第1篇第4章焊接工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4 1焊接符號(hào)與標(biāo)注4 2焊接接頭及坡口型式4 3焊接應(yīng)力與變形4 4焊接工藝要素和規(guī)范4 5焊接工藝評(píng)定4 6焊接裂紋與控制4 7鍋爐壓力容器用鋼焊接4 8焊接結(jié)構(gòu)工藝性 工藝規(guī)程基本概念規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為工藝規(guī)程 工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)組織生產(chǎn) 管理生產(chǎn)的主要工藝文件 是加工 檢驗(yàn)驗(yàn)收 生產(chǎn)調(diào)度與安排的主要依據(jù) 工藝規(guī)程也是生產(chǎn) 組織和管理工作的基本依據(jù) 因?yàn)樵谏a(chǎn)管理中 產(chǎn)品投產(chǎn)前原材料及毛坯的供應(yīng) 通用工藝裝備的準(zhǔn)備 機(jī)床負(fù)荷的調(diào)整 專用工藝裝備的設(shè)計(jì)和制造 作業(yè)計(jì)劃的編排 勞動(dòng)力的組織以及生產(chǎn)成本的核算等都是以工藝規(guī)程作為基本依據(jù)的 4 1焊縫符號(hào)及標(biāo)注焊接圖是供焊接加工時(shí)所用的圖樣 除了將焊接件的結(jié)構(gòu)表達(dá)清楚以外 還必須把焊接的有關(guān)內(nèi)容表示清楚 如焊接接頭型式 焊縫型式 焊縫尺寸 焊接方法等 要看懂焊接機(jī)械設(shè)備圖紙 就必須了解焊縫的符號(hào)及其標(biāo)注方法 焊縫代號(hào)是工程語言的一種 它可以統(tǒng)一焊接結(jié)構(gòu)圖紙上的符號(hào) 我國的焊縫符號(hào)是由國家標(biāo)準(zhǔn)GB324 88規(guī)定的 焊縫符號(hào)由以下內(nèi)容組成 1 常用焊接方法的代號(hào)可用簡明的字母符號(hào)來代表各種常用的焊接方法 具體內(nèi)容見表4 1 4 1焊縫符號(hào)及標(biāo)注2 基本符號(hào)焊縫符號(hào)由基本符號(hào)與指引線組成 必要時(shí)還要加上輔助符號(hào) 補(bǔ)充符號(hào)和焊縫尺寸符號(hào) 基本符號(hào)是表示焊縫橫截面形狀的符號(hào) 它采用近似于焊縫橫截面形狀符號(hào)表示 表4 2 3 輔助符號(hào)及補(bǔ)充符號(hào)輔助符號(hào)是表示焊縫表面形狀特征的符號(hào) 不需要確切地說明焊縫的表面形狀時(shí) 可不用 補(bǔ)充符號(hào)是為了補(bǔ)充說明焊縫的某些特征面用的符號(hào) 它們的表示方法見表4 3 4 焊縫的尺寸符號(hào)在設(shè)計(jì)或生產(chǎn)需注明焊縫尺寸時(shí) 用焊縫尺寸符號(hào)表示 見表4 4 4 1焊縫符號(hào)及標(biāo)注5 指引線 1 指引線由帶箭頭的箭頭線和兩條基準(zhǔn)線 一條為細(xì)實(shí)線 一條為虛線 兩部分組成 2 虛線可畫在細(xì)實(shí)線的上側(cè)或下側(cè) 基準(zhǔn)線一般與標(biāo)題欄的長邊相平行 必要時(shí) 也可與標(biāo)題欄的長邊相垂直 箭頭線用細(xì)實(shí)線繪制 箭頭指向有關(guān)焊縫處 必要時(shí)允許箭頭線折彎一次 當(dāng)需要說明焊接方法時(shí) 可在基準(zhǔn)線末端增加尾部符號(hào) 4 1焊縫符號(hào)及標(biāo)注5 指引線 3 箭頭線與焊縫位置的關(guān)系箭頭線相對(duì)焊縫的位置一般沒有特殊要求 箭頭線可以標(biāo)在有焊縫一側(cè) 也可以標(biāo)注在沒有焊縫一側(cè) 如圖所示 4 1焊縫符號(hào)及標(biāo)注5 指引線 4 基本符號(hào)相對(duì)基準(zhǔn)線的位置為了在圖樣上能確切地表示焊縫位置 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了基本符號(hào)相對(duì)基準(zhǔn)線的位置 如果焊縫接頭在箭頭側(cè) 則將基本符號(hào)標(biāo)在基準(zhǔn)線的細(xì)實(shí)線一側(cè) 如圖a所示 如果焊縫接頭不在箭頭側(cè) 則將基本符號(hào)標(biāo)在基準(zhǔn)線的虛線一側(cè) 如圖b所示 標(biāo)注對(duì)稱焊縫及雙面焊縫時(shí) 可不畫虛線 如圖c所示 4 1焊縫符號(hào)及標(biāo)注6 常用焊縫的尺寸標(biāo)注法 1 焊縫橫截面上的尺寸 標(biāo)在基本符號(hào)的左側(cè) 2 焊縫長度方向的尺寸 標(biāo)在基本符號(hào)的右側(cè) 3 坡口角度 坡口面角度 根部間隙b標(biāo)在基本符號(hào)的上側(cè)或下側(cè) 4 相同焊縫數(shù)量及焊接方法代號(hào)標(biāo)在尾部 5 當(dāng)需要標(biāo)注的尺寸數(shù)據(jù)較多 又不易分辨時(shí) 可在數(shù)據(jù)前面增加相應(yīng)的尺寸符號(hào) 焊縫的標(biāo)注示例 焊縫的標(biāo)注示例 續(xù) 4 2焊接接頭及坡口型式常見的焊接接頭有對(duì)接接頭 T形接頭 角接接頭和搭接接頭等四種 如圖所示 焊接接頭的選擇 主要根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)形式 焊件厚度 焊縫強(qiáng)度要求及施工條件等來選擇 焊縫的規(guī)定畫法工件經(jīng)焊接后所形成的接縫稱為焊縫 