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或者突然从高温箱内取出

  第一部分 焊接工艺评定的使用管理 &焊接工艺规程的编制 一、焊接工艺评定的有关概念 二、焊接工艺评定及使用管理程序 三、焊接工艺评定变素及其评定规则 四、如何阅读焊接工艺评定报告 五、如何编制焊接工艺规程 一、焊接工艺评定的有关概念 1、焊接工艺评定的定义和目的 2、消除焊接工艺评定认识上误区: 3、“焊接性能”与“焊接性” 4、“焊接性能试验”与“焊接工艺评定” 5、“焊缝”与“焊接接头” 6、“焊接工艺评定”与“焊工技能考试” 7、焊接工艺评定的基本条件 8、常用焊接工艺评定标准 8、常用焊接工艺评定标准: JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》 GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收 规范》第4章 劳部发1996[276]号《蒸汽锅炉安全监察规程》附录I JGJ81-2000《建筑钢结构焊接技术规程》第5章 GB128-90《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》 附录一 ASME第IX卷《焊接与钎焊》 二、焊接工艺评定及使用管理程序 1、焊接工艺评定程序 (1)焊接工艺评定立项 (2)焊接工艺评定委托 (3)编制焊接工艺指导书(WPI)并批准 (4)评定试板的焊接 (5)评定试板的检验 焊接工艺评定失败,重新修改焊接工艺指导书,重复进行 上述程序。 (6)编写焊接工艺评定报告(PQR)并批准 2、焊接工艺评定文件的使用与管理 (1)焊接工艺评定文件的受控登记。 (2)焊接工艺评定的有效版本及换版转换。 (3)每季度编制焊接工艺评定文件的有效版本目录。 ( 4) 保 证 现 场工 程 和 产品 的 焊 接工 艺 评 定的 覆 盖 率 为 100%。 (5)焊接工艺评定文件作为公司的一项焊接技术储备,属 于公司重要技术,应妥善保管。 三、焊接工艺评定变素及其评定规则 1、焊接工艺评定的主要变素: 试件形式 母材类别 焊接方法 焊接工艺因素 焊后热处理种类及参数 母材厚度 焊缝熔敷金属厚度 四、如何阅读焊接工艺评定报告 1、如何认识焊接工艺评定报告的作用 (1)焊接工艺评定报告的合法性: (2)焊接工艺评定报告的有效性: (3)焊接工艺评定报告及焊接工艺规程的局限性: (4)焊接工艺评定报告是一种必须由企业焊接责任工程师和 总工程师签字的重要质保文件,也是技术监督部门和用户代表 审核施工企业质保能力的主要依据之一。 2、焊接工艺评定报告与焊接工艺规程的关系 3、阅读焊接工艺评定报告的方法 五、如何编制焊接工艺规程 1、焊接工艺规程的作用 2、焊接工艺规程的基本要求 3、焊接工艺规程的编写应遵循的原则 3、焊接工艺规程的填写说明 第二部分 由焊接材料所想到的…… 一、工程焊接相关标准、资料简介 二、焊条型号与牌号的识别 三、焊条的保管与使用 四、焊条的选用 五、氩弧焊丝的选用 六、镍基合金的焊材选用 一、工程焊接常用相关标准简介 (一)工程焊接常用标准 GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规 范》 JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》 JB/T4809-2000《钢制压力容器焊接规程》 JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》 SH3085-1997《石油化工管式加热炉碳钢和铬钼钢炉管焊接 技术条件》 SH/T3523-1999《石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合 金管道焊接规程》 SH3524-92《石油化工钢制塔类容器现场组焊施工工艺标准》 SH3525-92《石油化工低温钢焊接规程》 SH3526-92《石油化工异种钢焊接规程》 SH/T3527-1999《石油化工不锈钢复合钢焊接规程》 