【正文】 焊接結(jié)構(gòu)的工藝性 要求先加工后焊接，則焊縫位置的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能離已加工表面遠(yuǎn)一些。 焊接結(jié)構(gòu)的工藝性 由于焊縫密集或交叉，會(huì)造成金屬過熱 ,加大熱影響區(qū)，使組織惡化。 例如大跨度的焊接鋼梁和板料的拼料焊縫，應(yīng)避免放在梁的中間，而寧愿增加一條焊縫 焊接結(jié)構(gòu)的工藝性 壓力容器的凸形封頭應(yīng)有直段 ， 使焊縫避開應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角位置，直段應(yīng)不小于 25mm。焊縫布置一般原則： 焊縫布置必須保證焊縫周圍有供焊工自由操作和焊接裝置正常運(yùn)行的條件。采用線膨脹系數(shù)與珠光體鋼或碳鋼較接近的高鎳基焊條焊接或堆焊過渡層，可以減小熱 應(yīng)力及熱疲勞的不利影響。工作溫度愈高，焊縫含鎳量應(yīng)愈高。 異種鋼焊接工藝 3. 碳遷移及對(duì)高溫性能的影響 焊后熱處理或在高溫下工作時(shí)，熔合線附近會(huì)發(fā)生碳遷移現(xiàn)象，從而使脫碳層軟化，增碳層硬化，接頭的高溫持久強(qiáng)度和抗腐蝕性能下降。它的存在會(huì)嚴(yán)重降低焊接接頭的韌性。為了確保焊縫成分的合理性， 必須選用高合金材料作為填充金屬，并在焊接時(shí)適當(dāng)控制熔合比。 異種鋼焊接問題常會(huì)遇到一些特殊問題 ， 如 ， 兩種材料所含合金元素熔入焊縫 ， 可能使其性能良好 ， 或產(chǎn)生裂開缺陷 。方法是把焊接接頭加熱到 1050~ 1100℃ ，此時(shí)碳化鉻又重新溶人奧氏體中，然后迅速冷卻以穩(wěn)定奧氏體組織。 (4)焊后熱處理。為防止奧氏體鋼在450~850℃ 停留時(shí)間過長，產(chǎn)生晶間腐蝕，焊奧氏體鋼時(shí)，一般不預(yù)熱，應(yīng)盡可能采用大的焊接速度、短弧和焊條不作橫向擺動(dòng)。在焊接材料中加入鈦、鉭、鈮、鋯和碳親和力比鉻強(qiáng)元素，能夠與碳結(jié)合成穩(wěn)定的碳化物，從而避免在奧氏體晶界造成貧鉻，可提高抗晶間腐蝕能力。 焊接材料的含碳量應(yīng)控制在 %以下或更低 (＜ ％ )， 可提高焊縫抗晶間腐蝕性能。碳是造成晶間腐蝕的主要因素。而鉻擴(kuò)散速度小，來不及向邊界擴(kuò)散、補(bǔ)充，即造成奧氏體邊界貧鉻，使晶間喪失抗腐蝕性能，產(chǎn)生晶間腐蝕。特點(diǎn)足腐蝕沿晶界深入金屬內(nèi)部，導(dǎo)致脆性破壞，引起金屬力學(xué)性能顯著下降。我國比較典型有188，國外 1510型， 2520型奧氏體不銹鋼。任何厚度的耐熱鋼焊接接頭焊后都應(yīng)進(jìn)行熱處理， 以消除殘余應(yīng)力，加快接頭中氫的逸出，避免冷裂紋產(chǎn)生。這類鋼焊接時(shí)焊縫和熱影響區(qū)易形成淬硬組織，使焊接接頭脆性增大，容易產(chǎn)生裂紋。 9%~12%Cr馬氏體型耐熱鋼焊接工藝 9%~12%Cr系 馬氏體型 耐熱鋼具有很高的蠕變斷裂強(qiáng)度和抗氧化能力，填補(bǔ)了低合金鋼和奧氏體鋼之間空白，其中 10C9Mo1VNb鋼 625的蠕變斷裂強(qiáng)度和奧氏體鋼 0Cr18Ni9等強(qiáng)度 、 10Cr12MoW2VNb的性能則更加優(yōu)異，是下一步發(fā)展更高參數(shù)、更大容量的超超臨界發(fā)電機(jī)組主力鋼種。 焊前預(yù)熱，焊后緩冷。 這類鋼焊接時(shí)焊縫和熱影響區(qū)易形成淬硬組織，使焊接接頭脆性增大，容易產(chǎn)生裂紋。 (5)采用焊后熱處理，以減少焊縫殘余應(yīng)力和改善組織狀態(tài)。對(duì)于有過熱傾向而又有一定淬硬性的鋼，可以用線能量小的規(guī)范，以減少高溫停留時(shí)間，同時(shí)采用預(yù)熱來減小過熱區(qū)的淬硬性。 (2)焊前預(yù)熱和焊后低溫消氫處理相配合，防止強(qiáng)度級(jí)別較高的低合金鋼產(chǎn)生冷裂紋。焊縫和熱影響區(qū)對(duì)冷、熱、再熱裂紋都比較敏感。 低合金高強(qiáng)度鋼的焊接工藝 鍋爐壓力容器廣泛采用低合金高強(qiáng)度鋼，常用的鋼種有 16Mng， 19Mng， 22Mng， 20MnG， 25MnG， 13MnNiMoNbg， 可以分成兩類： 1. 屈服極限小于 400MPa 16Mng， 19Mng， 22Mng， 20MnG， 25MnG等， Mn含量提高了鋼的強(qiáng)度，但未損害鋼的塑性和韌性，碳含量低，沒有淬硬傾向，可焊性好，工藝性能好。但美、日些鍋爐制造廠習(xí)慣上仍采用低碳鋼來制造鍋爐鍋筒，如 SA299鋼板，低碳鋼碳含量低，沒有淬硬傾向，可焊性好，工藝性能好。 ④ 鋼種的層狀撕裂敏感性較高，可在焊接坡口處的鋼板表面預(yù)先堆焊幾層低強(qiáng)度的焊縫金屬。 ② 采用合理的坡口型式，盡可能使焊縫熔合線同鋼板成一角度。 4. 層狀撕裂 (3)層狀撕裂的預(yù)防措施 層狀撕裂修復(fù)困難，對(duì)這種缺陷主要是預(yù)防。任何焊接裂紋都是在拉伸應(yīng)力的作用下發(fā)生的，層狀撕裂也不例外。塑性、韌性差， 就意味著抗層狀撕裂的能力差。 ②母材性能的影響。 4. 層狀撕裂 (2)造成層狀撕裂的主要因素 ① 夾雜物的影響。如果能以略低于預(yù)熱溫度的后熱來代替再熱，則以后熱為好。 ③ 避免焊接殘余應(yīng)力與其他應(yīng)力 (結(jié)構(gòu)應(yīng)力、再熱過程中的熱應(yīng)力等 )的復(fù)合 ④ 采用低匹配焊接材料利于吸收變形。 3. 再熱裂紋 (4) 預(yù)防再熱裂紋的措施 一是改善焊接熱影響區(qū)粗晶區(qū)的塑性； 二是減少焊接殘余應(yīng)力。 ① 化學(xué)成份主要影響熱影響區(qū)晶界塑性； ② 拘束狀態(tài)、焊接規(guī)范影響焊接殘余應(yīng)力大??； ③ 消除應(yīng)力熱處理規(guī)范或使用溫度主要影響再熱作用下所引起的塑性應(yīng)變 量和合金碳化物彌散析出程度。 (2)再熱裂紋形成機(jī)理 焊后消除應(yīng)力熱處理再加熱受到 550~700℃ 時(shí)經(jīng)過保溫，合金碳化物彌散析出在位錯(cuò)線上，強(qiáng)化了晶內(nèi)，同時(shí)粗晶區(qū)晶界的強(qiáng)度低，塑性差，再加熱過程中，殘余應(yīng)力釋放，晶界強(qiáng)度又低于晶內(nèi)，導(dǎo)致晶界開裂。 ④采取有利于降低焊接殘余應(yīng)力的措施。用預(yù)熱、伴熱和焊后熱處理以及采用大線能量施焊均利于氫的逸出和降低淬火傾向。焊后加熱到 200~300℃ ，以利于氫擴(kuò)散逸出。 ① 最大限度地降低焊縫氫含量。 2. 冷裂紋 (4)預(yù)防冷裂紋的措施 冷裂紋是三個(gè)因素的綜合作用，排除或削弱其中任何一個(gè)因素都對(duì)防冷裂有利。 2. 冷裂紋 (3)影響因素 ③ 焊接應(yīng)力的作用： 當(dāng)焊接應(yīng)力為拉應(yīng)力并與氫的析集和材料淬火硬化同時(shí)發(fā)生時(shí)，極易發(fā)生冷裂紋。 2. 冷裂紋 (3)影響因素 ① 淬硬作用 易淬火鋼在焊接時(shí)過熱區(qū)會(huì)產(chǎn)生粗大馬氏體組織，從而使熱影響區(qū)金屬的塑性下降，脆性增加，當(dāng)受到大的焊接拉應(yīng)力作用時(shí)就易開裂。 ③常具有延遲性。 ①產(chǎn)生于焊縫金屬凝固之后，一般產(chǎn)生于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以下或常溫。 ③常具有延遲性。 ①產(chǎn)生于焊縫金屬凝固之后，一般產(chǎn)生于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以下或常溫。 ③ 盡量降低焊件剛性等，減小焊接內(nèi)應(yīng)力。 1. 熱裂紋 (4) 預(yù)防焊接熱裂紋的措施 ① 預(yù)防熱裂紋的基本措施是嚴(yán)格控制焊縫化學(xué)成份，限制碳、硫、磷雜質(zhì)元素含量，也可在焊接材料中加入足夠脫硫劑。手弧焊時(shí)焊縫截面小，電流低，不易造成深而窄的焊縫。凡能產(chǎn)生低熔共晶體的元素都是促進(jìn)熱裂的元素；凡能細(xì)化晶?；虍a(chǎn)生高熔點(diǎn)化合物或能使低熔點(diǎn)共晶體成球狀或塊狀分布的元素均對(duì)抑制熱裂有效。 (2) 形成機(jī)理：焊縫凝固過程中當(dāng)存在低熔點(diǎn)共晶體時(shí)，由于焊接冷卻速度快，當(dāng)晶粒已凝固，而晶界處于液態(tài)，變形阻力幾乎為零時(shí)，若焊接拉應(yīng)變很大，可能使晶界拉開，形成裂紋。 ③裂紋一般沿晶界，具有高溫沿晶斷裂性質(zhì)。 焊接裂紋 1. 熱裂紋 (1)焊接熱裂紋的特征 熱裂紋具有以下形態(tài)特征，有別于其他裂紋： ①裂紋大多在焊縫表面開口，且有氧化色彩。開裂過程必須要求有一定的應(yīng)力作用，而焊接過程中的局部不均勻加熱過程必然造成接頭在焊接的冷卻過程中由于結(jié)構(gòu)整體的拘束而受到拉伸應(yīng)力應(yīng)變。裂紋的產(chǎn)生有 兩個(gè)原因 。石化裝置或動(dòng)力設(shè)備 ， 熱裂紋則占多數(shù) 。 焊接裂紋及控制 焊接裂紋的分類 焊接裂紋種類繁多 ， 其區(qū)分方法也隨人們對(duì)裂紋實(shí)質(zhì)認(rèn)識(shí)不斷加深而有很大不同 ， 下表是目前通用的按裂紋發(fā)生 時(shí)期和部位 來分類方法 。 裂紋是一種最危險(xiǎn)的焊接缺陷 ， 其特點(diǎn)為端部尖銳 ， 而且分離寬度 (張開位移 )比裂紋長度小得多 。 3. 經(jīng)評(píng)定合格的焊接工藝指導(dǎo)書可直接用于生產(chǎn)，也可以根據(jù)焊接工藝指導(dǎo)書、焊接工 藝評(píng)定報(bào)告結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件，編制焊接工藝卡，用于產(chǎn)品施焊。 2. 按照焊接工藝指導(dǎo)書和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來施焊試件，檢驗(yàn)及測定試樣性能，填寫焊接工藝評(píng) 定報(bào)告。容器殼體上的管接頭可按下焊制模擬試板并取宏觀試樣檢驗(yàn) (圖 419) 。然后按下圖取樣，并加工成拉力、彎曲和沖擊試樣 (圖 418)， 各種試樣尺寸和加工精度按相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定制作。 焊接工藝評(píng)定 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn) 焊接工藝評(píng)定用試板應(yīng)具有足夠的尺寸，對(duì)手工電弧焊、氬弧焊和 CO2氣保焊，試板尺寸至少為 300mm 500mm，對(duì)于埋弧焊至少應(yīng)為400mm 600mm， 電渣焊 500mm 800mm。 焊接工藝評(píng)定 壓力容器焊接工藝評(píng)定的要求 焊接工藝評(píng)定也可用以評(píng)定施焊單位是否有能力焊出符合規(guī)程和產(chǎn)品技術(shù)條件所要求的焊接接頭，驗(yàn)證施焊單位制訂的焊接工藝指導(dǎo)書是否合適。 焊接工藝評(píng)定 壓力容器焊接工藝評(píng)定的要求 鍋爐壓力容器焊接工藝內(nèi)容泛，任何一種焊接工藝要素的改變都會(huì)對(duì)接頭性能產(chǎn)生影響，對(duì)將用于生產(chǎn)的每項(xiàng)焊接工藝應(yīng)作相應(yīng)評(píng)定。