如需在圖樣中簡易地繪制焊縫時(shí) 可用視圖 剖視圖或斷面圖表示 也可用軸測圖示意地表示 焊縫的規(guī)定畫法 如圖所示 4 2焊接接頭及坡口型式1 對(duì)接接頭對(duì)接接頭容易焊透 受力情況好 應(yīng)力分布均勻 連接強(qiáng)度高 焊接接頭質(zhì)量容易保證 受力均勻 在靜載和動(dòng)載作用下都具有很高的強(qiáng)度 且外形平整美觀 是應(yīng)用最多的接頭形式 但對(duì)焊前準(zhǔn)備和裝配要求較高 通常使焊縫略高于母材板面 這加厚層造成了構(gòu)件表面的不平滑 在焊縫與平材的過渡處引起應(yīng)力集中 大型和要求較高的鍋筒 壓力容器上的對(duì)接焊縫一般要求打磨平整或噴九后出廠 4 2焊接接頭及坡口型式1 對(duì)接接頭 1 按照焊件厚度及坡口準(zhǔn)備的不同 對(duì)接接頭可分為不開坡口 單邊V形 V形坡口 U形坡口 單邊U形 K形坡口 X形坡口 U形V形混合坡口和雙U形坡口等 見圖 4 2焊接接頭及坡口型式1 對(duì)接接頭一般情況 手工電弧焊焊接6mm以下焊件和自動(dòng)焊焊接14mm以下焊件時(shí) 可不開坡口 鋼板超過上述厚度時(shí) 電弧不能熔透鋼板 應(yīng)考慮開坡口 開坡口可使熱源伸入根部 保證焊透 且可降低熱規(guī)范 減小熱影響區(qū)和減少焊件的變形 鈍邊和間隙的尺寸若能很好配合 不僅可保證焊透 而且也可避免燒穿 未焊透等缺陷 坡口型式選擇 主要根據(jù)被焊工件厚度 焊后應(yīng)力變形大小 坡口加工的難易程度 焊條的消耗量以及焊接工藝等各方面的因素來考慮 4 2焊接接頭及坡口型式1 對(duì)接接頭 2 在不同厚度鋼板對(duì)接時(shí) 由于接頭處斷面有突然變化 會(huì)造成應(yīng)力集中 如焊縫兩邊鋼板中心線不一致 受力時(shí)將產(chǎn)生附加彎矩 這些都將影響接頭強(qiáng)度 雙面或者單面削薄 圖 4 2焊接接頭及坡口型式2 T形接頭根據(jù)工件厚度不同 將兩塊鋼板互成直角連接在一起的焊縫接頭稱為T形接頭 接頭可分為不開坡口 單邊V形坡口 雙邊V形坡口以及K形坡口 根據(jù)厚薄不同可用單面或雙面焊 鍋爐壓力容器插入式管接頭 人孔圈和筒體的焊接屬于此類 廣泛采用在空間類焊件上 具有較高的強(qiáng)度 如船體結(jié)構(gòu)中約70 的焊縫采用了T形接頭 未開坡口T形接頭開坡口T形接頭 4 2焊接接頭及坡口型式2 T形接頭對(duì)不開坡口的T形接頭 應(yīng)盡量避免采用單面角焊縫 因?yàn)?該種接頭的根部有很深的缺口 且此種焊縫不能承受反方向的力矩 4 2焊接接頭及坡口型式3 角接接頭根據(jù)工件厚度不同 將兩塊鋼板互成直角沿邊沿連接在一起的焊縫接頭稱為角接接頭 通常只起連接作用 只能用來傳遞工作載荷 4 2焊接接頭及坡口型式3 角接接頭圖示為不允許的角接焊縫結(jié)構(gòu) 這些角焊縫應(yīng)力分布不均 在焊縫根部有較大應(yīng)力集中 在壓力容器的受壓件上是禁止采用的 4 2焊接接頭及坡口型式4 搭接接頭焊前準(zhǔn)備簡便 但受力時(shí)產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力 降低了接頭強(qiáng)度 4 3焊接應(yīng)力和變形結(jié)構(gòu)焊接時(shí)總是要產(chǎn)生焊接變形和應(yīng)力 在焊接過程中 焊件中產(chǎn)生的隨時(shí)間而變化的變形和內(nèi)應(yīng)力分別稱為瞬時(shí)變形和焊接瞬時(shí)應(yīng)力 焊后溫度冷卻至室溫時(shí)留存于焊件中的變形和應(yīng)力分別稱為焊接殘余變形和焊接殘余應(yīng)力 4 3 1焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因焊接對(duì)焊縫區(qū)不均勻的加熱和冷卻是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的根本原因 4 3焊接應(yīng)力和變形4 3 1焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因焊接時(shí) 焊件進(jìn)行局部加熱 根據(jù)金屬熱脹冷縮的特性 產(chǎn)生abcde的變形 但鋼板是一個(gè)整體 這種伸長不能自由地實(shí)現(xiàn) 鋼板端而只能比較均衡地伸長 4 3焊接應(yīng)力和變形4 3 1焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因冷卻時(shí) 由于焊縫附近金屬在焊接過程中已發(fā)生了不可恢復(fù)的壓縮塑性變形 它同樣受到兩側(cè)金屬的約束 為保持整體的一致性 而均衡地收縮了 且焊縫區(qū)要產(chǎn)生一定量的彈性拉伸 兩側(cè)金屬產(chǎn)生一定量的彈性壓縮 于是在焊縫區(qū)及其附近的金屬中就存在拉應(yīng)力 在兩側(cè)金屬中則存在壓應(yīng)力 構(gòu)件中的應(yīng)力處于平衡狀態(tài) 由此可知 平板對(duì)接焊后比焊前縮短了 同時(shí)焊縫區(qū)產(chǎn)生了拉應(yīng)力 遠(yuǎn)離焊縫的兩側(cè)金屬受壓應(yīng)力 即室溫下保留下來焊接應(yīng)力與變形 焊接殘余應(yīng)力和殘余變形 4 3焊接應(yīng)力和變形4 3 2焊接殘余應(yīng)力的分布 影響和消除焊接應(yīng)力可分為熱應(yīng)力 拘束應(yīng)力 相變應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力 焊接殘余應(yīng)力往往數(shù)值很大 