焊接專(zhuān)業(yè)論文

1、1緒 論焊接技術(shù)自20世紀(jì)初期以后，幾十年來(lái)獲得迅猛發(fā)展，目前焊接結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本上取代了鉚接結(jié)構(gòu)，并部分代替鑄造和鍛造結(jié)構(gòu)。焊接結(jié)構(gòu)的用材量占鋼產(chǎn)量的近50，已廣泛地應(yīng)用于航空、航天、原子能、化工、造船、海洋工程、電子技術(shù)、建筑、機(jī)械制造等工業(yè)部門(mén)。 不銹鋼產(chǎn)品之所以會(huì)迅速增長(zhǎng)，與1950年以后采用寬幅的森吉米爾軋機(jī)、AOD和VOD精煉技術(shù)的開(kāi)發(fā)、連鑄等技術(shù)的進(jìn)步是密不可分的，通過(guò)先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用，降低了不銹鋼大批量生產(chǎn)的成本，在諸如廚房器具等耐久消費(fèi)品領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)始普及，并且新領(lǐng)域的需求不斷增長(zhǎng)。不銹鋼的發(fā)展與市場(chǎng)需求、產(chǎn)品和生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步相關(guān)。 從1996年日本、北美、歐

2、洲的不銹鋼需求構(gòu)成特點(diǎn)看，在日本，不銹鋼用于廚房器具的比率較高，緊隨其后的是建筑和產(chǎn)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域；在北美，不銹鋼用于汽車(chē)的比率較高，建筑和食品器具類(lèi)次之；在歐洲，不銹鋼用于產(chǎn)業(yè)機(jī)械的比率較高，其次是管道制品和金屬加工制品。不管是在哪個(gè)地區(qū)，不銹鋼被廣泛用于建筑、運(yùn)輸、廚房、電氣、產(chǎn)業(yè)機(jī)械等各種領(lǐng)域，這是因?yàn)椴讳P鋼所具有的耐久性、耐蝕性、美觀性等優(yōu)點(diǎn)能被世界所廣泛認(rèn)可，從而擴(kuò)大了不銹鋼的應(yīng)用領(lǐng)域。在高壓容器、鍋爐中，不銹鋼焊接構(gòu)件得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，它不但能滿足不同工作條件對(duì)材質(zhì)的要求，而且通過(guò)焊接的方法連接成不同幾何形狀的零部件，生產(chǎn)、修復(fù)簡(jiǎn)便而且成本低。如0Cr18Ni9鋼是我國(guó)在80年代末

3、引進(jìn)外國(guó)的配方研制的。低溫鋼適于在0以下應(yīng)用的合金鋼。能在-196以下使用的，稱為深冷鋼或超低溫鋼。低溫鋼主要應(yīng)具有如下的性能：韌性脆性轉(zhuǎn)變溫度低于使用溫度；滿足設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度；在使用溫度下組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；良好的焊接性和加工成型性；某些特殊用途還要求極低的磁導(dǎo)率、冷收縮率等。低溫鋼按晶體點(diǎn)陣類(lèi)型一般可分為體心立方的鐵素體低溫鋼和面心立方的奧氏體低溫鋼兩大類(lèi)。 鐵素體低溫鋼 一般存在明顯的韌性脆性轉(zhuǎn)變溫度，當(dāng)溫度降低至某個(gè)臨界值（或區(qū)間）會(huì)出現(xiàn)韌性的突然下降。附圖表示含碳 0.2碳鋼沖擊值與溫度的關(guān)系,其轉(zhuǎn)變溫度在-20左右。因此，鐵素體鋼不宜在其轉(zhuǎn)變溫度以下使用，一般需加入Mn、Ni等合金元素，

4、降低間隙雜質(zhì)，細(xì)化晶粒，控制鋼中第二相的大小、形態(tài)和分布等,使鐵素體鋼的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度降低（見(jiàn)金屬的強(qiáng)化）。 鐵素體低溫鋼按成分分為三類(lèi)：低碳錳鋼(C0.050.28,Mn0.62)。使Mn/C10，降低氧、氮、硫、磷等有害雜質(zhì)，有的還加入少量鋁、鈮、鈦、釩等元素以細(xì)化晶粒。這類(lèi)鋼最低使用溫度為60左右。低合金鋼。主要有低鎳鋼(Ni24)、錳鎳鉬鋼(Mn0.61.5,Ni0.21.0，Mo0.40.6，C0.25)、鎳鉻鉬鋼 (Ni0.73.0，Cr0.42.0，Mo0.20.6，C0.25)。這些鋼種的強(qiáng)度高于低碳鋼，最低使用溫度可達(dá)-110左右。中國(guó)研制了幾種節(jié)鎳的低溫用低合金鋼如09

5、Mn2V等。中（高）合金鋼。主要有 6Ni鋼、9Ni鋼、36Ni鋼，其中9Ni鋼是應(yīng)用較廣的深冷用鋼。這類(lèi)高鎳鋼的使用溫度可低至-196。 奧氏體低溫鋼 具有較高的低溫韌性，一般沒(méi)有韌性脆性轉(zhuǎn)變溫度。按合金成分不同，可分為三個(gè)系列：Fe-Cr-Ni系。主要為18-8型鉻鎳不銹耐酸鋼。這種鋼低溫韌性、耐蝕性和工藝性均較好，已不同程度地應(yīng)用于各種深冷(-150269)技術(shù)中。Fe-Cr-Ni-Mn和Fe-Cr-Ni-Mn-N 系。這類(lèi)鋼種以錳、氮代替部分鎳來(lái)穩(wěn)定奧氏體。氮還有強(qiáng)化作用，使鋼具有較高的韌性、極低的磁導(dǎo)率和穩(wěn)定的奧氏體組織，適用于作超低溫?zé)o磁鋼（即材料的磁導(dǎo)率很小）。如0Cr21Ni6

6、Mn9N和0Cr16Ni22Mn9Mo2等在-269作無(wú)磁結(jié)構(gòu)部件。Fe-Mn-Al系奧氏體低溫?zé)o磁鋼。是中國(guó)研制的節(jié)約鉻、鎳的新鋼種，如15Mn26Al4等可部分代替鉻鎳奧氏體鋼,用于-196以下的極低溫區(qū)。如能改善這種鋼的抗化學(xué)腐蝕能力，還可擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。 使用范圍 低溫鋼在石油氣深冷分離設(shè)備中，絕大部分的最低使用溫度為-110,個(gè)別設(shè)備中達(dá)-150,可分別采用低合金鋼、36鎳鋼或 9鎳鋼。在空氣分離設(shè)備中，最低工作溫度達(dá)-196,一般采用9鎳鋼或奧氏體低溫鋼。工作溫度為-253的液氫生產(chǎn)、貯運(yùn)設(shè)備，工作溫度為-269的液氦設(shè)備，均應(yīng)采用組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的奧氏體低溫鋼。而某些特殊設(shè)備如超導(dǎo)磁

