【正文】 焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必須預(yù)熱。手工焊焊條R307B焊條烘干溫度350－400℃，保2 h，以保證焊縫金屬中擴散氫的含量為最低值。埋弧焊劑采用CHF603,為燒結(jié)型焊劑, 焊絲、焊劑烘干溫度150－250℃，保溫2h。 焊接材料的處理焊接材料的處理表42焊條烘干工藝可得出。焊機啟動前，應(yīng)再次檢查焊機和輔助裝置的各種開關(guān)、旋鈕等的位置是否正確、離合器是否可靠接合。焊前應(yīng)檢查接到焊機上的動力線、焊接電纜接頭是否松動、接地線是否連接妥當(dāng)、導(dǎo)電嘴的磨損情況和是否夾持可靠。本焊接為環(huán)縫焊接，不須加裝引弧板和引出板。預(yù)熱范圍要在點焊部位周圍200mm范圍內(nèi),點焊焊點要長些,約60mm左右,間距為200～300mm,點焊時,必須先在縱縫兩端裝配引弧板,以免焊點剝裂。其位置一般應(yīng)在第一道焊縫的背面，長度一般不大于30mm，定位焊縫應(yīng)平整，且不允許有裂紋，夾渣等缺陷。焊件必須用夾具或定位焊縫可靠地固定。機械加工的坡口容易在坡口表面沾染切削液或其他油脂，焊前可用揮發(fā)性溶劑將污染部位清洗干凈。 焊件的清理和裝配焊件裝配前，需將坡口及附近區(qū)域表面上的銹蝕、油垢、氧化物、水分等清理干凈。焊縫坡口的加工方法有很多,可以采用機械加工,其加工精度較高,，焊前必需清理干凈熱切割熔渣和氧化皮，切割面缺口應(yīng)用砂輪修磨成圓滑過渡，機械加工的邊緣或坡口面焊前應(yīng)清除油跡等污物。為了將焊件悍透，并使焊縫有良好的成形，應(yīng)在焊件上開坡口。由于埋弧焊可使用較大的焊接電流，電弧具有較強的穿透力，一般不開坡口也能將焊件焊透。(4)焊接效率和經(jīng)濟性 坡口的斷面積盡可能小，這樣可以降低焊接材料的消耗，減少焊接工作量，提高焊接效率，并節(jié)省能源和人工，有利于經(jīng)濟效益的提高。(3)坡口易于加工 V型坡口和U型坡口均可用氣割或等離子切割加工，也可用機械切削加工，但U型坡口和雙U型坡口則需要用刨邊機加工。一般來說，要根據(jù)構(gòu)件能否翻轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)的難易程度或內(nèi)外兩側(cè)的焊接條件來定。 接頭和坡口的設(shè)計及加工一般來說，在選擇和設(shè)計焊接坡口時，應(yīng)遵循以下原則：(1).保證焊接質(zhì)量 確保焊接質(zhì)量是焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的最根本的要求，也是焊接坡口選擇和設(shè)計的根本出發(fā)點。 焊前準(zhǔn)備焊前準(zhǔn)備工作包括：接頭和坡口設(shè)計、坡口加工、接頭清理、焊接裝配、工裝及焊接設(shè)備調(diào)整、維護(hù)等內(nèi)容.焊接接頭開坡口的根本目的在于確保接頭的焊接質(zhì)量，同時方便焊接過程的進(jìn)行，并有利于經(jīng)濟性的提高。相應(yīng)焊材R307B,該焊條是超低氫型低合金鋼耐熱鋼焊條,熔敷金屬具有極低的擴散氫含量(為1mL/100g)和極優(yōu)異的抗裂性能,可進(jìn)行全位置焊接,在生產(chǎn)應(yīng)用有很成功的經(jīng)驗。焊絲、熔敷金屬化學(xué)成分及機械性能列于表41。