SHJ520-91《石油化工工程铬钼耐热钢管道焊接技术规程》 SY/T4103-1995《钢质管道焊接及验收》 SY/T4071-93《管道下向焊接工艺规程》 HGJ222-92《铝及铝合金焊接技术规程》 HGJ223-92《铜及铜合金焊接及钎焊技术规程》 (二)工程焊接常用焊接材料标准 JB3223-1996《焊接材料质量管理规程》 JB/T4747 -2002《压力容器用钢焊条订货技术条件》 GB/T5117-1995《碳钢焊条》 GB/T5118-1995《低合金钢焊条》 GB/T983-1995《不锈钢焊条》 GB/T14957 -94《熔化焊用钢丝》 GB/T14958-94《气体保护焊用钢丝》 GB/T8110-1995《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》 GB/T10045-88《碳钢药芯焊丝》 GB/T4242-84《焊接用不锈钢丝》 GB/T13814—92《镍及镍合金焊条》 GB/T9460—1988《铜及铜合金焊丝》 GB/T15620-1995《镍及镍合金焊丝》 GB/T3623-1998《钛及钛合金丝》 GB4842-1995《纯氩》 GB6052《工业液体的二氧化碳》 (三)推荐实用的焊接参考书 焊接手册:推荐《焊接手册》(中国机械工程学会焊接学 会编) 焊接材料使用手册:推荐《电焊条选用指南》(吴树雄编 著) 焊材制造厂提供的《焊接材料样本》 二、焊条型号与牌号的识别 (一)焊条药皮的作用与类型 1、焊条药皮的基本功能: (1)保护电弧与熔池。药皮比焊芯熔化慢,形成一个套筒, 保护金属熔滴顺利地向熔池过渡;同时药皮放出气体和形成熔渣, 保护电弧及熔池免受空气的有害作用。熔渣覆盖于熔敷金属表面, 也降低了焊缝金属的冷却速度,有利于改善接头性能。 (2)冶金处理。通过冶金反应直到脱氧、脱硫、脱磷等去除 杂质作用,同时还对焊缝金属起合金化作用。 (3)赋予焊条良好的焊接工艺性能。使电弧容易引燃,燃烧 稳定,减少飞溅,增大熔深,保证焊缝成形等。 (4)满足某些专用焊条的特殊功能。如铁粉焊条药皮内含较 多的铁粉,增加了焊条的熔敷系数,提高了焊接生产率。 2、焊条药皮的类型: 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 药皮类型 特殊型 钛 型 钛钙型 钛铁矿型 氧化铁型 纤维素型 低氢钾型 低氢钠型 石墨型 盐基型 对应牌号 ×××0 ×××1 ×××2 ×××3 ×××4 ×××5 ×××6 ×××7 ×××8 ×××9 对应型号 E×× 00 E×× 13 E×× 03 E ×× 01 E ×× 20 E ×× 10 E ×× 11 E ××16 E××15 直流或交流 直流或交流 直流或交流 直流或交流 直流或交流 直流或交流 直流 直流或交流 直流 焊接电源 3、酸性焊条与碱性焊条: ●药皮在焊接时熔化形成熔渣。焊后熔渣为酸性的焊条 称为酸性焊条,反之为碱性焊条。 ●酸性焊条的缺点:酸性焊条的熔渣组成物以酸性氧化 物为主,对焊缝金属有较强的氧化性,致使焊缝金属中合金元 素的烧损量较大。同时焊缝金属中氢和氧的含量较高,焊缝金 属的力学性能,特别是塑性和韧性较低。 ●酸性焊条的优点:对铁锈、油污及水分引起的气孔敏感 性小。酸性焊条用交流或直流电源均可焊接。 ●碱性焊条的优点:碱性焊条的熔渣组成物以碱性氧化物 为主,对焊缝金属的氧化性很小,冶金处理效果好。碱性焊条 焊接时,药皮分解出CO2作保护气体,保护气体中氢含量很低, 因此用碱性焊条焊成的焊缝金属含氢量低,综合力学性能好, 特别是塑性、韧性较高。 ●碱性焊条的缺点:对气孔的敏感性较大。 (二)焊条统一编号的意义 焊条通常用型号和牌号来反映其主要性能特点及类别。 ◇焊条型号是以焊条国家标准为依据、反映焊条主要特性 的一种表示方法。 ◇焊条牌号是根据焊条的主要用途及性能特点,对焊条产 品的具体命名。由焊条厂家制定。 ◇我国焊条行业采用统一牌号:属于同一药皮类型、符合 相同焊条型号、性能相似的产品统一命名为一个牌号。如J422、 J507。 ★注意:不管是焊条厂自定的牌号,还是全国焊接材料行 业统一牌号,都必须在产品样本或标签、质量证明书上注明该 产品是“符合国标”、“相当国标”或不加标注(即与国标不 符),以便用户结合产品性能要求,对照标准去选用。 ★每种焊条产品只有一个牌号,但多种牌号焊条可同时对 应一个型号。 如:牌号J507RH和J507R,型号均为E5015-G。 焊条分类对照 按牌号 结构钢焊条 低温钢焊条 钼及铬钼耐热钢焊条 铬不锈钢焊条 铬镍奥氏体不锈钢焊条 按型号 碳钢 低合金钢焊条 不锈钢焊条 (三)焊条牌号的表示方法 ◆通常用一个汉语拼音字母(或汉字)与三位数字表示。 如A302(奥302)、W607(温607) ◆有的焊条牌号在三位数字后面加注后缀字母和/或数字。 如J507RH、A022Mo 、J422Fe16 第一位字母:表示焊条种类; 前两位数字:表示熔敷金属强度或合金类型; 第三位数字:表示药皮类型及电流种类; 数字后面的字母和数字:附加合金元素或焊条特性(具有 特殊性能和用途)。 ■如:G——高韧性焊条; R——压力容器用焊条; Fe——高效铁粉焊条: X——向下立焊用焊条; H——超低氢焊条; RH——高韧性超低氢焊条; (四)焊条型号的表示方法 1、碳钢焊条: ●根据GB/T5117-1995《碳钢焊条》标准规定,碳钢焊条型 号按熔敷金属的力学性能、药皮类型、焊接位置和焊接电流种 类划分。 ●碳钢焊条型号的编制方法: 首位字母“E”表示焊条; 前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值,单位为 kgf/mm2; 第三位数字表示焊条的焊接位置:“0”和“1”表示焊条适 用于全位置焊接;“2”表示焊条适用于平焊及平角焊;“4”表 示焊条适用于向下立焊。 第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。 在第四位数字后面附加字母或数字:“R”表示耐吸潮焊条, “M”表示对吸潮和力学性能有特殊规定的焊条, “-1”表示冲 击性能有特殊规定的焊条。 ■举例: E4303:43kgf/mm2;全位置;钛钙型;交直流两用。 E5015:50kgf/mm2;全位置;低氢钠型;直流反接。 E5018-1 :50kgf/mm2;全位置;铁粉低氢型;交流或直 流反接;-46℃低温冲击保证值 。 2、低合金钢焊条: ●根据GB/T5118-1995《低合金钢焊条》标准规定,低合金 钢焊条型号按熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型、焊 接位置和焊接电流种类划分。 ●低合金钢焊条型号的编制方法: 首位字母“E”表示焊条; 前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值(kgf/mm2); 第三位数字表示焊条的焊接位置:“0”和“1”表示焊条适 用于全位置焊接;“2”表示焊条适用于平焊及平角焊。 第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型; 后缀字母为熔敷金属的化学成分分类代号,并以短划“-” 与前面分开。若还具有附加化学成分时,附加化学成分直接用 元素符号表示,并以短划“-”与前面后缀字母分开。 ■如:E5515-B2-V(R317) 对于E50XX-X、E55XX-X、E60XX-X型低氢焊条的熔敷金 属化学成分分类后缀字母或附加化学成分后面加字母“R”时, 表示耐吸潮焊条。 ■举例: ( 1 ) E5015-G ( J507RH 、 J507R 等 ) : 50kgf/mm2 (490 MPa);低氢钠型;高韧性(低温冲击保证值);直流 反接;全位置焊接 。 (2)E6015-G(J607RH): 60kgf/mm2( 610 MPa ); 低氢钠型;超低氢高韧性;( -40℃低温冲击保证值);直流 反接;全位置焊接 。 ( 3 ) E5515-C1 ( W707Ni ) : 低 氢 钠 型 ; 含 2.5Ni ; 55kgf/mm2 (540 MPa);高韧性(-70℃冲击保证值);直流 反接;全位置焊接 。 ( 4 ) E5515-C2 ( W907Ni ) : 低 氢 钠 型 ; 含 3.5Ni ; 55kgf/mm2 (540 MPa);高韧性(-90℃冲击保证值);直流 反接;全位置焊接 。 (5)E5515-B1( R207):低氢钠型;0.5Cr-0.5Mo;540 MPa,常温冲击保证值;直流反接;全位置焊接。 ( 6 ) E5515-B2 ( R307 ) : 低 氢 钠 型 ; 1Cr-0.5Mo ; 540 MPa,常温冲击保证值;直流反接;全位置焊接。 (7)E5515-B2-V(R317):低氢钠型;1Cr-0.5Mo-V; 540 MPa,常温冲击保证值;直流反接;全位置焊接。 ( 8 ) E6015-B3 ( R407 ) : 低 氢 钠 型 ; 2.5Cr-1Mo ; 590 MPa,常温冲击保证值;直流反接;全位置焊接。 3、不锈钢焊条: ●根据GB/T983-1995《不锈钢焊条》标准规定,不锈钢焊 条型号按熔敷金属的化学成分、药皮类型、焊接位置和焊接电 流种类划分。 ●不锈钢焊条型号的编制方法: 首位字母“E”表示焊条; “E”后面的数字表示熔敷金属化学成分分类代号,如有特 殊要求的化学成分,该化学成分用元素符号表示,放在数字的 后面; 短线“-”后面的两数字表示药皮类型、焊接位置及焊接电 流种类。“15”表示碱性、钛型或钛钙型药皮,全位置焊接,交 流或直流反接; “16”表示碱性药皮、全位置焊接、直流反接; “17”是“16”的变型。 ★不锈钢焊条型号与美国、日本等工业发达国家的不锈钢 焊条型号相同。 ■举例: (1)E308L-16(A002):钛钙型;超低碳(C≤0.04%); 公称成分00-19Cr-10Ni;交流或直流反接(尽可能采用直流电 源 );全位置焊接。 (2)E308-15(A107):碱性;低碳(C≤0.08%);公称 成分0-19Cr-10Ni ;直流反接;全位置焊接。 (3)E316L-16(A022):钛钙型;超低碳(C≤0.04%); 公称成分00-18Cr-12Ni-2Mo;交流或直流反接(尽可能采用直 流电源 );全位置焊接。 (4)E316-15(A207):碱性;低碳(C≤0.08%) ;熔敷 金属公称成分0-18Cr-12Ni-2Mo;直流反接;全位置焊接。 (5) E347-15(A137):碱性;低碳(C≤0.08%) ;含 Nb稳定剂;公称成分0-19Cr-10Ni-Nb ;直流反接;全位置焊接。 (6)E309-15(A307):碱性;含C≤0.15%;公称成分123Cr-13Ni;直流反接;全位置焊接。 (7)E310-16(A402):钛钙型;含C= 0.08-0.20%;纯奥 氏体组织,公称成分2-26Cr-21Ni;交流或直流反接(尽量采用 直流电源 );全位置焊接。 (注:L表示碳含量较低(C≤0.04%);H表示碳含量较高 (C> 0.15%)) ◆特殊情况: E5MoV-15(R507):低氢钠型;5Cr-0.5Mo-V;520 MPa E9Mo-15(R707):低氢钠型; 9Cr-1Mo,590 MPa 按牌号:属于珠光体耐热钢(低合金钢)焊条 。按型号: 属 于 不 锈 钢 焊 条 。 GB/T983-1995 提 出 : 将 放 入 下 次 修 订 的 GB/T5118标准中。 (五)国内外牌号、型号对比(举例) 焊条类别 碳钢焊条 国内牌号 J422 J506 低合金结构钢焊条 J506R J506RH J607 低温钢焊条 珠光体耐热钢焊条 铬不锈钢焊条 铬镍奥氏体不锈钢焊 条 镍基合金焊条 W707Ni R407 G207 A042 A022Mo Ni307B 国标型号 E4303 E5016 E5016-G E5016-G E6015-D1 E5515-C1 E6015-B3 E410-15 E319Mo L-16 E317L-16 E7016 E7016-G E7016-G E9015-D1 E8015-C1 E9015-B3 E410-15 E309MoL-16 E317L-16 ENiCrFe-3 AWS型号 三、焊条的保管与使用 (一)焊条的工艺性能 1、焊条的使用性能: (1)焊条的工艺性能——通常指焊条的操作性能:焊条是 否容易地进行焊接作业。 (2)焊条的焊接性能——被焊件是否得到充分的连接(有 无焊接缺陷),以及焊接接头是否满足使用要求(接头的力学 性能和耐热、耐蚀等特殊性能)。 (3)焊条的效率——焊接施工中能否使焊接效率提高,人 工和材料等费用降低。 2、焊条的工艺性能 : (1)焊条的稳弧性:电弧在焊接过程中保持稳定、不易晃 动和熄灭的特性。焊条的偏心与受潮对稳弧性也有影响。 (2)对各种焊接位置的适用性:焊条对各种空间位置操作 的适用性如何,是焊条的一个重要工艺性能。各种牌号的焊条 适用的焊接位置一般在焊条说明书中有规定。 (3)焊缝的成形性能:指焊缝的几何形状和焊缝的表面质 量。 (4)脱渣性:其好坏对焊工的劳动条件、焊接生产率和焊 缝质量等都有直接影响。氧化性强的熔渣脱渣性较差。如J422 比J426的脱渣性就好。 (5)焊缝的熔深:在焊条因素中,药皮的组成和厚度是影 响焊缝熔深的主要因素。厚药皮焊条的熔深比薄药皮大。厚钢 板对接焊时采用熔深较大的焊条可以不开坡口或开小坡口,使 生产效率提高。 (6)焊条的熔敷系数:焊接过程中,焊条在单位时间内通 过单位焊接电流熔敷到焊件上的金属量称为熔敷系数(α)。焊 条熔敷系数的大小标志着焊接过程中生产率的高低。 (7)焊接飞溅的大小:飞溅大不仅会增加焊后清理的时间, 也浪费了焊条。焊条的飞溅程度主要与焊条药皮类型有关。焊条 药皮受潮,飞溅也增大。当然也与焊机的性能、极性等因素有关。 3、影响焊接工艺操作性能的因素: (1)焊条的工艺性能 (2)焊工技能 (3)电焊机特性 (4)使用的焊接工具(如焊枪) (5)母材的材质 (6)板厚 (7)接头形式和尺寸 (8)焊接工艺参数(如电流、电压、焊速等) (9)焊接位置 (10)其他焊接条件(如焊接环境、保护气体等) ◆因此,要准确地评定焊条的工艺性能,应固定焊工、电 焊机、其他焊接工具、试验材料、焊接条件等上述因素,以排 除这些因素的影响。 4、评定焊条工艺性能的方法: 可通过观察下列项目来判断: (1)电弧的发生:开始引弧的难易;再引弧性(断弧后重 新引弧的难易)。 (2)电弧的状态:稳弧性,包括持续性(有否断弧、喘息 等)和集中性;吹力大小。 (3)熔融状态:套筒形状;药皮熔化的均匀性。 (4)熔渣:流动性;清除的难易程度;覆盖的均匀性。 (5)飞溅:发生的状态(飞溅的大小及数量);清除的难 易程度。 (6)焊缝外观:焊波的粗细;成形(焊缝余高)。 (7)气体和烟尘的发生状态:发生量及烟尘成分。 (二)焊条使用前的检验 ——以评定焊条的质量和使用性能。一般按以下步骤进行: 1、焊条的进厂验收: 一般情况下应进行质量证明书核对、包装检查和焊条外观 检验。 (1)核对焊条质量证明书。焊条质量证明书的内容除说明 该批焊条质量符合相应焊条标准规定外,还应包括: (a)焊条型号、牌号、规格(直径和长度); (b)批号、数量及生产日期; (c)熔敷金属化学成份检验结果; (d)熔敷金属或对接接头各项性能检验结果; (e)生产厂名称与地址; (f)生产厂技术检验部门与检验人员签章。 (2)检查焊条的包装:包装是否完好,有无破损、受潮现 象;检查包装上的标记内容是否齐全,是否清晰可辨;其型号、 牌号、规格、生产批号、检验号、制造厂与商标等是否与质量 证明书相一致。 (3)检查焊条的外观质量:是否受污染,在储运过程中是 否有可能影响焊接质量的缺陷产生;识别标记是否清晰、牢固, 与产品实物是否相符。 2、进行实际操作试焊: 通过试焊以评定焊条的工艺性能。 3、必要的化学成分和力学性能等复验: 应根据有关标准或供货协议的要求进行复验。如球罐使用 的焊条要进行扩散氢测定。 (三)焊条的保管 1、焊条保管的基本原则: (1)焊条的保管要特别注意环境湿度。空气中相对湿度 和温度越高,水蒸汽分压也就越高,则药皮越容易吸湿。当空 气中水蒸汽分压≤5mmHg时,药皮吸湿量很小,但一般建议空 气中的相对湿度低于60%,并离开地面和墙壁一定的距离(约 20cm)。温度以10-25℃为宜。 (2)分清焊条型号(牌号)、规格,不能错用。 (3)焊条运输、堆放过程中应注意不要损伤药皮,堆放 不要太高。对药皮强度较差的焊条(如高强度焊条、不锈钢焊 条、堆焊焊条、铸铁焊条等))更要当心。 2、焊条受潮后的明显特征: ●焊条受潮后,药皮的颜色发深,焊条相碰没有清脆的金 属声。 ●有的焊条表面长期受潮甚至反碱出现“白花”。 ●有些焊条表面虽然没有特殊的变化,但焊接时电弧强, 飞溅增多。 3、受潮焊条对焊接工艺性能的影响: (1)电弧强烈,燃烧不稳定; (2)飞溅多,颗粒大; (3)熔深大,容易产生咬边; (4)熔渣覆盖不均匀,焊波粗糙,造成压坑; (5)熔渣清除困难,低氢型焊条的熔渣表面气孔多。 4、受潮焊条对焊接质量的影响: (1)产生焊接裂纹和气孔。焊条受潮吸收的水份在焊接 电弧热的作用下,变成气体,分解出氢,致使形成焊接裂纹和 气孔。碱性焊条尤甚。焊条包装时用聚乙烯塑料袋封口,也不 能保证长期的彻底防潮。 (2)力学性能各项指标偏低。 5、现场检查焊条受潮情况的简易方法: (1)检查焊条的包装情况,包装破损,焊条吸潮肯定严 重。 (2)检查焊条的制造日期,制造后长期存放的焊条表面 容易出现白霉状的斑痕。 (3)将几根焊条放在手中滚动,吸潮后的焊条失去了清 脆的金属声。 (4)取一根焊条微弯10-15度,如果弯曲时发出明显的脆 裂声音,则说明焊条比较干燥。 (5)取一根焊条竖着落地,观察其弹跳力,干燥的焊条弹 跳力较好,回弹较高。 (6)将焊条接入焊接回路中短路数秒种,如果药皮表面有 水蒸汽出现,则是不干燥的焊条。 (7)取一根焊条直接进行试焊,若是受潮的焊条,在焊接 过程中会有药皮爆裂或药皮成块脱落现象,并产生较多的水汽。 (8)观察焊芯端部表面,看是否有锈迹。 (9)取一束焊条,用肉眼检查:如果药皮表面有黑斑存在, 则表明焊条内部的焊芯已锈蚀。也可敲掉药皮,直接检查焊芯 是否锈蚀。 (10)在焊接操作过程中检查,受潮焊条的工艺性能会出现 下列变化: ●同一电流值时,电弧吹力变大,熔深增加; ●飞溅数量增多,颗粒变大; ● 对酸性焊条,熔渣覆盖不良,且焊缝成形变差; ● 对低氢型焊条,熔渣的内面(指与焊缝接触的一面)出 现许多小孔。 6、焊接材料有效期限的确定: ★JB3223-96《焊接材料质量管理规程》规定: 自生产日期算起按下述方法确定: (1)焊材质量证明书或说明书推荐的期限; (2)酸性焊材及防潮包装密封良好的低氢型焊材为两年; (3)石墨型焊材及其他焊材为一年。 ☆超过上述规定有效期限的焊条、焊剂及药芯焊丝,应按 规定复验合格后才能发放使用。 (四)焊条的使用 1、焊条烘烤注意事项: (1)焊条吸潮,如果焊芯不生锈和药皮不变质,焊条重新 烘干后可确保原来的性能而不影响使用。 (2)烘烤温度应遵照焊条说明书的规定。 ?烘烤温度低了达不到除去水份的目的; ?烘烤过高,容易引起粘结剂的分解造成药皮开裂,焊接时 产生脱落现象,而且药皮内的合金元素会氧化,影响合金的过渡。 焊条推荐烘烤规范 铬不锈钢和铬镍奥 酸性焊条 氏体不锈钢焊条 碱性焊条 酸性焊条 烘烤150℃/1小时 烘烤250℃/1小时 烘烤150℃/1小时 烘烤350-400℃/1小时 烘烤80℃/1.5-2小时 其他类别焊条 碱性焊条 纤维素焊条 (3)焊条在烘箱中叠起层数:一般以直径4mm的不超过3层; 直径3.2mm的不超过5层,且堆放不应超过隔层高度的2/3,避免 烘烤时受热不均和潮气不易排出。 ?焊条叠起太厚易造成烘烤温度不均匀,不能烘透或局部过 热而使药皮脱落。 (4)焊条烘烤速度控制:应缓慢升温,然后保温和缓慢冷却。 推荐焊条进箱温度为100℃以下,升降温速度不宜超过150℃/小时。 ?不可将焊条突然放入高温箱内,或者突然从高温箱内取出, 这样也会引起药皮开裂、剥落。 (5)烘干后的焊条应及时放入100—150℃恒温箱内恒温保存。 (6)重新烘干次数一般不超过2次,超过2次应征求焊条制造 厂的意见。 ?烘烤次数过多易造成药皮脱落。 2、焊条使用注意事项: (1)焊条放在保温筒内随用随取。同一保温筒内严禁混 装不同牌号焊条。 (2)在4小时内回收的焊条应堆放在恒温箱内指定的位置, 不得混淆。 (3)超过4小时或低于规定温度的焊条回收后应重新进行 烘烤。 四、焊条的选用 ★为什么要重视对焊接材料的正确选择? ●正确选择焊材是保证焊接质量的最重要、也是最基本的 条件。 ●工程所采用的焊接材料一般要求在设计文件中作出规定。 GB50236-98第2.0.2条规定:设计文件应标明母材、焊接材 料、焊缝系数及焊缝坡口的形式,并对焊接方法、焊前预热、 焊后热处理及焊接检验提出要求。 ●作为施工单位的工程技术人员要求掌握焊材选择的基本 知识,目的是: (1)在审图时核对设计对焊材选择的正确性; (2)当设计无规定或现场条件满足不了设计规定时,为自 选焊材提供方便。 ★特别注意:施工单位自选的焊材最终仍应报请设计同 意。 ★特别提醒:焊条选择是否合理,不完全由焊接工艺评 定所决定。 (一)选择焊条的基本要点 1、考虑焊件材料的物理性能、力学性能和化学成分: (1)按等强度的原则,选择满足接头力学性能要求的焊条。 ■举例:Q235,按等强度的原则应选用J42×焊条,而不 应选用J50 ×焊条。 ◆特殊情况:根据母材的焊接性,选用不等强度(高强度 匹配或低强度匹配)、而韧性好的焊条,但需通过改变焊缝结 构形式,以满足设计强度和刚度的要求。 (2)使熔敷金属的合金成分符合或接近母材。 ■举例:15CrMo必须选用R307焊条(1Cr-0.5Mo),而不 能选用R207焊条(0.5Cr-0.5Mo)。 (3)当母材化学成分中碳或硫、磷等有害杂质较高时,应 选择抗裂性和抗气孔能力较强的焊条。如低氢型焊条等。 ★注意:焊接构件对力学性能和化学成分的要求并不是均衡 的: ▼有的焊件可能偏重于强度、韧性等方面的要求,而对化 学成分不一定要求与母材一致。如选用结构钢焊条时,首先应 侧重考虑焊缝金属与母材间的等强度,或焊缝金属的高韧性; ▼有的焊件又可能偏重于化学成分方面的要求,如对于耐 热钢、不锈钢焊条的选择,通常侧重于考虑焊缝金属与母材化 学成分的一致; ▼有的也可能对两者都有严格的要求。如异种钢焊条的选 择。 因此在选择焊条时应分清主次,综合考虑。 2、考虑焊件的工作条件和使用性能: (1)焊件在承受动载荷和冲击载荷情况下,除了要求保证 抗拉强度、屈服强度外,对冲击韧性、塑性均有较高的要求。 此时应选用低氢型、钛钙型或氧化铁型焊条。 ■举例:16Mn钢用于非重要结构时可选用J502、J503等酸 性焊条;而当用于重要结构时,则应选用J506、J507等碱性焊 条。 (2)焊件在腐蚀介质中工作时,必须分清介质种类、浓度、 工作温度以及腐蚀类型(一般腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等), 从而选择合适的不锈钢焊条。 ■举例:焊接1Cr18Ni9不锈钢时,为了满足焊缝与母材金 属成分相同的要求,对于在腐蚀要求不高的条件下工作的焊件, 可选用A102、A107焊条;而对于工作温度低于300℃而耐腐蚀 要求较高的焊件,则应选用A132、A137或A002焊条。 (3)焊件在受磨损条件下工作时,须区分是一般磨损还是 冲击磨损,是金属间磨损还是磨料磨损,是在常温下磨损还是 在高温下磨损等。还应考虑是否在腐蚀介质中工作,以选择合 适的堆焊焊条。 (4)处在低温或高温下工作的焊件,应选择能保证低温或 高温力学性能的焊条。 ■举例: ?12CrMo在400℃下工作,焊接应选R207 ,而不能选J507。 ?16MnDR在-40℃下工作,焊接应选J507RH( -40℃ ), 而不能用J507、 J507Mo、 J507H等焊条( -30℃ )。 3、考虑焊件的复杂程度和结构特点、焊接接头型式等: (1)形状复杂或大厚度的焊件,由于其焊缝金属在冷却收 缩时产生的内应力大,容易产生裂纹。因此,必须采用抗裂性 好的焊条,如低氢型焊条、和高韧性焊条焊条。 (2)对于某些坡口较小的接头,或对根部焊透控制严格的 接头,应选用具有较大熔深或熔透能力的焊条。 ■举例: 长输管线焊接,为保证根部焊透又不至于有过大的 焊瘤,常采用纤维素型焊条E6010进行向下立焊操作。 (3)因受条件限制而使某些焊接部位难以清理干净时,就 应考虑选用氧化性强,容易脱渣,对铁锈、氧化皮和油污反应不 敏感的酸性焊条,以免产生气孔等缺陷。 4、考虑焊缝的空间位置: 有的焊条只适用于某一位置的焊接,其它位置焊接时效果较 差,有的焊条则是各种位置均能焊接的全位置焊条,选用时要考 虑焊接位置的特点: (1)对于仰焊、立焊缝较多的焊件,应选用钛钙型、钛型、 低氢型或钛铁矿型的全位置焊条。 (2)焊接部位所处的位置不能翻转时,必须选择能进行全 位置焊接的焊条。 