7、體或超導(dǎo)電機(jī)，宜采用在工作溫度以下除有穩(wěn)定的奧氏體組織外,還要能保持極低磁導(dǎo)率()1.01或更低）的鋼種。2. 低溫高壓容器介紹及焊接特點(diǎn)和方法2.1 前言隨著我國(guó)低溫液化氣體貯運(yùn)需求的加大，國(guó)內(nèi)多家具有A 級(jí)、C 級(jí)壓力容器制造資質(zhì)的企業(yè)，生產(chǎn)了質(zhì)量?jī)?yōu)良的低溫絕熱液化氣體貯運(yùn)設(shè)備，在我國(guó)氣體應(yīng)用的領(lǐng)域服役。目前我國(guó)制造低溫絕熱液化氣體貯運(yùn)設(shè)備罐體內(nèi)膽的低溫材料，基本是18-8 型奧氏體不銹鋼，其代表鋼種是0Cr18Ni9。為提高低溫罐體內(nèi)膽主體焊縫的施焊效率，減輕焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證其焊接接頭的低溫韌性。對(duì)10mm 的0Cr18Ni9 奧氏體不銹鋼，采用埋弧焊工藝方法，開(kāi)展了一系列工藝性試驗(yàn)

8、，取得了滿意的效果，并已應(yīng)用于低溫絕熱壓力容器的生產(chǎn)中。2.2 低溫絕熱壓力容器的使用特點(diǎn)及對(duì)其內(nèi)膽主體焊接接頭的質(zhì)量要求2.2.1 低溫絕熱壓力容器的使用特點(diǎn)低溫絕熱型壓力容器是用于盛裝液氬、液氫、液氮、液氧、液化天然氣等超低溫液化氣體的受壓容器。表2-1列出幾種常用的工業(yè)氣體或燃?xì)獾膲毫υ?01.325KPa 下的沸點(diǎn)溫度。表2-1常用的工業(yè)氣體或燃?xì)獾膲毫υ?01.325KPa 下的沸點(diǎn)溫度液化氣體名稱化學(xué)式沸點(diǎn)氧O2-182.83氬 Ar-185.71氮 N2-195.65氫H2-252.77天燃?xì)釩H4混合氣-161.3165.32.2.2內(nèi)膽主體焊接接頭的質(zhì)量要求 低溫液化氣體溫度

9、在0，壓力在101.325KPa 下汽化為氣體時(shí),體積會(huì)迅速膨脹。表2-2 給出溫度0、壓力在101.325KPa 條件下,單位體積低溫液體生成的氣體體積。在密閉內(nèi)膽（內(nèi)表1 工業(yè)氣體或燃?xì)獾膲毫υ?01.325KPa下的沸點(diǎn)溫度內(nèi)，同體積膨脹使壓力升高表2-2 0和101.325KPa 條件下單位體積生成的氣體體積/ （m 3/ m3）液 氧液 氬液 氮液化天然氣800 780647568590綜上超低溫、受壓的使用特點(diǎn)，對(duì)低溫絕熱壓力容器內(nèi)膽的主體焊縫焊接接頭保證其低溫韌性，是滿足安全使用的主要要素。材質(zhì)方面通常產(chǎn)品設(shè)計(jì)上采用耐低溫使用的0Cr18Ni9 鋼，其最低使用溫度-196，而如何

10、選擇適合此鋼種的焊接材料是焊接合格焊接接頭的重點(diǎn)。按GB150-1998 附錄C 及JB4708-2000 的有關(guān)規(guī)定，包括焊縫及熱影響區(qū)的低溫夏比沖擊試驗(yàn)的沖擊功平均值A(chǔ)kv31J，才是合格的焊接接頭的重點(diǎn)。2.3 試驗(yàn)準(zhǔn)備據(jù)國(guó)內(nèi)一些資料介紹，對(duì)于0Cr18Ni9不銹鋼，采用焊條電弧焊和手工氬弧焊，因其焊接線能量較低，很容易實(shí)現(xiàn)焊縫金屬的低溫韌性要求。但是上述焊接方法焊接效率太低?？紤]選擇焊接效率較高的埋弧焊工藝，其焊接線能量比焊條電弧焊和手工氬弧焊高些，但是合理的選擇焊接材料及制定合理的焊接工藝參數(shù)，也是能夠?qū)崿F(xiàn)0Cr18Ni9 焊接接頭的低溫韌性要求的。焊接方法已經(jīng)選定采用埋弧焊工藝，接

11、下來(lái)要考慮的就是填充金屬材料的選擇，焊接坡口形式的確定，焊接參數(shù)的確定。這些影響焊縫金屬?zèng)_擊韌性的因素需要通過(guò)工藝試驗(yàn)及理化試驗(yàn)確定其正確性。首先分析了0Cr18Ni9 鋼焊接，從填充金屬的材料選擇上要考慮所選擇的焊接材料應(yīng)確保所熔敷的焊縫金屬有與母材接近的成分，因此選擇H0Cr20Ni10Ti 以及H0Cr21Ni10 兩種焊絲作為試驗(yàn)用焊絲。焊劑選擇，從查閱資料上得到信息，要想焊縫金屬得到低溫下的較高韌性，必須選用堿性焊劑。因?yàn)閴A性焊劑的堿度大易于減少焊縫金屬的夾雜物含量，夾雜物含量低，則焊縫金屬的低溫韌性就好。因此選擇與焊接材料匹配的SJ601焊劑作為試驗(yàn)用焊劑。坡口形式的選擇，根據(jù)本廠

12、產(chǎn)品的特點(diǎn)和本廠已具備的板材厚度，選定1 16mm 作為本試驗(yàn)的試件厚度。埋弧焊所需的坡口可以開(kāi)坡口，也可不開(kāi)坡口，但是為了試驗(yàn)不同坡口形式下的焊接參數(shù)，最終達(dá)到試驗(yàn)要求，為此我們把兩種坡口均作為試驗(yàn)坡口。焊接參數(shù)的選擇，考慮不銹鋼焊接性的特點(diǎn)，奧氏體鋼導(dǎo)熱性較低，電阻率較高，因此奧氏體鋼焊接盡量采用較小的焊接線能量。下面列舉了試驗(yàn)數(shù)據(jù)。2.4 埋弧焊工藝試驗(yàn) 確定試驗(yàn)方案（見(jiàn)表2-3）表2-3 試驗(yàn)方案母材型式編號(hào)板厚(mm)坡口焊絲焊劑0Cr18Ni9H0110H0Cr21Ni10J601H0210H0Cr20Ni10TiH0316H0Cr20Ni10TiH0416H0Cr21Ni102.