在厚度較大的焊接結(jié)構(gòu)中 焊接殘余應(yīng)力一般可達(dá)到材料的屈服極限 1 焊接應(yīng)力的分類 1 縱向應(yīng)力 沿著焊縫長度方向的應(yīng)力 2 橫向應(yīng)力 垂直于焊縫長度方向且平行于構(gòu)件表面的應(yīng)力 3 厚度方向應(yīng)力 垂直于焊縫長度方向且垂直于構(gòu)件表面的應(yīng)力 4 3 2焊接殘余應(yīng)力的分布 影響和消除2 焊接殘余應(yīng)力的分布 1 焊縫縱向應(yīng)力 x沿著焊縫縱向的應(yīng)力稱為縱向應(yīng)力 x 把垂直于焊縫縱向的應(yīng)力稱為橫向應(yīng)力 y 焊縫及其附近的壓縮塑性變形區(qū)內(nèi) x的為拉應(yīng)力 其值一般可達(dá)材料的屈服強(qiáng)度 4 3焊接應(yīng)力和變形4 3 2焊接殘余應(yīng)力的分布 影響和消除2 焊接殘余應(yīng)力的分布 2 焊縫橫向應(yīng)力圖為一定長度平板焊縫中橫向應(yīng)力 y的分布 焊縫及其附近的壓縮塑性變形區(qū)內(nèi) y為拉應(yīng)力 兩端為壓應(yīng)力 離開焊縫中心越遠(yuǎn) y迅速衰減 厚板焊接結(jié)構(gòu)中除了縱向應(yīng)力和橫向應(yīng)力外 還存在沿厚度方向的應(yīng)力 這三個(gè)方向內(nèi)應(yīng)力在厚度方向分布極不均勻 厚板電渣焊時(shí)焊縫中心出現(xiàn)三軸向拉應(yīng)力 隨板厚的增加而增加 但在表面為壓應(yīng)力 4 3焊接應(yīng)力和變形4 3 2焊接殘余應(yīng)力的分布 影響和消除3 焊接殘余應(yīng)力的影響 1 對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與受壓件穩(wěn)定性的影響在構(gòu)件承受拉伸載荷時(shí) 焊接殘余內(nèi)應(yīng)力將與載荷應(yīng)力相疊加 從而影響構(gòu)件的強(qiáng)度 2 對(duì)構(gòu)件脆性斷裂的影響增大了構(gòu)件的名義應(yīng)力 加上焊接接頭區(qū)材料韌性的下降和焊接缺陷的產(chǎn)生 都會(huì)促使構(gòu)件在外載不大的情況下發(fā)生低應(yīng)力脆斷 3 對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響 焊縫區(qū)的殘余拉應(yīng)力能提高結(jié)構(gòu)平均拉應(yīng)力值 使疲勞壽命降低 4 3焊接應(yīng)力和變形4 3 2焊接殘余應(yīng)力的分布 影響和消除3 焊接殘余應(yīng)力的影響 4 對(duì)焊件加工精度和尺寸穩(wěn)定的影響 5 對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響評(píng)定焊接區(qū)裂紋狀態(tài)時(shí) 必須考慮焊接殘余應(yīng)力 在計(jì)算裂紋擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)力 應(yīng)力強(qiáng)度因子KI時(shí) 殘余應(yīng)力 r用拉應(yīng)力的當(dāng)量值 3來考慮殘余應(yīng)力對(duì)裂紋擴(kuò)展的貢獻(xiàn) 即 3 r r其中 r和裂紋的類型 穿透裂紋 埋藏裂紋 表面裂紋 及裂紋方向 和熔合線平行的裂紋 和熔合線垂直的裂紋 角焊縫裂紋 有關(guān) 4 減少和消除焊接殘余應(yīng)力的措施與方法從設(shè)計(jì)和焊接工藝兩方面減少焊接殘余應(yīng)力 1 設(shè)計(jì)上減少焊接應(yīng)力的核心是正確布置焊縫 從而避免應(yīng)力疊加 降低應(yīng)力峰值 盡量減少焊縫數(shù)量 減少焊縫尺寸和長度 焊縫應(yīng)避免過分集中 圖 有足夠距離 要盡可能避免交叉 以免出現(xiàn)三向復(fù)雜應(yīng)力 焊縫不要布置在高應(yīng)力區(qū)及斷面突變的地方 以避免應(yīng)力集中 采用剛性較小接頭表式 翻邊替插入管 4 3焊接應(yīng)力和變形4 3 2焊接殘余應(yīng)力的分布 影響和消除4 減少和消除焊接殘余應(yīng)力的措施與方法 2 工藝上減小焊接應(yīng)力的方法 采用合理的焊接順序和方向 讓大多數(shù)焊縫在剛性較小的情況下施焊 縮小焊接區(qū)與結(jié)構(gòu)整體之間的溫差 從而礎(chǔ)小焊接內(nèi)應(yīng)力 整體預(yù)熱 采用較小的線能量 錘擊焊縫 減小焊接應(yīng)力與變形 減少氫含量及消氫處理 3 消除殘余應(yīng)力方法主要是焊后消除殘余應(yīng)力 對(duì)厚度超過一定尺寸的鍋爐 壓力容器受壓元件 均應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理以消除內(nèi)應(yīng)力 4 3 3焊接變形的形式 影響因素及控制方法工件焊后一般都會(huì)產(chǎn)生變形 如果變形量超過允許值 就會(huì)影響使用 變形產(chǎn)生的主要原因是焊件不均勻地局部加熱和冷卻 因?yàn)楹附訒r(shí) 焊件僅在局部區(qū)域被加熱到高溫 但加熱區(qū)域金屬因受到周圍溫度較低的金屬阻止 卻不能自由膨脹 而冷卻時(shí)又由于周圍金屬的牽制不能自由地收縮 結(jié)果這部分加熱的金屬存在拉應(yīng)力 而其它部分的金屬則存在與之平衡的壓應(yīng)力 當(dāng)這些應(yīng)力超過金屬的屈服極限時(shí) 將產(chǎn)生焊接變形 當(dāng)超過金屬的強(qiáng)度極限時(shí) 則會(huì)出現(xiàn)裂縫 4 