但機械制備法對于小尺寸的管道元件，在工廠制備時容易實現(xiàn)，故由工廠生產(chǎn)的單體管道元件如彎頭、三通、大小頭、管帽、焊接閥門等都由制造廠直接機械加工出坡口。 機械法制備的坡口具有尺寸精度高、母材金屬浪費少、對母材金屬的損傷小等特點。它與機械切割相比，仍屬熔化切割，切割成形的坡口仍需修整，對淬硬性較強的金屬材料，需要將淬硬層全部清除掉，從而浪費一些母材金屬。故火焰切割一般不宜用于淬硬性較強、高合金、貴重金屬材料的坡口制備。 工程上常用的火焰切割方法為氧—乙炔焰切割，它與等離子切割相比具有這樣一些特點：一次投入的設備成本費用低，操作費用也較低，因此工程上應用的比較廣泛。 值得說明的是丁字接頭和搭接接頭的焊縫金屬無法進行射線探傷（RT），因此其內部缺陷不易檢查出來，對于重要的壓力管道，不宜采用這兩種接頭。這種接頭在壓力管道中應用的并不多，多用于管道的分支開口焊接處。該部分問題在第五章中已有介紹。搭接接頭的焊縫金屬受剪力作用，故其強度較低。 這也是一種常用的焊接接頭型式。詳細規(guī)定見有關的施工規(guī)范。對這種問題處理的原則是：接頭部分的兩邊壁厚應相等，以免在焊縫這個薄弱的地方再出現(xiàn)應力集中；壁厚較厚的一側應設一坡度較緩的過渡區(qū)，一直過渡到與較薄一側的壁厚。因此，實際工程中，大多數(shù)管道元件的焊接并不能采用這種坡口型式。這種焊接接頭型式即有利于減少焊縫填充金屬，又可減少焊縫的角變形，并且焊縫的內外表面都比較好。為此，工程上常采用根部氬弧焊打底的方法以解決上面的問題。為了彌補這個不足，有時在背面墊一個墊環(huán)。無論是Y型坡口、YV型坡口，還是U型坡口，都稱為單面成型坡口。不難理解，焊縫金屬填充量大時，不僅增加較貴的焊接材料用量，降低焊接生產(chǎn)率，還容易產(chǎn)生較大的焊接應力和焊接變形。U型坡口則相反，即其加工最復雜，但金屬填充量最少。 Y型坡口一般適用于構件壁厚為4mm~40mm的情況；YV型復合坡口一般適用于構件壁厚為17mm~60mm的情況；U型坡口一般適用于構件壁厚為17mm~60mm的情況。 對焊接頭 對焊接頭的焊縫金屬主要是受拉應力作用，受力情況比較好，強度高，而且節(jié)省接頭金屬，故它是應用最廣的一種。對壓力管道及其元件的焊接來說，常用的坡口型式及其尺寸要求見附錄F101所示。烘干焊條時應注意緩慢升溫和降溫，以免藥皮開裂剝落。酸性焊條的烘干溫度一般為70℃~150℃，時間同為1h~2h。但烘干溫度也不宜太高，時間也不宜太長，否則，可能會使藥皮中的某些合金元素和有機物燒損，同時可能使藥皮變脆、開裂和脫落等。為此，焊接前必須對焊條烘干。 電焊條的烘干 在運輸或貯藏過程中，焊條的藥皮會受潮。 焊條金屬的化學成分應與母材金屬的化學成分相同或相近，尤其是對于有耐熱、耐腐蝕要求的母材，為了保證焊縫具有同樣的耐熱、耐腐蝕性能，焊條金屬的化學成分必須滿足這一要求，而且其耐熱、耐腐蝕的成分應比母材金屬更多，不利成分更少。但是，焊條金屬不宜高于母材金屬強度太多，以免使焊縫金屬的塑性和沖擊韌性降低。 a、金屬絲的選擇 對于碳鋼、低合金鋼等大多數(shù)結構鋼的焊接，一般要求焊縫金屬與母材等強度，故可按等強度原則選用焊條，即焊條的強度與母材強度相同或相近。 電焊條的選用原則 電焊條的選用首先應考慮作為填充金屬的金屬絲應滿足對母材的使用性和適應性。