13、5選擇焊接材料2.5.1 確定試驗(yàn)用材的化學(xué)成分 埋弧焊的焊絲與焊劑的選配時(shí)，應(yīng)考慮到埋弧焊的工藝特點(diǎn)和冶金特性。表2-4 為母材化學(xué)成分（%）母材規(guī)格CMnSiPSCrNi0Cr18Ni9 10mm0.0401.000.520.0240.00718.128.430Cr18Ni9 16mm0.0300.8400.4400.0320.00617.458.81表2-5 試驗(yàn)用焊絲的化學(xué)成分(%)焊絲牌號(hào)規(guī)格CM nSiPSCrNiTiH0Cr21Ni10 3.20.0411.080.480.0160.003719.9810.56 -H0Cr20Ni10Ti 3.20.0611.570.650.02

14、50.00819.489.10.77焊劑在埋弧焊中的主要作用時(shí)造渣。以隔絕空氣對(duì)溶池金屬的污染，控制焊縫金屬的化學(xué)成分，保證焊縫金屬的力學(xué)性能，防止氣孔、裂紋和夾渣等缺陷的產(chǎn)生。2.5.2 確定試驗(yàn)用材的力學(xué)性能（見(jiàn)表2-6）表2-6 試驗(yàn)用母材的力學(xué)性能母材板厚(mm)b(MPa)5(%)0Cr18Ni910655490Cr18Ni916694452.6工藝參數(shù)試驗(yàn)對(duì)于工藝參數(shù)的選擇，為了獲得良好的焊接熱循環(huán)，在保證焊接良好的成形基礎(chǔ)上，盡量選用小的焊接電流，適中的電流電壓和盡可能大的焊速，為此試件均采用兩種坡口型式（見(jiàn)圖2-1）進(jìn)行試驗(yàn)。圖2-1試件坡口形式2.6.1 選擇試件的焊接工藝規(guī)

15、范（見(jiàn)表2-7）表2-7 試件的焊接工藝規(guī)范試件編號(hào) I(A)U(V)V(m/h)層 間 溫 度()平均線能量KJ/cmH01 450-50032-3620-2210027.69H02 420-45030-3220-2410022.06H03 480-52030-3620-2210030.31H04 400-42032-3420-2410022.142.6.2對(duì)施焊完成的試板進(jìn)行檢驗(yàn)（1）外觀質(zhì)量檢驗(yàn)表2-8外觀檢測(cè)試件編號(hào)正面焊縫余高背面焊縫余高表面焊縫寬咬邊表面氣孔背面未焊透H01 23.5mm23.0mm2125mm無(wú)無(wú)無(wú)H02 0.51.5mm0.81.5mm2022mm無(wú)無(wú)無(wú)H03

16、23.5mm2.03.5mm2123mm無(wú)無(wú)無(wú)H04 0.51.5mm11.5mm2022mm無(wú)無(wú)無(wú)（2）無(wú)損檢測(cè)四組焊接試件經(jīng)X 射線檢測(cè)，均達(dá)到J B /T4730.2-2005，100% 級(jí)合格標(biāo)準(zhǔn)。（3）晶間腐蝕檢測(cè)表2-9 晶間腐蝕檢測(cè)試件編號(hào) 試件1試件2H01 沒(méi)有晶間腐蝕傾向沒(méi)有晶間腐蝕傾向H02沒(méi)有晶間腐蝕傾向沒(méi)有晶間腐蝕傾向H03沒(méi)有晶間腐蝕傾向沒(méi)有晶間腐蝕傾向H04沒(méi)有晶間腐蝕傾向沒(méi)有晶間腐蝕傾向晶間腐蝕按GB/T4334.2-2000標(biāo)準(zhǔn),測(cè)試結(jié)果顯示兩種焊絲焊接結(jié)果均未有晶間腐蝕傾向。2.6.3 試驗(yàn)結(jié)果試件H01、H03 冷彎后均有裂紋產(chǎn)生，且-196沖擊功焊縫和熱

17、影響區(qū)均較低。而H02、H04 無(wú)裂紋產(chǎn)生。按GB150-1998 附錄C 規(guī)定，奧氏體不銹鋼低溫容器的焊接接頭在-196Akv 應(yīng) 31J（三個(gè)試件的平均值）。而試件H01、H03 熱影響區(qū)低溫沖擊功平均值未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。而試件H02、 H04達(dá)到了要求，并且試件H04 的低溫沖擊值2.7試驗(yàn)結(jié)果分析從工藝試驗(yàn)的結(jié)果看，采用不開(kāi)坡口較大線能量的焊接,試件H01、H03的焊縫余高存在不合格傾向，按照GB150 規(guī)定，尤其焊縫金屬的低溫沖擊功不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。而采用開(kāi)坡口較小線能量的焊接,焊縫金屬的低溫沖擊功達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求。幾組試驗(yàn)表明焊接材料，采用H0Cr21Ni10 和H0Cr20Ni10Ti

18、 都能滿足要求。焊劑選用堿度較高的SJ601 型燒結(jié)焊劑。只要控制好其它方面的參數(shù)，能夠取得合適的低溫沖擊功數(shù)值。然而影響18-8 鋼焊縫金屬低溫韌性的主要因素中焊接線能量的的影響最大。這是因?yàn)椋^小的焊接線能量有助于減少熔池的過(guò)熱，避免接頭出現(xiàn)過(guò)熱組織從而獲得較高的低溫韌性。反之，線能量加大，焊縫組織的晶粒越易粗大，韌性越差。因此焊接時(shí)，應(yīng)采用較小的線能量和較快的冷卻速度，以防焊縫及熱影響區(qū)過(guò)熱和碳化物析出。3 0Cr18Ni9鋼的焊接性分析3.1 0Cr18Ni9 的化學(xué)成分鋼的焊接性主要取決于化學(xué)成分，奧氏體不銹鋼以鎘鎳為主要的合金元素。這種鋼由于具有較高的變形能力并不可淬硬，所以總體上

19、焊接性良好。但是，為了全面保證焊接接頭的質(zhì)量，往往需要解決一些特殊的問(wèn)題，如接頭各種形式的腐蝕、焊接裂紋、鐵素體含量的控制及相的脆化等等。0Cr18Ni9鋼的化學(xué)成分見(jiàn)表3-1，力學(xué)性能見(jiàn)表3-2。 表3-1 母材的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（） C Si Mn S P Cr Ni 其他0.081.002.00 0.0350.0301820811表3-2 母材的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度 0.2/MPa屈服強(qiáng)度 Rc/MPa斷后伸長(zhǎng)率 A（）沖擊吸收功Ak/J(常溫)20552040603.2 焊接性分析3.2.1腐蝕問(wèn)題1）焊接接頭中的晶間腐蝕在腐蝕介質(zhì)作用下，起源于金屬表面沿晶界深入金屬內(nèi)部的腐蝕就是晶間

20、腐蝕。晶間腐蝕是一種局部性的腐蝕，它會(huì)導(dǎo)致晶粒間的結(jié)合力喪失，材料的強(qiáng)度幾乎消失，所以必須重視這中腐蝕。奧氏體產(chǎn)生晶間腐蝕的原因，現(xiàn)在比較認(rèn)同的看法，是奧氏體鋼在固溶狀態(tài)下碳以過(guò)飽和形式溶解于固溶體，加熱時(shí)過(guò)飽和的碳以Cr23C5的形式沿晶界析出。Cr23C5的析出消耗了大量的鉻，因而使晶界的附近碳的含量降低到低于鈍化所需的最低量，形成了貧鉻層。這便是產(chǎn)生晶間腐蝕的根本原因。 防止晶間腐蝕的措施 （1）降低母材和焊縫中的含碳量（2）在鋼中加入穩(wěn)定碳化物形成元素，改變碳化物的類(lèi)型（3）焊后進(jìn)行固溶處理（4）改變焊縫的組織狀態(tài) 即使焊縫由單向狀態(tài)變成雙相狀態(tài)2） 焊接接頭的刀口腐蝕刀口腐蝕是焊接接

