【正文】 焊接效率： （ 1） 對(duì)焊接工作量大的結(jié)構(gòu) ， 有條件時(shí)應(yīng)盡量采用高效率焊條 ， 如鐵粉焊條 、 高效率不銹鋼焊條 、 重力焊條 、 底層焊條 、立向下焊條之類的專用焊條 。 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。 （ 1）對(duì)于同一牌號(hào)（型號(hào)）的焊條，不同的生產(chǎn)廠家，其工藝性能差別很大，需要我們?cè)诓少?gòu)時(shí)認(rèn)真分析。 （二）碳素鋼的焊條選用 對(duì)碳素鋼的認(rèn)識(shí)： ● 碳鋼的主要分類方法： （ 1） 按含碳量分類： 低碳鋼： C≤% （有的國(guó)家稱為軟鋼）；中碳鋼： C=%；高碳鋼： C＞ %。 （ 3） 按鋼的脫氧程度的不同分： 沸騰鋼；半鎮(zhèn)靜鋼；鎮(zhèn)靜鋼。 （ 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(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼： S ≤% ， P ≤% 。 ☆ 高碳鋼實(shí)際上不用于制造焊接結(jié)構(gòu)。 （ 2） 焊接氣瓶用碳素鋼 （ GB665394）： ? HP24 HP26 HP295： C≤%；屈服強(qiáng)度245295MPa。 （ 4） 鍋爐用碳素鋼 （ GB7131997） ? 20g： C≤% ；屈服強(qiáng)度 225245MPa。 （ 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(qiáng)度 205290MPa （ 7） 鐵道鋼軌用碳素鋼 （ GB258581）： ? U、 7 U7 U71Cu： C=%；抗拉強(qiáng)度≥785MPa。 （ 9） 汽車制造用碳素結(jié)構(gòu)鋼 （ GB327591） ? 08Al： C= %；抗拉強(qiáng)度 315440MPa 15Al： C= %；抗拉強(qiáng)度 345490MPa 低碳鋼的焊接特點(diǎn)： （ 1）焊接性能優(yōu)良，一般不會(huì)因焊接而引起淬硬組織。 （ 3）母材成分不合格（如 C、 S過(guò)高）時(shí)，焊接裂紋傾向大。 （ 5）厚度大、剛性大的結(jié)構(gòu)件在低溫條件下焊接可能出現(xiàn)裂紋。有時(shí)也可選用 E50 系列焊條代用，但不應(yīng)作為首選，否則違背了等強(qiáng)的原則。 （ 3）焊接動(dòng)載荷、復(fù)雜和厚板結(jié)構(gòu)和重要受壓容器，以及低溫下焊接時(shí)，應(yīng)選用堿性、低氫型焊條，如 E4316（ J426）、 E4315（ J427）。在我國(guó)，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 。 （ 2）若對(duì)已經(jīng)熱處理（正火或調(diào)質(zhì)）的中碳鋼部件進(jìn)行焊接，裂紋傾向較大。 中碳鋼的焊接工藝要點(diǎn)： （ 1）正確選擇焊接材料。 （ 3）焊后立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，熱處理溫度一般為600650℃ 。 （ 5） 對(duì)已經(jīng)熱處理的中碳鋼部件進(jìn)行焊接 ， 應(yīng)采取防裂紋的措施 。 ■ 舉例： 35鋼選用 J50 J507； 45鋼選用 J55 J557； 55鋼選用 J60 J607焊條 。 （ 3） 在僅要求實(shí)現(xiàn)完整連接而不要求強(qiáng)度 ， 或不要求焊縫與母材等強(qiáng)度的場(chǎng)合 ， 或者焊件結(jié)構(gòu)復(fù)雜對(duì)采取防裂紋措施有困難時(shí) ， 可采用強(qiáng)度等級(jí)較母材低一檔的焊條 。 ■ 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 。 理由是奧氏體焊縫金屬塑性好 、 溶解氫的能力強(qiáng) 。 （ 5） 有時(shí)也可在中 、 高碳鋼的坡口表面堆焊一層含碳量很低 （ C≤%） 、 強(qiáng)度低 、 塑性好的純鐵過(guò)渡層 ， 然后再用與母材強(qiáng)度相匹配的焊條填滿坡口 ， 能有效地防止焊接裂紋 。 方案二： 在無(wú)預(yù)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(jìn)行對(duì)接焊。 ● 低合金結(jié)構(gòu)鋼一般按其屈服強(qiáng)度分級(jí) 。 ? 