【正文】 （ 2）如焊 件焊后需經(jīng)退火、正火或熱成形，則應選用合金成分和強度級別較高的焊條。通常選用熔敷金屬化學成分和力學性能與母材相同或接近的焊條。 鉻鉬珠光體耐熱鋼的焊條選用要點： ☆從合金元素過渡方式看，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過渡的。 ◇控制焊接工藝： ①堆焊隔離層；☆控制適宜的線能量； ②適當預熱和提高層間溫度； ③采用回火焊道（焊趾覆層或 TIG 重熔）有助于細化晶粒，減小應力集中； ④調(diào)整施焊方式減少焊接應力（焊接順序、分段退焊等）； ⑤焊后對焊縫的加強高和焊趾部位 打磨呈圓滑過渡，減小應力集中程度； ⑥有條件時可采用熱輸入量小、熱影響區(qū)窄、焊縫金屬含氫量低的焊接方法（如窄間隙焊、熔化極氣體保護焊等）。 ◇正確選用焊接材料： ①采用強度較低的焊縫金 屬，以提高其塑性變形能力，可減輕近縫區(qū)塑性應變集中程度； ②也可僅在焊縫表層用低強高塑性焊條蓋面。加熱速度較慢時容易發(fā)生再熱裂紋。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。 ?再熱裂紋的主要影響因素： ◇化學成分： Cr、 Mo、 V是碳化物的形成元素，會有析出強化作用，增加鋼的再熱裂紋敏感性。 （ 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。以 鋼為典型。 ★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 ，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/T474720xx《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/T474720xx《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。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?，影響到偏析。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）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 S、 P 的含