21、頭中特有的一種晶間腐蝕，只會(huì)發(fā)生于含有穩(wěn)定劑的奧氏體不銹鋼焊接接頭中，腐蝕部位在 熱影響區(qū)的過(guò)熱區(qū)，開(kāi)始寬度只是35個(gè)晶粒，逐漸可擴(kuò)大到1.01.5mm，腐蝕一直深入到金屬內(nèi)部。刀狀腐蝕一般發(fā)生在焊后再次在敏化溫度區(qū)間時(shí)，即高溫過(guò)熱與中溫敏化連續(xù)作用的條件下，產(chǎn)生的原因也和Cr23C5析出后形成的貧鉻層關(guān)，刀口腐蝕如圖3-1圖3-1刀口腐蝕防止刀口腐蝕的措施：（1）降低含碳量；（2）減少近縫區(qū)的過(guò)熱；（3）合理安排焊接順序；（4）焊后進(jìn)行穩(wěn)定化處理 焊后處理可使過(guò)熱區(qū)的碳與穩(wěn)定劑結(jié)合為穩(wěn)定的碳化物，從而不會(huì)再以Cr23C5的形式析出。3） 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂問(wèn)題金屬在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下，所發(fā)生

22、的腐蝕破壞叫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。目前，對(duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的機(jī)理有了一定的看法，產(chǎn)生的條件有一下兩點(diǎn)（1）拉應(yīng)力的存在（2）腐蝕介質(zhì)與材料的組合上有選擇性不銹鋼在使用條件下產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的影響因素很多，包括鋼的成份、組織和狀態(tài)，介質(zhì)的種類(lèi)、溫度、濃度，應(yīng)力的性質(zhì)、大小及結(jié)構(gòu)點(diǎn)等。防止應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂有以下幾點(diǎn)措施：（1）正確選用材料（2）消除產(chǎn)品的殘余應(yīng)力（3）對(duì)材料進(jìn)行防腐蝕處理 如電鍍、噴鍍、襯里的方法，用金屬或非金屬覆蓋層將金屬與腐蝕介質(zhì)隔離（4）改進(jìn)部件結(jié)構(gòu)及接頭的設(shè)計(jì)3.2.2焊接接頭的熱裂紋問(wèn)題奧氏體不銹鋼焊接是產(chǎn)生的裂紋是熱裂紋，在焊縫和熱影響區(qū)都可能出現(xiàn)。焊縫中主要是結(jié)晶裂紋；熱影響區(qū)及多層

23、焊層間金屬，則多為高溫液化裂紋；1） 結(jié)晶裂紋（1）裂紋產(chǎn)生的原因 奧氏體鋼對(duì)熱裂紋比較敏感，主要是由于冶金因素決定，即由鋼的化學(xué)成分、組織性能決定的。（2）防止焊縫結(jié)晶裂紋的途徑1)嚴(yán)格控制有害雜質(zhì)，主要是硫磷的含量2）調(diào)整焊縫金屬為雙相組織3）合理進(jìn)行合金化4）使用小的線能量進(jìn)行焊接2） 液化裂紋液化裂紋主要在近縫區(qū)，并且在過(guò)熱晶粒的邊界發(fā)生明顯的偏析，并產(chǎn)生晶間液膜，產(chǎn)生液化裂紋。為了防止鋼的液化裂紋主要在焊接工藝方面采取措施，以減少母材過(guò)熱，抑制晶粒的長(zhǎng)大，嚴(yán)格限制母材中的有害雜質(zhì)的含量，也有利于提高液化裂紋性能。3.3鐵素體含量的控制問(wèn)題奧氏體耐熱鋼焊縫金屬中鐵素體的含量多少，直接關(guān)

24、系到抗熱裂紋性，熱強(qiáng)性。各種不同成分的鎘鎳系焊縫金屬，在焊后狀態(tài)的鐵素體含量可按德龍焊縫組織圖來(lái)確定。根據(jù)焊縫金屬的化學(xué)成分計(jì)算出鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量，就可按圖上找到相應(yīng)的組織。注意在根據(jù)焊縫成分計(jì)算焊縫金屬的鎘鎳當(dāng)量時(shí)，要考慮不同的焊接條件下的融合比的變化對(duì)焊縫的成分的影響。圖3-2 鐵素體德龍焊縫組織圖焊縫金屬的力學(xué)性能與鐵素體含量存在一定關(guān)系，從圖中可以看出，隨著鐵素體含量的增加，奧氏體鎘鎳鋼的焊縫金屬的常溫抗拉強(qiáng)度提高，變形能力下降。然而，高溫抗拉強(qiáng)度，高溫持久強(qiáng)度及低溫韌性均明顯下降。因此，對(duì)于高溫強(qiáng)度要求較高的焊接接頭，必須嚴(yán)格控制鐵素體的含量，在某種場(chǎng)合下必須采用全奧氏體的焊縫金屬。4

25、 高壓低溫容器焊接時(shí)容易出現(xiàn)的問(wèn)題 及防止措施焊接是壓力容器焊接過(guò)程中一道重要工序 ，只要有焊接的地方，就有出現(xiàn)焊接缺陷的可能性。焊接缺陷不僅給生產(chǎn)帶來(lái)許多麻煩，而且也可能帶來(lái)災(zāi)難性的事故，造成巨大的損失。本設(shè)計(jì)主要用采用埋弧焊，因此必須重視壓力容器的焊接裂紋、氣孔等缺陷，否則造成的損失將不可估量。4.1 焊接裂紋4.1.1 焊接熱裂紋防止熱裂紋的措施：1） 應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)焊接材料超低氫、高強(qiáng)高韌性的焊接材料。 2） 焊前預(yù)熱 焊前預(yù)熱可以降低冷卻速度，從而改善接頭組織，降低拘束力，并有利于氫的析出，可有效的防止冷裂紋。2） 控制線能量 線能量的增加可以降低冷卻速度，從而降低冷裂傾向。3） 焊后熱