3 3焊接變形的形式 影響因素及控制方法焊接變形的形式焊接變形可能是多種多樣的 最常見的有五種基本形式或者是這幾種變形的組合 圖 a 是平板對(duì)接焊接以后產(chǎn)生的縱向和橫向收縮變形 圖 b 是平板對(duì)接后的角變形 圖 c 是圓筒件焊縫布置偏離焊件形心軸形成的彎曲變形 圖 d 是薄壁焊件焊后產(chǎn)生的波浪形變形 此外 在梁柱結(jié)構(gòu)焊接時(shí)還易出現(xiàn)扭曲變形 其中收縮變形 彎曲變形屬整體變形 而另外幾種形式為局部變形 4 3焊接應(yīng)力和變形4 3 3焊接變形的形式 影響因素及控制方法2 焊接變形的影響因素 1 焊縫位置對(duì)焊接變形的影響焊縫在結(jié)構(gòu)中布置對(duì)稱 只產(chǎn)生縱向和橫向縮短 但當(dāng)焊縫在結(jié)構(gòu)中布置不對(duì)稱時(shí) 則會(huì)引起彎曲變形 而當(dāng)焊縫截面重心偏離接頭截面重心時(shí) 則會(huì)產(chǎn)生角變形 2 結(jié)構(gòu)剛性的影響 受同樣大小的力 剛性大的結(jié)構(gòu)變形小 剛性小的結(jié)構(gòu)則變形大 焊接變形總是沿著結(jié)構(gòu)或焊件剛性的約束最小的方向進(jìn)行 4 3焊接應(yīng)力和變形4 3 3焊接變形的形式 影響因素及控制方法2 焊接變形的影響因素 3 裝配和焊接次序的影響 條焊縫焊接時(shí)的剛性約束大小取決于裝配焊接程序 對(duì)截面對(duì)稱 焊縫對(duì)稱焊接結(jié)構(gòu) 可采用先裝配成整體的方法 而對(duì)復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu) 因?yàn)楹缚p多 各焊縫引起的變形相互影響 難以控制 因此必須采用部分裝配 焊接 再裝配 再焊接次序 以控制總體焊接變形 4 其他影響因素 變形和坡口型式 裝配間隙 焊接規(guī)范 焊接方法也密切相關(guān) 4 3 3焊接變形的形式 影響因素及控制方法3 控制焊接變形的方法為了控制和減小焊接變形 應(yīng)采用必要的合理設(shè)計(jì)方案和工藝措施 1 合理的設(shè)計(jì)保證承載能力條件下 應(yīng)盡量減小焊縫數(shù)量 長度和尺寸 應(yīng)合理安排焊縫的位置 使結(jié)構(gòu)中所有焊縫盡量對(duì)稱于截面中性軸 或接近中性軸 以減小焊件的變形 2 必要的工藝措施 預(yù)留收縮余量 在工件備料時(shí)加一定收縮余量 一般焊縫的縱向收縮量按焊縫的長度來計(jì)算 數(shù)值和坡口 接頭型式及板厚有關(guān) 反變形法用經(jīng)驗(yàn)或計(jì)算方法 須先判斷工件在焊后可能發(fā)生變形大小和方向 在焊前裝配時(shí) 預(yù)先將焊件向?qū)⒁冃蔚姆捶较驍[放或人為變形 控制得當(dāng) 可使得到正確形狀 防止殘余變形 4 3 3焊接變形的形式 影響因素及控制方法 選擇合理的焊接方法和規(guī)范采用能量集中熱源和快速焊接方法 合理的裝配焊接次序把大型結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)胤殖蓭讉€(gè)部件 分別裝配焊接 然后再拼焊成整體 4 3 3焊接變形的形式 影響因素及控制方法 剛性固定法 焊前將結(jié)構(gòu)固定夾緊 依靠外加約束減小焊接變形 但是剛性夾持阻止了焊件的自由收縮 將在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力 應(yīng)針對(duì)焊件材料和結(jié)構(gòu)形式慎重選擇 4 3 3焊接變形的形式 影響因素及控制方法 采用合理的焊接順序 4 3 3焊接變形的形式 影響因素及控制方法4 矯正焊接變形方法即使采用控制變形方法 構(gòu)件焊接后難以避免產(chǎn)生變形 當(dāng)焊件超出產(chǎn)品技術(shù)要求所允許焊接變形時(shí) 都要求焊后進(jìn)行矯正 使之符合產(chǎn)品質(zhì)量要求 矯正的實(shí)質(zhì)是使焊接構(gòu)件產(chǎn)生新的變形 以抵消焊接時(shí)所發(fā)生的變形 矯正焊接變形的過程往往增加構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力 因此矯正變形之前最好先消除焊接殘余應(yīng)力 以免矯正變形時(shí)構(gòu)件發(fā)生局部破裂 生產(chǎn)中常用機(jī)械矯正和火焰加熱矯正 4 3 3焊接變形的形式 影響因素及控制方法4 矯正焊接變形方法 1 機(jī)械矯正法 機(jī)械矯正法是用機(jī)械加壓或錘擊冷變形方法 產(chǎn)生塑性變形來矯正焊接變形 4 3 3焊接變形的形式 影響因素及控制方法4 矯正焊接變形方法 2 火焰矯正法 火焰加熱矯正法是利用火焰局部加熱后的冷卻收縮 來抵消該部分伸長變形 加熱部位必須正確 火焰加熱矯正的加熱溫度一般為600 800 4 3 3焊接變形的形式 影響因素及控制方法4 矯正焊接變形方法 3 矯形時(shí) 要特別注意鋼種 對(duì)耐腐蝕設(shè)備不宜用錘擊 以防應(yīng)力腐蝕 對(duì)具有晶間隙蝕傾向的不銹鋼和淬硬傾向較大的鋼材不宜用火焰矯形 對(duì)冷裂傾向較大的高強(qiáng)鋼要少用機(jī)械法矯形 因該法易產(chǎn)生冷作硬化 4 4焊接工藝要素和規(guī)范焊接工藝是控制接頭焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素 在工廠中 目前以焊接工藝細(xì)則卡來規(guī)定焊接工藝的要素 焊接工藝細(xì)則卡的編制依據(jù)是相應(yīng)的焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果 