其代號表示如下： E ＃＃ ＃＃ ＃＃ ＃＃ ＃＃ 表示藥皮類型及焊接電流種類； 表示熔敷金屬中其它重要合金元素及近似百分含量； 表示熔敷金屬中鎳的近似百分含量； 表示熔敷金屬中鉻元素的近似百分含量； 為一位或兩位數(shù)字，表示熔敷金屬中的含碳量，“00”表示含 碳量≤%，“0”表示含碳量≤%，“1”表示含碳量≤ %，“2”表示含碳量≤%，“3”表示含碳量≤%； 表示焊條。 又例，E5515B3V表示：焊條；熔敷金屬抗拉強度的最小值為55N/mm2；適用于全位置焊接；焊條藥皮為低氫鈉型，可采用直流反接焊接；熔敷金屬的化學成分分類代號，見有關標準；熔敷金屬中含有釩元素。0”及“1”表示焊條適用于全位置（平、 焊接立、仰、橫），“2”表示焊條適用于平焊及平角焊，“4” 表示焊條適用于向下立焊； 兩位數(shù)字，表示熔敷金屬抗拉強度的最小值，N/mm2； 表示焊條。為熔敷金屬的化學成分代號，并以短劃“?”與前 面數(shù)字分開，如還具有附加化學成分時，附加化學成分直接用 元素符號表示，并以短劃“?”與前面后綴字母分開。 b、低合金鋼焊條低合金鋼焊條型號根據(jù)其熔敷金屬的機械性能、化學成分、藥皮類型、焊接位置、焊接電流種類及熔敷金屬的化學成分分類代號等劃分。0”及“1”表示焊條適用于全位置（平、 焊接立、仰、橫），“2”表示焊條適用于平焊及平角焊，“4” 表示焊條適用于向下立焊； 兩位數(shù)字，表示熔敷金屬抗拉強度的最小值，N/mm2； 表示焊條。 常用焊條的表示方法及其代號 焊條主要分為碳鋼焊條、低合金鋼焊條和不銹鋼焊條等三種，分別敘述如下： a、碳鋼焊條 碳鋼焊條型號根據(jù)熔敷金屬的機械性能、藥皮類型、焊接位置和焊接電流種類劃分。酸性焊條焊接時，產(chǎn)生的煙氣少，毒性也小。而酸性焊條穩(wěn)弧性較好，能交直流兩用； f、酸性焊條有較好的焊接工藝性，焊縫成型好，脫渣性也較好。而堿性焊條則對鐵銹、油污比較敏感，這是因為鐵銹、油污的存在會產(chǎn)生大量的氣體，而堿性焊條的脫氣能力較差。故用堿性焊條焊接的焊縫其綜合機械性能較好； d、酸性焊條由于含有較強的氧化物，其脫氧能力強，而且脫氧時反應劇烈，便于包括氫氣在內的氣體從焊縫中逸出。反之，堿性焊條因含氧化性較小的氧化鈣、氧化鎂等氧化物，藥皮中合金元素燒損少，便于摻合金； b、堿性焊條中因含有氧化鈣（瑩石）而有利于脫氫，因此它對高強度鋼、高合金鋼等易產(chǎn)生冷裂紋的材料比較好。上節(jié)中已經(jīng)講到，根據(jù)藥皮的組成成分不同，可將焊條分為堿性焊條、酸性焊條和中性焊條三類。下面仍以手工電弧焊為例介紹常用的焊接材料及其特點、焊接材料如何選用以及焊接材料在焊前的預處理等內容。 （二）焊接材料的選擇 從上節(jié)的介紹中可以看出，焊接材料在焊接中起到填充金屬并參于焊接冶金反應的作用。 上述這些焊接參數(shù)的選定，不能孤立的只考慮某一個參數(shù)的作用，應將它們放在一起綜合考慮，合理搭配。例如，工程中為了減少焊接熱變形和獲得良好的焊縫外觀形狀，常選用小電流、慢速焊的焊接參數(shù)。 焊接速度的選擇 如果弧立地選擇焊接速度，那么焊接速度越大，焊接生產(chǎn)率越高，焊縫的冷卻速度越快，焊接變形越小，但未焊透、夾渣則越容易產(chǎn)生。因此，焊接中應盡量采用短電弧低電壓焊接參數(shù)。而電弧本身的電壓在電路的電壓確定之后，它將受電弧長度的影響，電弧越長，電弧電壓越高。