26、處理 可以降低和消除殘余應(yīng)力、消除擴(kuò)散氫、改善組織等作用。4.1.2 焊接結(jié)晶裂紋結(jié)晶裂紋是熱裂紋的一種表現(xiàn)形態(tài)，它是焊縫金屬在結(jié)晶過(guò)程中處于固相線附近的溫度范圍內(nèi)，由于凝固金屬的收縮，而此時(shí)殘余的液相又不充足，在承受拉伸應(yīng)力時(shí)，就會(huì)造成沿晶界的開(kāi)裂。它主要產(chǎn)生在含雜質(zhì)較多的碳鋼焊縫中，特別是含S,P,C,Si較多的碳鋼及低、中合金鋼焊縫中，以及單相奧氏體鋼、鎳基合金及某些鋁合金的焊縫中。部位通常在焊縫金屬上，也有少數(shù)在焊接熱影響區(qū)。 結(jié)晶裂紋是沿焊縫樹(shù)枝狀交界處發(fā)生和發(fā)展的，因此焊縫結(jié)晶過(guò)程中的晶界是薄弱環(huán)節(jié)。因?yàn)樵诤缚p結(jié)晶過(guò)程中，先結(jié)晶的金屬比較純，后結(jié)晶的金屬含雜質(zhì)較多。焊縫中的雜質(zhì)富集

27、在晶粒的周界，而且它們的熔點(diǎn)都較低，在鋼中易形成低熔點(diǎn)共晶，如FeS一Fe(熔點(diǎn)98890 ), P, Si也易在鋼中形成低熔點(diǎn)共晶。這些低熔點(diǎn)共晶在焊縫金屬的結(jié)晶過(guò)程中，被排擠到晶粒的交界處，而形成晶粒之間的“液態(tài)薄膜”，由于先凝固的焊縫的金屬收縮而使后冷卻的焊縫中心區(qū)域受到了一定的拉伸內(nèi)應(yīng)力，這時(shí)焊縫中的液態(tài)薄膜就會(huì)被拉伸而形成結(jié)晶裂紋。因此，液態(tài)薄膜是產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的根本因，而拉伸應(yīng)力是產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的必要條件之一。防止結(jié)晶裂紋產(chǎn)生的措施：1.冶金方面（1）控制焊縫中有害雜質(zhì)的含量 在被焊金屬和焊絲中應(yīng)該限制S, P含量<0.03%0.04%。對(duì)于焊接低碳鋼和低合金鋼用的焊絲其含C0.

28、12%。在焊高合金鋼時(shí)，S、P<0.03%，C<0.03%。（2）適當(dāng)調(diào)整焊縫的化學(xué)成分，控制易熔點(diǎn)共晶的數(shù)量，因易熔點(diǎn)共晶數(shù)量超過(guò)一定時(shí)，有“愈合”裂紋作用。（3）改善金屬的一次結(jié)晶 現(xiàn)在普遍采用的方法是在焊縫金屬中過(guò)渡些可以細(xì)化晶粒的合金 ，如鉬、釩、鈦、妮、鋯、鋁等，以提高抗裂性。 在焊接鉻、鎳、奧氏體不銹鋼時(shí)，為了提高其抗裂性，希望得到，十雙相組織的焊縫，而相一般控制在5%左右為好。2 接頭形式 接頭形式不同，使每種接頭的散熱條件、結(jié)晶特點(diǎn)也不同，最終反應(yīng)在接頭上，產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的傾向也不一樣。如:堆焊和熔焊較淺的對(duì)接接頭，其焊縫抗裂性比較好;熔深大的對(duì)接接頭和各種角接頭(包

29、括搭接頭、丁字接頭和外角接頭焊縫等)，其抗裂性就較差。因?yàn)檫@些焊縫所受的應(yīng)力剛好作用在焊縫的結(jié)晶面上，由于這個(gè)面上晶粒之間的聯(lián)系比較弱，又是聚積雜質(zhì)的地方，所以易產(chǎn)生裂紋。3 焊接工藝和規(guī)范 適當(dāng)提高預(yù)熱溫度To和適當(dāng)增加線能量q/v，就可減少金屬的變形率e/t，從而降低結(jié)晶裂紋的傾向。4 焊接順序 同樣的焊接方法和焊接工藝材料，由于焊接順序不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生較大的結(jié)晶裂紋的傾向，所以合理安排焊接順序的原則，就是盡量使大多數(shù)焊縫能夠在比較小的剛度下焊接，也就是使每條焊縫都有收縮的可能性，在設(shè)計(jì)焊縫結(jié)構(gòu)時(shí)，就應(yīng)該考慮減小接頭的剛度或拘束度。4.2 氣孔 在埋弧自動(dòng)焊中，由于焊劑潮濕，接頭部分未清理干

30、凈，焊劑里中存在垃圾等原因，會(huì)使焊縫中產(chǎn)生氣孔。氣孔的產(chǎn)生會(huì)使焊縫的力學(xué)性能，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，達(dá)不到要求，所以必須嚴(yán)格控制工藝，把氣孔的產(chǎn)生因數(shù)控制在合理的范圍。4.2.1氣孔的產(chǎn)生因素：（1）接頭未清理干凈（2）焊劑潮濕（3）焊劑中混有垃圾（4）焊劑覆蓋層厚度不當(dāng)，或焊劑斗堵塞（5）電壓過(guò)高氣孔的防止措施：（1)接頭必須清理干凈（2)焊劑按規(guī)定烘干（3）焊劑必須經(jīng)過(guò)過(guò)篩、吹灰、烘干（4）調(diào)節(jié)焊劑覆蓋厚度，疏通焊劑斗（5）調(diào)節(jié)電壓，使電壓合適4.3 咬邊咬邊會(huì)使焊縫的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度嚴(yán)重降低，產(chǎn)生應(yīng)力集中，裂紋的起點(diǎn)源。因此必須嚴(yán)格杜絕這種現(xiàn)象。產(chǎn)生咬邊的原因有以下幾種情況：（1)焊絲位置不當(dāng)，或角度不

31、正確。（2)焊接參數(shù)選擇不當(dāng)，焊接電壓過(guò)高。防止措施:（1)調(diào)整焊絲的位置和角度，使焊絲盡量對(duì)中。（2)調(diào)整焊接電壓，使電壓，電流和焊接速度匹配。4.4 未熔合產(chǎn)生的原因:（1）焊絲未對(duì)準(zhǔn)（2）焊縫局部彎曲過(guò)度防止措施:（1）調(diào)整焊絲（2）精心操作4.5 未焊透產(chǎn)生的原因：（1）焊接參數(shù)選擇不當(dāng)（2）坡口不合適（3）焊絲未對(duì)準(zhǔn)防止措施:（1）調(diào)整焊接參數(shù)，使電流和電壓匹配（2）修正坡口（3）調(diào)節(jié)焊絲，使焊絲對(duì)中4.6 組裝誤差變形 壓力容器殼體組裝時(shí)由于錯(cuò)口或不直度誤差等超標(biāo)所產(chǎn)生的變形，稱組裝變形。其預(yù)防措施:(1)殼體組裝應(yīng)使用定位卡具，直徑較大、厚度較薄的殼體，組裝時(shí)筒節(jié)還要加支撐，嚴(yán)格