焊接工藝細(xì)則卡規(guī)定的焊接工藝要素 焊前準(zhǔn)備 焊接材料的牌號(hào)及規(guī)格 焊接工藝規(guī)范參數(shù) 操作技術(shù) 焊后檢查等 4 4焊接工藝要素和規(guī)范4 4 1焊前準(zhǔn)備1 坡口加工 1 剪切 常用于不開坡口的薄板此法生產(chǎn)率高 加工方便 加工后邊緣平直 但在剪床上不能剪切厚鋼板 也不能加工有角度的坡口 一般適用于25mm以下板厚 2 刨邊 用于直邊坡口用刨床或刨邊機(jī)加工直邊坡口 加工質(zhì)量好 坡口平直 精度高 4 4 1焊前準(zhǔn)備1 坡口加工 3 車削 用于管子坡口車削可加工出各種型式的坡口 厚壁筒體的U型坡口常用這種加工方法 對(duì)較長 較重等無法搬動(dòng)的管子可用移動(dòng)式的管子坡口機(jī) 小直徑薄壁管子可用手動(dòng)式坡口機(jī) 大直徑厚壁管子則可采用電動(dòng)車管機(jī) 4 氧乙炔切割 應(yīng)用最廣的加工坡口方法利用氣割可以得到任何角度的V形 X形 單邊V形 K形等坡口 更適合厚鋼板的切割 生產(chǎn)率高 氣割有手工 半自動(dòng)和自動(dòng) 可同時(shí)安裝二三把割炬 能將V形 X形坡口一次切成 質(zhì)量好 生產(chǎn)率高 4 4 1焊前準(zhǔn)備1 坡口加工 5 鏟削 用于加工坡口 清焊根用風(fēng)鏟來鏟削坡口 勞動(dòng)強(qiáng)度較大 噪聲嚴(yán)重 這種方法已日益被碳弧氣刨所代替 6 碳弧氣刨 常用于清焊根碳弧氣刨效率比風(fēng)鏟高 勞動(dòng)強(qiáng)度小 特別在開u形坡口時(shí)更為顯著 正在逐漸取代風(fēng)鏟 缺點(diǎn)是要用直流電源 刨割時(shí)煙霧大 要采取排煙措施 4 4 1焊前準(zhǔn)備2 坡口清洗 1 坡口兩側(cè)的內(nèi) 外表面必須清除銹斑 氧化膜和油垢等污染 這是防止焊縫產(chǎn)生氣孔和裂紋的有效措施 2 手工電弧焊清理寬度為20mm范圍 埋弧自動(dòng)焊為30mm 電渣焊為40mm 3 焊接過程中不發(fā)生冶金反應(yīng)的焊接方法 如TIG焊 MIG焊 PAW焊等 更應(yīng)重視 4 4 1焊前準(zhǔn)備3 坡口裝配 1 焊件組裝時(shí) 接頭兩側(cè)邊緣必須相互對(duì)準(zhǔn) 焊件組裝后應(yīng)進(jìn)行錯(cuò)邊量檢查 在壓力容器制造中 對(duì)接接頭錯(cuò)邊量的要求較高 A B類焊縫對(duì)口錯(cuò)邊量應(yīng)符合下表規(guī)定 4 4焊接工藝要素和規(guī)范4 4 2焊接工藝規(guī)范參數(shù)焊接工藝規(guī)范參數(shù)包括焊前的預(yù)熱溫度 焊接電參數(shù) 電流 電壓 電流種類 頻率 焊接和送絲速度等 后熱溫度和保溫時(shí)間 消氫處理溫度和保溫時(shí)間 焊后熱處理和消除應(yīng)力處理制度等 在氣體保護(hù)焊中 還應(yīng)包括氣體種類 混合比和流量等 1 焊前預(yù)熱溫度的選定 降低焊接熱影響區(qū)的冷卻速度 避免淬硬組織的形成 防止冷裂紋并改善熱影響區(qū)塑性 減小焊接區(qū)的溫度梯度 從而降低焊接接頭的內(nèi)應(yīng)力 4 4焊接工藝要素和規(guī)范4 4 2焊接工藝規(guī)范參數(shù) 擴(kuò)大焊接區(qū)加熱范圍 使焊接接頭在較寬區(qū)域內(nèi)處于塑性狀態(tài) 減弱焊接應(yīng)力的不利影響 改變焊接區(qū)的應(yīng)變集中區(qū)部位 降低了促使冷裂紋形成的應(yīng)力峰值 延長焊接區(qū)在l00 以上停留時(shí)間 有利于焊縫金屬中氫逸出 降低氫致裂紋危險(xiǎn) 對(duì)于結(jié)構(gòu)簡單的焊件 可按表4 7規(guī)定的溫度范圍進(jìn)行預(yù)熱 4 4焊接工藝要素和規(guī)范4 4 2焊接工藝規(guī)范參數(shù)2 焊接電參數(shù) 1 在使用連續(xù)的交流電和直流電焊接時(shí) 焊接規(guī)范中的電參數(shù)主要是焊接電壓和焊接電流 2 在采用脈沖電流焊接時(shí) 電參數(shù)還包括電流的交變頻率 通斷比 基本電流和峰值電流值 3 焊接規(guī)范參數(shù)的選擇原則首先是保證接頭的熔透 無裂紋并獲得成形良好的焊道 同時(shí)還應(yīng)保證接頭的性能滿足技術(shù)條件規(guī)定的各項(xiàng)要求 因而在選擇電參數(shù)時(shí)要考慮焊接熱輸入量對(duì)接頭性能的影響 手工電弧焊焊條直徑選擇及相應(yīng)的焊接電流范圍見表4 8 4 4 2焊接工藝規(guī)范參數(shù)3 焊后加熱和消氫處理焊后加熱是指焊后將焊件或焊接區(qū)立即加熱到150 250 保溫一定時(shí)間 該工藝簡稱后熱 若以消氫為目的 后熱處理應(yīng)在300 400 溫度范圍內(nèi)進(jìn)行 這種處理就稱為 消氫處理 其要點(diǎn)是每條焊縫焊完后立即將焊件或整條焊縫加熱到上述溫度 并保溫2 4h后空冷 4 焊后熱處理常用的焊后熱處理有 1 水調(diào)質(zhì)處理 即水淬加回火處理 淬火后回火處理的溫度對(duì)焊接接頭的性能有很大影響 回火溫度應(yīng)在在AC3以上50 100 4 4 2焊接工藝規(guī)范參數(shù)4 焊后熱處理對(duì)一種鋼材最適用的回火溫度范圍可通過預(yù)先的回火處理試驗(yàn)來確定 2 正火或正火加回火 厚壁筒節(jié)縱縫電渣焊縫晶粒粗大 達(dá)不到所要求的力學(xué)性能 因此焊后必須作正火處理以細(xì)化晶粒 