屈服強(qiáng)度為 300450MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼 ， 以熱軋或正火狀態(tài)使用 。 如 07MnNiCrMoVDR（ 屈服強(qiáng)度下限 490MPa） 低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接特點(diǎn)： （ 1） 熱影響區(qū)的淬硬傾向 （ 硬化 ） ： ● 強(qiáng)度等級(jí)和含碳量低的鋼 ， 熱影響區(qū)淬硬傾向??； 屈服強(qiáng)度 450MPa以上的低合金高強(qiáng)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 。 因?yàn)榫€能量增大可使硬化傾向降低 ， 但易使晶粒長(zhǎng)大 。 ? 限制擴(kuò)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(yù)熱或 “ 緊急 ” 后熱以減少擴(kuò)散氫； ◇ 采用奧氏體焊條來(lái)固溶氫 ， 限制氫的擴(kuò)散 ， 但帶來(lái)其它問(wèn)題 （ 如熱裂紋 、 熔合區(qū)冷裂紋 、 不經(jīng)濟(jì)等 ） ， 非特殊情況不采用 。 ? 焊接接頭的內(nèi)應(yīng)力存在 ☆ 在低合金結(jié)構(gòu)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 。 C含量最好小于 %。因?yàn)槿鄢剡^(guò)熱易促使熱裂。因?yàn)楹附铀俣仍龃髸?huì)改變?nèi)鄢匦螤睿绊懙狡?。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。 ◇ 減小熔合比：通過(guò)開(kāi)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(lái)減小熔合比，防止母材向焊縫轉(zhuǎn)移某些有害雜質(zhì)。如合理布置焊縫，合理安排施焊順序等。 低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊條選擇要點(diǎn)： 總體原則： 一般根據(jù)母材的化學(xué)成分 、 力學(xué)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(jié)構(gòu)形式及受力情況 、 焊接施工條件等因素進(jìn)行綜合考慮 。 （ 1） 首先考慮等強(qiáng)度原則 。 ★ 經(jīng)驗(yàn)證明 ， 如果焊縫強(qiáng)度超過(guò)母材過(guò)多且塑性差時(shí) ， 可能造成冷彎角小 ， 甚至出現(xiàn)橫向裂紋 。 （ 2） 應(yīng)考慮化學(xué)成分的要求 。 ★ 壓力容器焊接的焊接材料熔敷金屬硫 、 磷含量應(yīng)符合JB/T47472023《 壓力容器用鋼焊條訂貨技術(shù)條件 》 的規(guī)定 。 （ 3） 滿足所要求的常溫或低溫沖擊韌性指標(biāo)要求 。 ★ 用于壓力容器焊接的焊條應(yīng)符合 JB/T47472023《 壓力容器用鋼焊條訂貨技術(shù)條件 》 的規(guī)定 。 ■ 舉例： 10MoWVNb抗氫鋼應(yīng)采用 J507MoW 焊條 ， 而不能用 J507。 ● 對(duì)于重要結(jié)構(gòu)及要求抗裂性好 、 塑性好 、 沖擊韌性好 、低溫性能好的焊接結(jié)構(gòu) ， 應(yīng)選用堿性焊條 （ 低氫型或超低氫型 ） 。 ● 對(duì)于非重要結(jié)構(gòu)或坡口表面有油 、 銹 、 氧化皮等臟物而又很難清理時(shí) ， 在結(jié)構(gòu)性能要求允許的前提下 ， 可選用酸性焊條 。 （ 三 ） 低溫鋼的焊條選用 對(duì)低溫鋼的認(rèn)識(shí)： ● 用于制造 20～ 253℃ 低溫下工作的焊接結(jié)構(gòu)的專用鋼材 ，稱為 低溫鋼 。 組織為鐵素體加少量珠光體 ， 在 40～ 110℃ 范圍內(nèi)使用 。 ? 中合金低碳馬氏體型低溫鋼： 合金元素含量大于 510%。 ☆ 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 。 ■ 舉例： 1Cr18Ni9Ti等 。 （ 3）設(shè)備和管道的工作溫度低于材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度 低合金低溫鋼的焊接特點(diǎn)： （ 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。 （ 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。 ◇ 雖然鎳可能增大熱裂傾向，但是嚴(yán)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。所以保證焊縫和粗晶區(qū)的低溫韌性是低溫鋼焊接時(shí)的技術(shù)關(guān)鍵。 （ 2） 焊接熱裂紋問(wèn)題 ， 尤其表現(xiàn) 為 弧坑裂紋。但高氫下也有一定冷裂敏感性。 ◆ 焊接磁偏吹的消除及控制措施： ◇ 采用永久磁鐵平衡法來(lái)消除焊接磁偏吹的影響。 ◇ 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(chǎng)不會(huì)造成電弧偏吹。 低溫鋼焊接接頭的低溫韌性保證措施： （ 1） 從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分考慮焊透 ，避免結(jié)構(gòu)不良而引起的人為缺陷。 （ 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。 ● 采用錘擊工件等強(qiáng)制手段進(jìn)行組裝會(huì)增加殘余應(yīng)力 ， 易導(dǎo)致發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂破壞 。 ● 因?yàn)槿笨谛?yīng)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(biāo)記和焊工鋼印等導(dǎo)致產(chǎn)生缺口效應(yīng)的劃痕 。 ● 對(duì)低溫鋼焊接實(shí)行表面退火焊道 ， 對(duì)改善焊接接頭的韌性有相當(dāng)有利的作用 。 ◇ 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 。 低合金低溫鋼的焊條選用要點(diǎn)： 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(guò)程中產(chǎn)生脆性斷裂，其強(qiáng)度通常均能滿足要求。 如 W50 J507RH。 如 W60 W707Ni等 。 如 W907Ni。 如： 如 ENiCrFe2 、 ENiCrFe4 、 ENiCrMo6等焊條 。 ★ 低溫鋼焊條藥皮一般均采用低氫型。 具有熱穩(wěn)定性和熱強(qiáng)性的鋼稱為 耐熱鋼 。 供貨狀態(tài)為退火 、 或正火 +回火 。 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 。 （ 2） 中合金耐熱鋼： 合金元素總含量 612%，以 Cr為主，含 %。也有以調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨。合金元素總含量大于 10%以上的耐熱鋼組織為馬氏體。 （ 3） 高合金耐熱鋼： 合金元素總含量大于 13%， 以 Cr或 CrNi為主 。 ■ 如 0Cr13Al（ 鐵素體 ） 、 1Cr13（ 馬氏體 ） 、 1Cr18Ni9Ti（ 奧氏體 ） 。 蠕變 ：金屬在一定溫度和一定應(yīng)力作用下隨著時(shí)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(guò) 300350℃ ，合金鋼的工作溫度高于 400 ℃ ，都會(huì)發(fā)生蠕變。 （ 3） 蠕變脆性 （鋼的持久塑性）：在溫度、應(yīng)力和時(shí)間三者聯(lián)合作用下所產(chǎn)生的脆性傾向。 對(duì)耐熱鋼焊接接頭性能的基本要求： （ 1） 接頭的等強(qiáng)度和等塑性： 不僅要有與母材基本相等的常溫和高溫短時(shí)強(qiáng)度，而且更重要的應(yīng)具有與母材相當(dāng)?shù)母邷爻志脧?qiáng)度，同時(shí)還應(yīng)具有與母材相近的塑性變形能力。為此要求焊縫金屬的合金成分應(yīng)與母材基本相同。 （ 4） 接頭的抗脆斷性： 焊接接頭應(yīng)能承受 的壓力試驗(yàn)，和高溫高壓設(shè)備投運(yùn)或檢修后的冷起動(dòng)過(guò)程。 ★ 奧氏體耐熱鋼與奧氏體不銹鋼具有基本相同的焊接特點(diǎn)，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。 ● 焊接時(shí)存在的主要問(wèn)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。 ? 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)。 （ 2） 焊縫和熱影響區(qū)的軟化： 冷卻速度過(guò)慢，使接頭在AC1附近的停留時(shí)間增長(zhǎng)，而出現(xiàn)“軟化區(qū)”，沖擊韌性下降，引起