32、限制殼體對(duì)接邊的錯(cuò)口。(2)殼體臥式組裝應(yīng)在托輥上進(jìn)行，并用直線檢查其不直度。(3)分段預(yù)制的壓力容器，安裝時(shí)要設(shè)定位卡具，并用經(jīng)緯儀檢查其不直度。4.7 焊接變形焊接工藝是容器焊接的技術(shù)要求和操作規(guī)定，包括:采用的焊接方法、焊接坡口、焊條種類(lèi)及直徑，焊接工藝參數(shù)、焊接順序、焊道層數(shù)、焊前和焊后的處理、焊接環(huán)境要求以及防變形、反變形措施等。根據(jù)壓力容器和大型部件的焊接條件和焊接量，預(yù)先分析焊接將要產(chǎn)生的變形大小和形態(tài)，有針對(duì)性地制定的控制措施:(1)對(duì)多焊道的大型壓力容器，例如球形容器，應(yīng)先組裝聯(lián)結(jié)成整體后再進(jìn)行焊接，焊接應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行，并要遵守規(guī)定的焊接順序。(2)對(duì)壓力容器，特別對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壓

33、力容器的組焊，要采取合理的組裝順序和焊接防變形措施，確保其制造中不變形。(3)反變形措施:根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或推算，預(yù)先在焊接件上向焊接變形相反的方向給以變形，焊接后這個(gè)預(yù)變形量剛好得到抵消，具體做法是:壓力容器筒節(jié)的縱縫對(duì)接處兩端頭壓弧時(shí)，在發(fā)生焊接變形方向的相反向留出反變形量；組合式瓣形封頭和過(guò)渡段模具尺寸考慮抵消焊接變形的反變形量。5焊接工藝的擬定5.1 焊條電弧焊5.1.1 焊條電弧焊原理、特點(diǎn)及應(yīng)用 用手工操作焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法稱為焊條電弧焊（縮寫(xiě)SMAW，ISO代號(hào)為111）。它是利用焊條與焊件之間建立起來(lái)的穩(wěn)定燃燒的電弧，使焊條和焊件熔化，從而獲得牢固的焊接接頭。原理如圖5-1圖

34、5-1 焊條電弧焊的原理1藥皮 2焊心 3保護(hù)氣 4電弧 5熔池6母材 7焊縫 8渣殼 9熔渣 10熔池 焊條電弧焊具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)焊接頭的裝配要求低、能在空間任何位置焊接，但對(duì)焊工技術(shù)要求高、勞動(dòng)條件差、生產(chǎn)效率低、焊接質(zhì)量依賴程度高等的特點(diǎn)。所以被廣泛應(yīng)用于造船、鍋爐及壓力容器的制造、機(jī)械制造、建筑結(jié)構(gòu)、化工設(shè)備制造等工業(yè)領(lǐng)域。5.1.2 焊條電弧焊工藝分析(1)焊前準(zhǔn)備用氣割或碳弧氣刨加工坡口時(shí)，應(yīng)保證加工面的質(zhì)量，防止其表面凸凹不平，不合格的予以修磨，坡口表面不得有裂紋、夾渣、分層等缺陷，否則予以去除或修補(bǔ)。清除坡口及其兩側(cè)1020mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化皮等贓

35、物。焊條應(yīng)按照規(guī)定的溫度烘干，入爐和出爐的溫度不應(yīng)過(guò)高，以防藥皮脆裂。(2) 焊接接頭形式、坡口和焊縫1）接頭形式 用焊接方法連接的接頭成為焊接接頭常用的接頭形式有：對(duì)接接頭、搭接接頭、角接接頭、和T型接頭。選擇焊接接頭形式主要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，并綜合考慮受力條件、加工成本等因素。2）坡口 坡口是根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝需要，在焊件的待焊部位加工成一定幾何形狀并經(jīng)裝配后構(gòu)成的溝槽。坡口形式取決于焊件接頭形式、焊件厚度以及對(duì)接頭質(zhì)量的要求，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T985-1988對(duì)此作了詳細(xì)的規(guī)定。 對(duì)接接頭是焊接結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的接頭形式。根據(jù)板厚不同對(duì)接接頭常用的坡口形式有I形，Y形，X形，帶鈍邊U形等。角接接接頭

36、和T形接頭的坡口形式可分為I形、帶鈍邊的單邊V形坡口和K形坡口等。 3）焊縫 焊縫是指焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分。按空間位置可分為平焊縫、橫焊縫、立焊縫及仰焊縫四種形式；按結(jié)合方式可分為對(duì)接焊縫、角焊縫及塞焊縫。按焊縫斷續(xù)情況可分為連續(xù)焊縫和斷續(xù)焊縫兩種形式。(3) 焊接工藝參數(shù)及選擇 焊條電弧焊的焊接工藝參數(shù)包括：焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、電源種類(lèi)和極性、焊接層數(shù)等。焊接工藝參數(shù)選擇的正確與否，直接影響焊縫形狀、尺寸、焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率。1）焊條直徑 焊條直徑指焊芯直徑。它是保證焊接質(zhì)量和效率的重要因素。焊條直徑的選擇一般根據(jù)焊件厚度選擇，還應(yīng)考慮接頭形式、施焊位置和焊接層數(shù)，

37、對(duì)于重要的焊接結(jié)構(gòu)還要考慮焊接熱輸入的要求，一般情況，焊條直徑與焊件厚度之間關(guān)系的參考數(shù)據(jù)見(jiàn)表5-1。表5-1 焊條直徑與工件厚度之間的關(guān)系焊件厚度mm2 3 45 612 13焊條直徑mm 2 3.23.2445 462）焊接電源種類(lèi)和極性的選擇 用交流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定性差。采用直流焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定、飛濺少，但電弧磁偏吹較交流嚴(yán)重。低氫型焊條穩(wěn)弧性差，通常必須采用直流焊接電源，且一般來(lái)說(shuō)用反接，因?yàn)榉唇拥碾娀”日臃€(wěn)定。 3）焊接電流的選擇 選擇焊接電流時(shí)，應(yīng)根據(jù)焊條類(lèi)型、焊件直徑、焊件厚度、接頭形式、焊接位置和層數(shù)等因素綜合考慮。焊接電流選擇不當(dāng)易造成未焊透、夾渣或咬邊、焊穿金屬飛濺等

38、。對(duì)于一定的直徑的焊條有一個(gè)合適的電流范圍，可參考表5-2。表5-2 焊接電流和焊條直徑的關(guān)系焊接直徑mm1.62.02.53.24 56焊接電流A254040655080100130160210200270260300 在相同焊條直徑的條件下，平焊電流可大一些，其它位置焊接電流應(yīng)小一些。相同條件下，堿性焊條的焊接電流比酸性焊條小10左右 4）焊縫層數(shù)的選擇 在焊接厚度較大時(shí)，往往要進(jìn)行多層焊，對(duì)于低碳鋼和強(qiáng)度低的低合金鋼的多層焊時(shí)，焊層厚度不能太大，對(duì)于質(zhì)量要求高的焊縫，每層厚度不超過(guò)45mm。焊層厚度主要依據(jù)焊件厚度、焊條直徑、坡口形式和裝配間隙等來(lái)確定，可按下面公式估算：n=d式中, n