某些采用埋弧焊焊成的筒節(jié)也可能在熱校和熱整形過程中經(jīng)受正火處理 正火溫度應(yīng)在該種鋼材AC3以上30 50 過高的正火溫度會(huì)導(dǎo)致晶粒的長大 起不到正火的效果 保溫時(shí)間按1 2min min壁厚計(jì)算 保溫結(jié)束后將工件放在平靜空氣中冷卻 4 4 2焊接工藝規(guī)范參數(shù)4 焊后熱處理 3 消除應(yīng)力處理當(dāng)壓力容器的壁厚超過下表所列的界限就必須將其作消除應(yīng)力處理 消除應(yīng)力處理的作用 消除殘余應(yīng)力 穩(wěn)定構(gòu)件尺寸 改善構(gòu)件母材與焊接接頭的性能 析出焊接區(qū)域的有害氣體 防止延遲裂紋 提高構(gòu)件抗應(yīng)力腐蝕的能力 提高耐疲勞強(qiáng)度 4 5焊接工藝評(píng)定4 5 1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 焊接工藝評(píng)定是按采用焊接工藝在接近實(shí)際生產(chǎn)條件下焊制模擬產(chǎn)品試板 并從焊成試板中按產(chǎn)品的技術(shù)條件截取拉力 彎曲和沖擊韌性試樣 并將焊接條件變化是否影響接頭力學(xué)性能作為是否需要重新評(píng)定焊接工藝的判斷準(zhǔn)則 如果所有試樣的檢驗(yàn)結(jié)果全部符合技術(shù)要求 則證明所編制的焊接工藝是可行的 可根據(jù)工藝評(píng)定報(bào)告擬定正式的焊接工藝細(xì)則卡 4 5焊接工藝評(píng)定4 5 1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)定是在焊接性試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的生產(chǎn)前工藝驗(yàn)證試驗(yàn) 應(yīng)在制訂焊接工藝指導(dǎo)書以后焊接產(chǎn)品以前進(jìn)行 4 5焊接工藝評(píng)定4 5 2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)定試板焊完后 應(yīng)按焊接工藝規(guī)定進(jìn)行焊后熱處理 然后按下圖取樣 并加工成拉力 彎曲和沖擊試樣 圖4 18 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 試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件要求 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4 19 4 5焊接工藝評(píng)定4 5 3焊接工藝評(píng)定的特點(diǎn)和一般過程1 擬定焊接工藝指導(dǎo)書 由具有專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)焊接工藝人員 根據(jù)鋼材焊接性能試驗(yàn) 結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn) 制造工藝條件來擬定 內(nèi)容包括焊接工藝重要因素 補(bǔ)加因素和次要因素 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 如果評(píng)定不合格 應(yīng)修改焊接工藝指導(dǎo)書繼續(xù)評(píng)定 直到評(píng)定合格 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 4 6焊接裂紋及控制焊接裂紋是指焊接過程中或焊后一段時(shí)間內(nèi) 由于焊接的原因 冶金 材料或內(nèi)外力 在焊接接頭范圍內(nèi)產(chǎn)生的金屬材料分離現(xiàn)象 局部斷裂 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 防止焊接裂紋是焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造的重大內(nèi)容 4 6焊接裂紋及控制4 6 1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 4 6焊接裂紋及控制4 6 2焊接裂紋形成的一般條件高強(qiáng)鋼橋梁 造船鋼結(jié)構(gòu) 冷裂紋 占90 石化裝置或動(dòng)力設(shè)備 熱裂紋則占多數(shù) 珠光體耐熱鋼 其再熱裂紋又很容易出現(xiàn) 裂紋的產(chǎn)生有兩個(gè)原因 1 拘束造成的應(yīng)力應(yīng)變是造成開裂的主要原因之一 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 2 一定材料在某一溫度區(qū)間 由于存在致脆因素 使接頭具體部位在拉伸應(yīng)力作用下發(fā)生開裂 4 6 3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 裂紋大多在焊縫表面開口 且有氧化色彩 裂紋往往產(chǎn)生于樹枝晶會(huì)合處 在焊縫橫截面中心沿縱長方向產(chǎn)生 裂紋一般沿晶界 具有高溫沿晶斷裂性質(zhì) 大多數(shù)發(fā)生在凝固過程中 也有凝固之后 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 1 熱裂紋 3 影響因素 焊縫化學(xué)成份的影響焊接中的許多低熔共晶體是焊接冶金反應(yīng)的產(chǎn)物 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 1 熱裂紋 3 影響因素 