焊接電流對焊縫的影響與焊條直徑的影響相似，對于立焊、橫焊和仰焊，焊接電流太大時，容易產(chǎn)生較多的熔池金屬而下流，從而造成焊瘤、未焊滿、夾渣等缺陷，故立焊、橫焊和仰焊時應取較小的焊接電流，一般應比平焊小5%~10%。影響焊接電流選取的因素有焊條類型、焊條直徑、構件厚度、接頭型式、焊接位置等，但主要的影響因素是焊條直徑和焊接位置。 焊接電流的選擇 焊接電流的大小對焊接接頭的質量和焊接生產(chǎn)率也有較大的影響。一般情況下，構件的厚度越厚，選取的焊條直徑越大，否則將嚴重影響焊接生產(chǎn)率；對于角接和搭接焊接接頭，一般不容易被焊穿或焊漏，反而容易產(chǎn)生未焊透缺陷，故常用大直徑焊條；平焊比立焊、橫焊和仰焊應選取更大的焊條直徑，或者說，立焊、仰焊、橫焊時焊條直徑不能太大（一般不超過5mm）。因此焊條直徑應適中。但焊條直徑過大，會造成焊縫外觀差、焊漏或焊穿、未焊透等缺陷。當然，對不同的焊接方法，焊接參數(shù)的選取原則是不同的，在這里仍以手工電弧焊為例進行介紹。 （一）焊接參數(shù)的選擇 焊接參數(shù)有時也叫焊接規(guī)范，它主要包括焊條直徑、焊接電流、焊接電壓、焊接速度等。 一、焊接技術 前面已經(jīng)多次提到，焊接時所選用的焊接參數(shù)（包括焊接電流、焊接電壓、焊接速度等）、焊縫坡口型式、焊前的預熱和焊后熱處理、焊接材料的選用等都將影響到焊接接頭的組織和性能。只有對重要的場合，或作為事故分析，當設計技術人員或用戶提出時，才做該項分析。根據(jù)檢驗分析的結果，可以改進焊接工藝，制定合理的熱處理工藝，選擇合適的焊接材料等，以期獲得較好的焊接接頭。 化學成分分析 化學成分分析常于焊接材料的研究中，對于成熟的母材和焊接材料，工程上或焊接工藝評定中是很少進行化學成分分析的，有時偶爾在事故分析中用到，故在此不再進一步介紹。機械性能檢驗是工藝評定中的檢驗項目之一，它包括的內容有拉伸試驗、彎曲試驗（包括面彎、背彎和側彎三種）和沖擊試驗（包括焊縫區(qū)沖擊試驗和熱影響區(qū)沖擊試驗兩種）。 對于新材料、新工藝，在沒有獲得成熟的焊接工藝和焊接參數(shù)之前，都要進行焊接工藝評定。 機械性能試驗 在現(xiàn)場施工過程中，很少針對焊縫進行機械性能試驗（硬度檢驗除外），也不便進行機械性能試驗（因為它是破壞性試驗），它常常用在焊接工藝評定上。 針對焊縫的水壓試驗和密封性試驗在工程上很少單獨去做，而常常是與系統(tǒng)的水壓試驗和氣密試驗一起做。一般情況下，試驗的壓力比較高，對壓力管道來說。關于各種無損檢驗方法的特點、應用標準、評定方法已在第九章中做過介紹，有關它們的應用將在本章第三節(jié)中結合常用的施工規(guī)范進行介紹。常用的無損檢驗方法有射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷、液體滲透探傷等。 無損檢查 對于重要的焊接接頭，可以采用無損探傷方法對其焊縫的表面缺陷和內部缺陷進行檢查。如焊縫表面出現(xiàn)咬邊或焊瘤時，往往預示著焊縫內部可能存在著未焊透或未熔化；焊縫表面有氣孔和夾渣時，焊縫內部也可能存在著氣孔和夾渣。例如，熔渣中有裂紋時，往往預示著焊縫金屬也有裂紋存在。值得注意的是，在清除熔渣之前，應觀查熔渣的覆蓋情況。觀查的內容主要有焊縫的外部缺陷，如焊縫的尺寸超差、咬邊、焊瘤、弧坑、未焊滿、燒穿、焊漏、外部氣孔和外部裂紋等。 對焊縫采用的檢查試驗方法有外觀檢驗、無損檢驗、壓力及密封試驗、機械性能試驗、化學成分分析和金相組織分析等。