39、為焊接層數(shù): 為焊接厚度(mm): d為焊條直徑(mm)。5）電弧電壓與焊接速度 焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長(zhǎng)度來(lái)決定:電弧越長(zhǎng),電弧電壓越大；電弧越短，電壓越小。在焊接的過(guò)程中應(yīng)盡量使用短弧焊接。立焊、仰焊時(shí)，焊接電弧應(yīng)比平時(shí)更短，以利于溶滴的過(guò)渡。(4)焊接 應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝或焊接文件的要求進(jìn)行。焊接過(guò)程中，焊接速度應(yīng)該均勻適當(dāng)，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時(shí)還要使焊縫寬度和余高符合設(shè)計(jì)的要求。(5)焊條電弧焊焊接時(shí)容易出現(xiàn)的問(wèn)題及防止:1)未焊透 焊接時(shí)由于焊接電流過(guò)小，容易造成母材的未焊透。它可以嚴(yán)重降低焊縫的力學(xué)性能，造成應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋源，埋下隱患的根源，在焊縫中是不予許

40、出現(xiàn)的情況。2)焊穿 焊接時(shí)由于焊接電流過(guò)大或是運(yùn)條不當(dāng)，使焊縫出現(xiàn)的連接不緊密、氣密性不好的現(xiàn)象。在焊穿處往往伴隨著氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。3)裂紋 焊接裂紋由于焊接線能量選擇不當(dāng)，運(yùn)條方式不合適，以及焊接方法有誤，在焊縫中形成致命的缺陷。裂紋的產(chǎn)生使焊縫的力學(xué)性能、抗腐蝕性能、抗疲勞強(qiáng)度，遭到極大的削弱，在焊縫中杜絕出現(xiàn)。4)焊瘤 引弧時(shí)由于方式不當(dāng)，以及焊接參數(shù)選擇不合適，造成在母材上留下渣殼等現(xiàn)象。它影響一定的力學(xué)性能和焊縫的外觀要求，應(yīng)最大限度的使其降低到最低。5)氣孔 氣孔是焊接時(shí)焊縫中的氣體未即使逸出焊縫的現(xiàn)象。它能降低焊縫的力學(xué)性能，產(chǎn)生應(yīng)力集中。在焊縫中一般不允許出現(xiàn)。6)夾

41、渣 由于焊接電流選擇不當(dāng)、運(yùn)條方式不合適，在焊縫中有渣殼未逸出焊縫的現(xiàn)象。在焊縫中應(yīng)嚴(yán)格限制這種現(xiàn)象。防止措施；（1）母材應(yīng)嚴(yán)格清理，杜絕產(chǎn)生缺陷的外在因數(shù)（2）焊條應(yīng)烘干（3）焊接參數(shù)及運(yùn)條方式選擇合理（4）盡量運(yùn)用短弧焊，降低焊瘤的產(chǎn)生5.2 埋弧焊 埋弧焊是目前廣泛使用的一種生產(chǎn)效率較高的機(jī)械焊接方法。它與焊條電弧焊相比，雖然靈活性差一些，但焊接質(zhì)量好、效率高、成本低，勞動(dòng)條件好。5.2.1 埋弧焊的原理及特點(diǎn) 埋弧焊（英文縮寫(xiě)SAW，ISO代號(hào)為12），是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。是利用焊絲和焊件之間燃燒的電弧產(chǎn)生熱量，熔化焊絲、焊劑和母材而形成焊縫的。 焊接過(guò)程如圖5-3圖5

42、-3 埋弧焊焊接過(guò)程1V型坡口 2焊道 3焊渣 4焊劑擋板 5接電源 6接自動(dòng)送絲裝置 7接焊劑漏斗 8焊劑輸入導(dǎo)管 9焊劑 10接電源11母材 12電極（焊絲或焊帶） 13引弧板14襯墊埋弧焊主要有生產(chǎn)率高、焊縫質(zhì)量好、焊接成本低、勞動(dòng)條件好的優(yōu)點(diǎn)，有難以在空間位置施焊、對(duì)焊件裝配質(zhì)量要求高、不適合焊接薄板和短焊縫。它廣泛用于造船、鍋爐、化工容器、大型金屬結(jié)構(gòu)和工程機(jī)械等工業(yè)制造部門(mén)，是當(dāng)今焊接生產(chǎn)中普遍使用的焊接方法之一。 5.2.2 焊接工藝分析(1)焊前準(zhǔn)備檢查焊件坡口角度、鈍邊尺寸是否符合工藝文件的要求坡口面凸凹不平處應(yīng)打磨修補(bǔ)，有裂紋、分層等缺陷應(yīng)予清除。并清除破口及兩側(cè)各2030

43、mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化物、熔渣和水分等有害物質(zhì)。也應(yīng)保證焊劑清潔粒度均勻，焊絲應(yīng)清除表面的油漬和銹斑等。(2)坡口的選擇 由于焊件的厚度為16mm，坡口應(yīng)選擇單V形，必須保證能夠焊透。坡口形式如圖5-3。圖5-3 雙V形坡口(3)焊接工藝參數(shù)及選擇埋弧焊工藝參數(shù)分為主要參數(shù)和次要參數(shù)。主要參數(shù)是指那些直接影響焊縫質(zhì)量和生產(chǎn)效率的參數(shù)，它們是焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲和焊劑的成分與配合、電流的種類(lèi)及極性和預(yù)熱溫度等。對(duì)焊縫質(zhì)量產(chǎn)生有限或無(wú)多大的影響的參數(shù)稱為次要參數(shù)。厚板的工藝參數(shù)如下表5-3所示。表5-3中厚板多層焊接工藝參數(shù) 焊接層數(shù)焊絲直徑(mm) 焊接電流(A)電弧電壓(V

44、)焊接速度（m/h）第一、二層460070035372832 中間各層570080036382530 蓋面層665075038422832焊接工藝方法確定后，即可按照鋼材、板厚、和對(duì)接接頭的要求，選擇合適的焊劑和焊絲牌號(hào)，對(duì)于厚板或窄間隙埋弧焊接頭，應(yīng)選擇能滿足接頭性能要求又具有良好工藝性和脫渣性的焊劑。常用埋弧焊焊劑與匹配的焊絲牌號(hào)如表5-4。表5-4 常用埋弧焊焊劑的用途及配用的焊絲焊劑類(lèi)型焊劑型號(hào)成分類(lèi)型用途配用焊絲適用電流類(lèi)型使用前焙烘（b）熔煉型熔煉型HJ130無(wú)Mn高Si低F低碳鋼低合金鋼H10Mn2交直流2×250HJ131無(wú)Mn高Si低FNi基合金Ni基焊絲交直流2&