焊縫斷面形狀的影響深而窄的焊縫由于宏觀偏析主要集中于焊縫中間 易形成熱裂紋 為此在厚板埋弧自動(dòng)焊時(shí)要特別注意調(diào)節(jié)焊接電流與電弧電壓的比例 使焊縫形狀系數(shù)大于1 3 1 5 手弧焊時(shí)焊縫截面小 電流低 不易造成深而窄的焊縫 影響焊縫形狀系數(shù)的因素 1 熱裂紋 3 影響因素 焊接工藝及焊件結(jié)構(gòu)的影響焊件結(jié)構(gòu)和焊接工藝直接影響到焊接接頭的拘束度 反映在焊接拉伸應(yīng)變大小上 它對(duì)熱裂紋的影響屬于力學(xué)因素 1 熱裂紋 4 預(yù)防焊接熱裂紋的措施 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 采取工藝措施 如焊前預(yù)熱 伴熱 用大線能量施焊 應(yīng)保證焊縫形狀系數(shù)不過小 盡量降低焊件剛性等 減小焊接內(nèi)應(yīng)力 2 冷裂紋 1 冷裂紋的特征冷裂紋是焊接低合金高強(qiáng)度鋼 中合金鋼和中碳鋼等易淬火鋼材時(shí)最易產(chǎn)生的焊接缺陷 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 主要產(chǎn)生熱影響區(qū) 產(chǎn)生焊縫區(qū)可能性極小 常具有延遲性 2 冷裂紋 2 冷裂紋的特征冷裂紋是焊接低合金高強(qiáng)度鋼 中合金鋼和中碳鋼等易淬火鋼材時(shí)最易產(chǎn)生的焊接缺陷 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 主要產(chǎn)生熱影響區(qū) 產(chǎn)生焊縫區(qū)可能性極小 常具有延遲性 2 產(chǎn)生原因 冷裂紋產(chǎn)生的本質(zhì) 是焊件熱影響區(qū)的低塑性組織 淬硬組織 焊接接頭中的氫和焊接應(yīng)力綜合作用的結(jié)果 2 冷裂紋 3 影響因素 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 氫的作用氫所誘發(fā)的冷裂紋 從潛伏 萌生 擴(kuò)展 以至開裂具有延遲斷裂和特征 至于延遲時(shí)間長短和氫的濃度以及焊接接頭的應(yīng)力水平有關(guān) 2 冷裂紋 3 影響因素 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 厚板焊接更易在根部產(chǎn)生冷裂紋 一是厚板剛性大 二是厚板冷卻速度快 促使產(chǎn)生淬火組織 從而產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力所致 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 若僅存在某一因素的作用 冷裂紋也不致產(chǎn)生 最大限度地降低焊縫氫含量 焊條和焊劑要高溫烘干 去除潮氣 清除坡口區(qū)域的油銹水 焊后加熱到200 300 以利于氫擴(kuò)散逸出 焊前預(yù)熱 焊后緩冷 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 嚴(yán)格控制母材含磷量 以防冷脆 采取有利于降低焊接殘余應(yīng)力的措施 3 再熱裂紋 1 再熱裂紋的特征 再熱裂紋是在焊后消除應(yīng)力熱處理再加熱到540 930 范圍內(nèi)產(chǎn)生的 裂紋沿?zé)嵊绊憛^(qū)的粗晶區(qū)的晶粒用界擴(kuò)展 呈分枝狀的晶間裂紋 裂紋擴(kuò)展到焊縫或母材的細(xì)晶粒區(qū)就終止了 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 3 再熱裂紋 3 影響因素影響再熱裂紋的因素很多 如母材的化學(xué)成分 拘束狀態(tài) 焊接規(guī)范 焊條強(qiáng)度 消除應(yīng)力規(guī)范和使用溫度等 化學(xué)成份主要影響熱影響區(qū)晶界塑性 拘束狀態(tài) 焊接規(guī)范影響焊接殘余應(yīng)力大小 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 因此 熱影響區(qū)粗晶區(qū)的塑性變形能力 焊接殘余應(yīng)力和再熱引起的塑性應(yīng)變量是影響再熱裂紋的三個(gè)基本因素 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 選用再熱裂紋敏感性小的母材 是根本措施 采取一切有利于降低殘余應(yīng)力的措施 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 采用低匹配焊接材料利于吸收變形 在確保消除應(yīng)力效果的前提下 盡量采用較低再熱溫度和較短保溫時(shí)間 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 4 層狀撕裂 1 層狀撕裂的特征 是在焊縫快速冷卻過程中 在板厚方向焊接拉伸應(yīng)力作用下 在鋼板中產(chǎn)生與母材軋制表面平行裂紋 常發(fā)生T形 K形厚板接頭中 層狀撕裂是在常溫下產(chǎn)生的裂紋 大多數(shù)在焊后冷卻到150 以下或室溫以后產(chǎn)生 但是 當(dāng)結(jié)構(gòu)拘束度很高和鋼材層狀撕裂敏感性較高時(shí) 在300 250 范圍內(nèi)也可能產(chǎn)生 4 層狀撕裂 2 造成層狀撕裂的主要因素 夾雜物的影響 夾雜物是造成鋼材各向異性的主要原因 也是層狀撕裂的發(fā)源地 母材性能的影響 金屬基體本身的塑性 韌性對(duì)層狀撕裂有重要影響 塑性 韌性差 就意味著抗層狀撕裂的能力差 