先對埋弧焊材進(jìn)行分析選擇:通過分析,選擇的埋弧焊焊劑為CHF603H08CrMoA，原因是該焊劑為燒結(jié)型堿性焊劑,具有熔敷金屬的擴散氫含量低,接頭性能優(yōu)良等特點，其中的焊劑的擴散氫的測定值≤。,通常將焊材中的碳含量控制在低于母材碳含量范圍內(nèi),同時為防止焊接接頭出現(xiàn)再熱裂紋及回火脆性,在選擇焊材時應(yīng)注意:①在保證焊縫熱強性的前提下,將V、Ti、Nb、P、As、Sb和Sn的含量控制在最低的容許范圍內(nèi)。可以估計，如果焊條熔敷金屬的化學(xué)成分與母材完全相同，在快冷條件下，焊縫金屬的強度必將上升，而塑性韌性下降。一般情況下，希望焊縫的含碳量低于母材，合金元素含量也應(yīng)比母材稍低，必要時對合金系統(tǒng)作些調(diào)整。焊縫從高溫快速冷卻后得到不平衡組織，合金元素往往以過飽和狀態(tài)固溶于基體中，從而使焊縫金屬的強度上升，塑性、韌性下降。并不要求焊縫金屬的合金系統(tǒng)或化學(xué)成分與母材完全相同。因此，選擇焊接材料時，必須保證焊縫金屬的強度、塑性和韌性等力學(xué)性能指標(biāo)不低于母材，同時還要滿足產(chǎn)品的一些特殊要求。 焊接材料的選擇選擇焊接材料最重要的原則就是確保焊縫金屬的性能，使之滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求，從而保證產(chǎn)品在服役中正常運行。焊接結(jié)束后，用鏨子敲碎焊縫上的熔渣，輕輕的敲擊焊縫，這樣能細(xì)化第一道焊縫的金屬晶粒，之后再用鋼刷清理焊縫。焊接時為使收縮變形均勻，應(yīng)力較小，采用對稱焊法。壓力容器在工作過程中承受較大的壓力，在制作壓力容器的過程中，焊縫的力學(xué)性能一定要大于母材的力學(xué)性能，在制作壓力容器過程中同時考慮到生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，故采用手工電弧焊打底，埋弧焊多層多道焊的焊接方法（焊接順序見《焊接工藝指導(dǎo)書》焊接簡圖）。④由于埋弧焊電弧的電場強度較大,電流小100A時，電弧的穩(wěn)定性不好，因此不適合焊接厚度小于1mm的薄板。②由于埋核焊焊劑的主要成分是氧化錳、二氧化硅等金屬及非金屬氧化物,難以用來焊接鋁、鈦等氧化性較強的金屬及其合金。埋弧焊已廣泛用于碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼的焊接。因此，它特別適于焊接大型工件的直縫或環(huán)縫。埋弧焊可以采用較大的焊接電流。在電弧熱的作用下，上部分焊劑熔化熔渣并與液態(tài)金屬發(fā)生冶金反應(yīng)。但是它主要是采用手工操作,焊工的勞動強度較大.埋弧焊是以連續(xù)送給的焊絲作為電極和填充金屬。手弧焊設(shè)備簡單、輕便，操作靈活。涂料在電弧熱作用下一方面可以產(chǎn)生氣體以保護(hù)電弧，另一方面可以產(chǎn)生熔渣覆蓋在熔池表面，防止熔化金屬與周圍氣體的相互作用。手弧焊是各種電弧焊方法中發(fā)展最早、目前仍然應(yīng)用最廣的一種焊接方法。通常是根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點、批量、生產(chǎn)條件及經(jīng)濟效益等綜合效果來選擇焊接方法。需適當(dāng)預(yù)熱才能進(jìn)行焊接，%～%，又據(jù)JB/T4709—2000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》常用鋼號推薦的預(yù)熱溫度和施焊環(huán)境等因素綜合考慮,15CrMoR的焊接預(yù)熱溫度設(shè)定為≥150℃。