45、#215;250HJ150無(wú)Mn中Si中F軋輾堆焊H2Cr13直流2×250HJ151無(wú)Mn中Si中F奧氏體不銹鋼相應(yīng)鋼種的焊絲直流2×300HJ172無(wú)Mn低Si高F含Nb、Ti不銹鋼相應(yīng)鋼種的焊絲直流2×400HJ173無(wú)Mn低Si高FMn、Al高合金相應(yīng)鋼種的焊絲直流2×250HJ230低Mn高Si低F低碳鋼低合金鋼H08MnA H10Mn2交直流2×250HJ250低Mn中Si中F低合金高強(qiáng)鋼相應(yīng)鋼種的焊絲直流2×350HJ251低Mn中Si中F珠光體鋼CrMo鋼焊絲直流2×350HJ252低Mn中Si中F15MnV

46、H08MnMoA直流2×350HJ260低Mn高Si中F不銹鋼不銹鋼焊絲直流2×400HJ330中Mn高Si低F低碳鋼低合金鋼H10Mn2交直流2×350HJ350中Mn中Si中F低合金高強(qiáng)鋼MnMo MnSi焊絲交直流2×400HJ351中Mn中Si中FMnMo合金鋼相應(yīng)鋼種的焊絲交直流2×400HJ430高M(jìn)n高Si低F低合金高強(qiáng)鋼H08AH08MnA交直流2×250HJ431高M(jìn)n高Si低F低碳鋼低合金鋼H08A交直流2×250HJ432高M(jìn)n高Si低F低碳鋼低合金鋼H08A交直流2×250HJ433高M(jìn)n高

47、Si低F低碳鋼H08A交直流2×350燒 結(jié) 型SJ101堿性重要的低合金鋼H08MnA H08MnMoA交直流2×350SJ301中性低碳鋼鍋爐鋼H08MnAH08MnMoA交直流2×350SJ401酸性低碳鋼低合金鋼H08A交直流2×250SJ501酸性低碳鋼低合金鋼H08AH08MnA交直流2×350SJ502酸性低碳鋼低合金鋼H08A交直流2×300 由于埋弧焊的電弧熱效率較高，焊縫及熱影響區(qū)的冷卻速度較慢，因此對(duì)于一般焊件結(jié)構(gòu)，板厚90mm一下的接頭可不預(yù)熱；厚度50mm以下的普通低合金鋼，如施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度在10以上，焊

48、前也不必預(yù)熱；強(qiáng)度極限600MPa以上的高強(qiáng)鋼或其他低合金鋼，板厚20mm以上的接頭應(yīng)預(yù)熱100150。后熱焊后熱處理通常只用于低合金鋼厚板的焊接接頭。綜上所述，本設(shè)計(jì)將選擇埋弧焊工藝。0Cr18Ni9鋼不銹鋼，抗腐蝕性能、綜合力學(xué)性能和焊接性都比較好。為了保證焊接質(zhì)量，防止各種腐蝕、焊接裂紋或熱影響區(qū)性能下降，從焊前準(zhǔn)備到焊后熱處理的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行嚴(yán)格控制。5.2.3 編制焊接工藝(1) 接頭與坡口的設(shè)計(jì) 合理的接頭設(shè)計(jì)應(yīng)使應(yīng)力集中系數(shù)盡可能小，且具有好的可焊到性，并便于焊后檢驗(yàn)。為此，應(yīng)避免將焊縫布置在斷面突然變化的部位，并考慮施焊方便，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)接焊縫比角焊縫更合理，因?yàn)楹笳邞?yīng)力集

49、中系數(shù)大，并有明顯的缺口效應(yīng)。同時(shí)對(duì)接焊縫更便于進(jìn)行射線或超聲波探傷。坡口形式以U形或V形為佳，且應(yīng)保證焊縫與母材交界處平滑過(guò)渡。考慮到U坡口難于加工，焊接效率低，并且焊后將產(chǎn)生應(yīng)力集中和邊緣應(yīng)力，板厚=16mm，采用單V形坡口。(2) 坡口制備當(dāng)采用等離子切割0Cr18Ni9鋼時(shí),應(yīng)預(yù)熱100,切割邊緣進(jìn)行表面磁粉探傷。采用碳弧氣刨清根或清理缺陷時(shí),應(yīng)將工件預(yù)熱150以上,并清除坡口及兩側(cè)各2030mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化物、熔渣和水分等有害物質(zhì)。角向磨光機(jī)修磨焊口表面的焊渣以及飛濺物。坡口表面進(jìn)行PT檢查。組焊環(huán)焊縫時(shí)，對(duì)丁字口處進(jìn)行PT探傷檢查，確定無(wú)缺陷方可進(jìn)行焊接。5.2.4焊接

50、方法的選擇 由于其生產(chǎn)成本低，操作靈活，焊接質(zhì)量好，所以厚壁壓力容器的焊接一般采用手工電弧焊采用其打底。由于埋弧焊生產(chǎn)率高、焊接質(zhì)量好、焊接成本低，勞動(dòng)條件好，能很好的焊接厚鋼板。5.2.5焊材的選用選擇焊接材料最重要的原則就時(shí)保證焊縫金屬的性能，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(yùn)行。熱軋及正火鋼主要用于制造受力構(gòu)件，要求焊接接頭具有足夠的強(qiáng)度，適當(dāng)?shù)那鼜?qiáng)比，足夠的韌性和低的時(shí)效敏感性，即具有與產(chǎn)品技術(shù)條件相適應(yīng)的力學(xué)性能。采用手工電弧焊焊打底，焊條選用A122，3.2mm；埋弧焊時(shí)，選擇焊絲還應(yīng)考慮融合比和焊劑對(duì)焊縫成分的影響，用埋弧焊繼續(xù)進(jìn)行填充、蓋面，焊絲H0Cr21Ni

51、10 3.2mm，焊劑SJ601。焊條電弧焊用焊條使用前應(yīng)進(jìn)行烘干處理，烘干溫度一般在200300.埋弧焊用的焊絲要嚴(yán)格清理，焊絲表面的油、銹及拔絲用的潤(rùn)滑劑都要清理干凈，以免污染焊縫產(chǎn)生氣孔。一般焊劑須在250溫度下烘干，并保溫12h。5.2.6焊接工藝參數(shù) 在焊接時(shí)，焊接參數(shù)的選用直接影響到接頭的性能。為了防止熱影響區(qū)脆化和產(chǎn)生冷裂紋，所選線能量應(yīng)保證冷卻速度在最佳范圍內(nèi)。實(shí)際生產(chǎn)中確定線能量的步驟是，首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定所焊鋼材保證韌性的最大線能量，然后根據(jù)傾向確定是否需要預(yù)熱。 焊接工藝具體參數(shù)如下: （1）打底焊焊條電弧焊的焊接參數(shù)：焊絲直徑4mm，焊接電壓2022V，焊接電流70120A，焊接速度612m/h。（2）填充焊埋弧焊的焊接參數(shù)： 焊絲直徑4mm，焊接電流450-500 A，焊接電壓32-36 V，焊接速度20-22 m/h。5.2.7焊接順序焊接時(shí)，應(yīng)先焊完里側(cè)，清根后在焊外側(cè)，保證焊縫的致密性和全焊性。5.2.8焊后檢驗(yàn)對(duì)焊縫進(jìn)行100