拘束應(yīng)力的影響 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 只有在角接接頭和T形接頭這類易形成較大兩向拘束應(yīng)力的情況下 才會(huì)引起層狀撕裂 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 當(dāng)焊接接頭的拘束程度可能會(huì)導(dǎo)致層狀撕裂時(shí) 就應(yīng)對(duì)所用鋼板進(jìn)行層狀撕裂敏感性評(píng)定 并選用對(duì)層狀撕裂敏感性低的鋼板 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 對(duì)層狀撕裂比較敏感的鋼種 如設(shè)計(jì)允許 可用強(qiáng)度等級(jí)較低 塑 韌性較好的焊接材料 降低鋼板厚度方向的應(yīng)力 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 4 7鍋爐壓力容器用鋼的焊接工藝特點(diǎn) 4 7鍋爐壓力容器用鋼的焊接工藝特點(diǎn)4 7 1低碳鋼焊接工藝制造鍋爐受壓元件的低碳鋼主要有Q235 ABCD 20g鋼板和10 20 20G鋼管 這些材料主要用來制造工業(yè)鍋爐的鍋筒 管束 集箱等 碳鋼強(qiáng)度低 所以高壓或超高壓以上的自然循環(huán)鍋爐鍋簡一般不采用低碳鋼 而是采用低合金結(jié)構(gòu)鋼 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 焊接性能良好 不必采用特殊的焊接工藝 通常一些薄壁件也不需要焊后熱處理 可采用所有的焊接方法進(jìn)行焊接 并能獲得性能良好的焊接接頭 4 7 2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400MPa16Mng 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 2 屈服極限大于400MPa13MnNiMoNbg等 電弧焊時(shí) 各種冷卻速度下都可能在熱影響區(qū)內(nèi)形成馬氏體組織 焊縫和熱影響區(qū)對(duì)冷 熱 再熱裂紋都比較敏感 4 7 2低合金高強(qiáng)度鋼的焊接工藝使用堿性低氫焊條 烘干后隨用隨取 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 采取適當(dāng)?shù)暮附右?guī)范以控制焊接冷卻速度 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 盡量減少結(jié)構(gòu)的剛性和裝配應(yīng)力 禁止強(qiáng)力組裝 并采用合理的焊接順序 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) 4 7 3珠光體耐熱鋼的焊接工藝珠光體耐熱鋼正火后組織為珠光體 具有足夠的蠕變強(qiáng)度和抗氧化能力 中高壓以上的鍋爐過熱器 再熱器管束 集箱等 常用的有 15MoG 20MoG 15CrMoG 12Cr2MoG 12Cr1MoVG 12Cr2MoWVTiB 12Cr3MoVSiTiB 1 含有不等的合金元素Cr Mo V 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 2 產(chǎn)生冷裂紋及再熱裂紋傾向 焊前預(yù)熱 焊后緩冷 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 4 7 49 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 10Cr9MoW1 6VNb 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 1 含有不等的合金元素Cr Mo V Nb等 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 2 焊前預(yù)熱 焊后進(jìn)行熱處理 避免產(chǎn)生冷裂紋 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 4 7 5奧氏體不銹鋼的焊接工藝奧氏體鋼具有高的熱強(qiáng)性和優(yōu)良的抗氧化性 抗腐蝕能力 是高蒸汽參數(shù)的鍋爐過熱器 再熱器管材高溫段主要用鋼 我國比較典型有18 8 國外15 10型 25 20型奧氏體不銹鋼 1 奧氏體鋼焊接主要問題晶間腐蝕是18 8型奧氏體鋼最危險(xiǎn)破壞形式之一 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 晶間腐蝕典型過程是不銹鋼焊后450 850 溫度范圍停留一段時(shí)間后 碳向奧氏體晶粒邊界擴(kuò)散 并和鉻化合析出碳化鉻 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 4 7 5奧氏體不銹鋼的焊接工藝奧氏體鋼焊接工藝 1 控制含碳量 碳是造成晶間腐蝕的主要因素 如含碳量很小 則碳全部溶解在固溶體中 不易擴(kuò)散產(chǎn)生晶間腐蝕 焊接材料的含碳量應(yīng)控制在0 08 以下或更低 0 04 可提高焊縫抗晶間腐蝕性能 2 添加穩(wěn)定劑 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 4 7 5奧氏體不銹鋼的焊接工藝奧氏體鋼焊接工藝 3 采用合理的工藝措施 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) 多道焊