(5)選擇合理的熱處理工藝,、焊接方法和工藝、合理的熱處理工藝及接頭形式是保證焊接接頭能否安全運行的關(guān)鍵 其它問題15CrMoR焊接時產(chǎn)生的其它問題主要由母材中各種合金成分的含量比產(chǎn)生，不可避免其生成，因此，在選擇母材是要選擇合格的母材，盡量減少焊接缺陷。(3)采取焊前預(yù)熱（適當(dāng)提高預(yù)熱溫度和道間溫度）,焊后保溫緩冷(后熱)的措施。(3)減少焊件的殘余應(yīng)力。 主要焊接缺陷的防止措施 防止或減少冷裂紋的措施可用下列措施防止或減少冷裂紋的產(chǎn)生：(1)減少焊接接頭是淬硬組織將焊件預(yù)熱或提高預(yù)熱溫度、適當(dāng)增加焊接電流、減低焊接速度、控制層間溫度不小于預(yù)熱溫度、焊后緩冷或立即熱處理，都可減低焊接接頭的冷卻速度，以減少其淬硬組織。這個“軟化區(qū)”的組織除了聚集了的碳化物外，大部分是鐵素體，同時還有奧氏體分解產(chǎn)物，形成所謂的“白帶”組織，因為“白帶”組織的出現(xiàn)，長期高溫工作時，蠕變變形也很容易集中在這個部位而發(fā)生斷裂，為了消滅這種組織，預(yù)熱和焊后熱處理溫度必須十分謹(jǐn)慎。以上4個區(qū)域的組織特征可見圖31。因此，該區(qū)域的性能優(yōu)異。15CrMoR的焊接接頭，在過熱區(qū)獲得上貝氏體，甚至馬氏體，塑性低、韌性差，易產(chǎn)生冷裂紋。在熱影響區(qū)里，根據(jù)組織的不同，可分為4個區(qū)域:(l)熔合區(qū)即焊縫金屬與母材相鄰的熔合線附近，溫度處于固液相之間，此區(qū)在化學(xué)成份和性能上都呈現(xiàn)出較大的不均勻性，靠近母材一側(cè)的金相組織是處于過熱狀態(tài)，塑性很差，這個區(qū)域的范圍窄，但對接頭的強度、塑性都有很大的影響，是產(chǎn)生裂紋，局部脆化破壞最常見的發(fā)源地。15CrMoR在冷卻速度較大的條件下，可能形成淬硬組織，當(dāng)熱影響區(qū)形成淬硬組織時，接頭出現(xiàn)脆化傾向，脆化的原因如下:焊接時由于強烈的不均勻加熱，使熱影響區(qū)處在不斷改變溫度、應(yīng)力和應(yīng)變的狀態(tài)下，焊接過程使熱影響區(qū)的晶粒變粗，組織呈現(xiàn)出不均勻性，在大多數(shù)情況下促使性能變壞。熱輸入過大時,焊縫金屬及熱影響區(qū)晶粒顯著變粗。這些合金元素推遲了冷卻過程中的轉(zhuǎn)變,提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性。因此，15CrMoR焊接時易產(chǎn)生在熱裂紋。另外，再熱過程中晶內(nèi)合金碳化物沉淀造成的二次硬化，使晶內(nèi)蠕變抗力提高，促使蠕變易于集中于晶界，這樣，在應(yīng)力松馳過程中蠕變變形將集中于晶界附近，以致導(dǎo)致伸長變形量很小的晶間斷裂。臨界變形能力與晶界的聚合強度﹑晶內(nèi)蠕變抗力及晶粒尺寸大小等因素有關(guān)。當(dāng)實際塑性變形大于臨界變形能力時，也即塑性變形能力不適應(yīng)塑性變形的發(fā)展時，就可能在再熱過程中產(chǎn)生再熱裂紋。再熱裂紋發(fā)生部位多為焊接時經(jīng)過1200～1450℃加熱，然后在消除應(yīng)力處理中又經(jīng)過500～700℃溫度循環(huán)的地方。為了消除殘余應(yīng)力，15CrMoR的焊接接頭往往要進(jìn)行熱處理。 再熱裂紋 再熱裂紋產(chǎn)生的機理再熱裂紋傾向取決于鋼中碳化物形成元素的特性及其含量。 熱裂紋傾向判定利用英國Winkinson等人提出的熱裂紋敏感性判定計算公式:計算得出:=,不會產(chǎn)生熱裂紋。h為50mm根據(jù)進(jìn)廠鋼板的化學(xué)成分進(jìn)行計算,得出:Pcm =由此計算出壓力容器用15CrMoR鋼的冷裂紋敏感指數(shù)為:Pc =因為當(dāng)Pc 0時,即有產(chǎn)生裂紋的可能性，所以15CrMoR鋼焊接時易出現(xiàn)冷裂紋。 冷裂紋敏感性的計算裂紋敏感指數(shù)Pc是目前應(yīng)用比較廣泛的冷裂紋判據(jù)數(shù)據(jù)。因此，如果焊縫中氫含量較高的話，極易在融合線附近形成一個富氫帶，加上相變應(yīng)力和殘余應(yīng)力的作用，極易發(fā)生裂紋。因此，焊縫組織冷卻后得到鐵素體，氫在奧氏體中的溶解度比在鐵素體中的溶解度大的多，在焊接接頭冷卻過程中由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，氫在鐵素體中呈飽和狀態(tài)。如果焊前預(yù)熱及焊后熱處理等工藝措施不采用的話，有發(fā)生冷裂紋的可能較大。%～%，冷裂紋傾向較小。當(dāng)Ceq =%～%時,鋼材的焊接性稍差,需適當(dāng)預(yù)熱才能進(jìn)行焊接。 碳當(dāng)量的計算與分析鋼種的淬硬傾向與該鋼種的碳當(dāng)量含量有直接關(guān)聯(lián)，一般成正比關(guān)系。 冷裂紋大量的生產(chǎn)實踐和理論研究證明,高強鋼焊接時產(chǎn)生冷裂紋有三大因素:鋼種的淬硬傾向、焊接接頭含氫量及其分布、以及接頭所承受的拘束應(yīng)力狀態(tài)。 焊接性分析對焊接性影響最大的是C及合金元素的含量，15CrMoR屬于低合金珠光體耐熱鋼，C及合金元素的含量都比較低，總體看來焊接性良好。在這些非調(diào)質(zhì)鋼中，由于加入合金元素較多，其焊接碳當(dāng)量增大，焊接熱影響區(qū)的最高硬度隨之提高。焊接碳當(dāng)量（Ceq）與材料焊接熱影響區(qū)的最高硬度之間，存在著一定的關(guān)系。若鋼的淬透性過高，在熱影響區(qū)內(nèi)必然有馬氏體形成，而且近熔合線處的晶粒也將非常粗大，鋼的熱影響區(qū)就有發(fā)生脆裂的危險；若碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高時，它一方面使鋼的淬透性提高，另一方面使形成的馬氏體更脆，更硬，在熱影響區(qū)中遠(yuǎn)離熔合線的部分，其綜合機械性能也會大大降低。在焊接過程中，部分熱影響區(qū)被加熱到近于鋼的熔點，其它部分也分別被加熱到Ac3以上或Ac1～Ac3溫度之間。同時，冶金技術(shù)的進(jìn)步，尤其是計算機自動控制在冶煉、控溫、軋制和熱處理等方面的應(yīng)用，為焊接結(jié)構(gòu)用合金鋼的發(fā)展提供了重要的技術(shù)保證。有較低的脆性臨界轉(zhuǎn)變溫度。使用它可以減輕結(jié)構(gòu)自重,保證使用可靠、耐久。50多年來,低合金鋼有了很大的發(fā)展。(3)具有一定的耐蝕性在低合金鋼中加入合金元素ωcr=～%,Wp=～%以及Al、Cr、Mo等，經(jīng)某些元素的復(fù)合作用，可以使之比碳素鋼更高的耐大氣、海水、土壤腐蝕的能力，是發(fā)展低合金耐蝕鋼的重要系列之一。低合金鋼中,除了碳以外還含有少量其他元素,如Mn、Cr、Mo、V、W、。 低合金鋼的介紹15CrMoR屬于珠光體低合金耐熱鋼，下面對低合金鋼做一些簡單的介紹。%，為了提高淬透性，適量加入C、Mn、Cr、Mo、V、W、Ni和Si等合金元素，具有較高的淬硬性。低合金鋼焊接熱影響區(qū)的組織分布與母材的熱處理狀態(tài)有關(guān)。目前，美、日、德等國家在設(shè)計上已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的合金化概念，不再是單純的依靠增加和調(diào)整鋼中的合金元素來增加鋼的性能。15CrMoR為了獲得滿意的強度和韌性的組合，晶粒尺寸必須細(xì)小、均勻，而且應(yīng)是等軸晶。低合金高強度鋼的發(fā)展和在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用日益廣泛促進(jìn)了世界各國對其的開發(fā)研究工作的不斷深入?？估瓘姸扰c屈服強度之比成為屈強比。鋼的強度級別不同，加入的合金元素及其含量也不同，成分設(shè)計既要能滿足性能要求，又要能滿足其經(jīng)濟性。這些元素可以推遲珠光體和貝氏體的轉(zhuǎn)變，使產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變的臨界冷卻速度降低。此外，添加一些合金元素，如Mn、Cr、Mo、V、W、Ni、Si、B和Cu等。熱軋及正火條件下，合金元素對塑性和韌性的影響與其強化作用相反，即強化效果越大，塑性和韌性降低越多，當(dāng)鋼中的合金元素的含量超出一定范圍后會出現(xiàn)韌性大幅度下降。所有這些合金元素或者與Fe形成固溶體，或者形成碳化物（除了Ti、Nb和Ta），都產(chǎn)生了延遲奧氏體分解的作用，并由此提高了鋼的淬硬傾向。Cr、Al、Ti和V合金元素對氮具有較高的親和力，并能形成穩(wěn)定的氮化物。按照氮在元素周期表中的位置和其原子半徑判斷，氮在鋼中的作用與碳相似。表21 15CrMoR的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）C Si Mn P S Cr Mo ～ ～ ～ ≤ ≤ ～ ～ 表22 15CrMoR的力學(xué)性能和冷彎性能板厚（mm) 鋼板狀態(tài) бb(Mpa) бs(Mpa) δ5(%) Akv∕（J） 冷彎試驗180 176。壓力容器用鋼具有足夠的塑性和韌性儲備是壓力容器抗脆斷的必要條件之一，也是壓力容器各種部件、封頭、筒體、卷制、熱壓成形等制造工藝的需要。從以上的闡述可以看出，15CrMoR是一種機械性能和焊接加工性能高于碳鋼的低合金鋼，但也要注意它的使用范圍和供貨的要求，才能更好地保證壓力容器選材的有效性、安全性和低成本性。為了適應(yīng)較惡劣的操作條件，進(jìn)一步提高鋼的強度和韌性可加入少量的釩、鈮、鎳等，它們都易于形成強碳化物，同時又細(xì)化晶粒，鎳是提高鋼的韌性，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度的最有效的元素。對鋼板的表面、內(nèi)部質(zhì)量提出更高要求，規(guī)定不得有裂紋、結(jié)疤、折疊、氣泡、夾雜、分層和白點，并經(jīng)需方要求，應(yīng)保證超聲波探傷質(zhì)量；同時規(guī)定了沖擊韌性指標(biāo)。壓力容器用鋼應(yīng)具有足夠的耐蝕性以確保壓力容器的長期安全運行。其次要具有優(yōu)良的焊接性，壓力容器用鋼具有優(yōu)良的焊接性能是保證產(chǎn)品焊接質(zhì)量的首要條件。15CrMoR