5、考虑施焊工作条件: (1)没有直流焊机的场合,应选用交直流两用的焊条。 (2)某些钢材(如珠光体耐热钢)需进行焊后消除应力 热处理,但受设备条件限制或本身结构限制而不能进行时,应 选用与母材金属化学成分不同的焊条(如奥氏体不锈钢焊条), 可以免进行焊后热处理。 (3)应根据施工现场条件,如野外操作、焊接工作环境 等来合理选用焊条。 6、考虑改善焊接操作环境和保证工人身体健康: (1)尽量选用发尘量小、产生有害气体少的焊条。 (2)在酸性焊条和碱性焊条都可以满足的地方,鉴于碱 性焊条对操作技术及施工准备要求高,故应尽量采用酸性焊条。 (3)对于在密闭容器内或通风不良场所焊接时,应尽量 采用低尘低毒焊条或酸性焊条。 7、考虑焊接的经济性: (1)在保证使用性能的前提下,尽量选用价格低廉的焊条。 根据我国的矿藏资源,应大力推广钛铁矿型焊条(×××3型) 。 (2)对性能有不同要求的主次焊缝,可采用不同焊条,不 要片面追求焊条的全面性能。 (3)根据结构的工作条件,合理选用焊条的合金系统。如 对在常温下工作,用于一般腐蚀条件的不锈钢,就不必选用含 铌的不锈钢焊条。 8、考虑焊接效率: (1)对焊接工作量大的结构,有条件时应尽量采用高效率 焊条,如铁粉焊条、高效率不锈钢焊条、重力焊条、底层焊条、 立向下焊条之类的专用焊条。 (2)水平位置焊接时采用铁粉焊条,垂直位置焊接时采用 下向焊条等,均可大大提高生产率和降低成本。 9、考虑焊条的工艺性能: 焊条工艺性能的好坏是焊条使用的前提。工艺性能不好的 焊条会产生各种焊接缺陷 。 (1)对于同一牌号(型号)的焊条,不同的生产厂家,其 工艺性能差别很大,需要我们在采购时认线)采购不同厂家同一牌号的焊条时,还应考虑焊工的习 惯问题和对该焊条工艺性能的适用性。 (二)碳素钢的焊条选用 1、对碳素钢的认识: ●碳钢的主要分类方法: (1)按含碳量分类:低碳钢:C≤0.30%(有的国家称为软 钢);中碳钢:C=0.30-0.60%;高碳钢:C>0.60%。 (2)按冶炼方法分:平炉钢;转炉钢;电炉钢。 (3)按钢的脱氧程度的不同分:沸腾钢;半镇静钢;镇静 钢。 (4)按用途分:结构钢;工具钢。 (5)根据钢中有害杂质S、P的含量分: 普通碳素钢:S ≤0.050%, P ≤0.045%; 优质碳素钢: S ≤0.035%, P ≤0.035%; 高级优质碳素钢: S ≤0.030%, P ≤0.035%。 ★注意:经常需要焊接的钢是各种碳素结构钢,包括普通碳 素结构钢(如Q235)、优质碳素结构钢(20钢)、专门用途碳 素结构钢等。 ☆高碳钢实际上不用于制造焊接结构。 ●与焊接关系密切的专门用途碳素结构钢: (1)船体用碳素钢(GB712-88): ?A、B、D、E: C≤0.18-0.22%;屈服强度235MPa。 (2)焊接气瓶用碳素钢(GB6653-94): ?HP245、HP265、HP295: C≤0.16-0.20%;屈服强度 245-295MPa。 (3)压力容器用碳素钢(GB6654-1996): ?20R: C≤0.20%;屈服强度225-245MPa。 (4)锅炉用碳素钢(GB713-1997) ?20g: C≤0.21%;屈服强度225-245MPa。 (5)桥梁用碳素结构钢(YB/T10-81) ?16q: C=0.12-0.20%;屈服强度225MPa。 (6)石油天然气管道用螺旋缝埋弧焊碳素钢(GB9711-88) ?S205、S240、S290: C≤0.17-0.22%;屈服强度205290MPa (7)铁道钢轨用碳素钢(GB2585-81): ?U、71、U74、U71Cu: C=0.64-0.80%;抗拉强度 ≥785MPa。 (8)核压力容器用碳素结构钢 ?20HR: C≤0.20%;屈服强度235MPa。 (9)汽车制造用碳素结构钢(GB3275-91) ?08Al: C= 0.05-0.12%;抗拉强度315-440MPa 15Al:C= 0.12-0.17%;抗拉强度345-490MPa 2、低碳钢的焊接特点: (1)焊接性能优良,一般不会因焊接而引起淬硬组织。 (2)冶炼方法落后或非正规小型钢厂生产,造成碳钢含N、 O高,焊接裂纹倾向大。 (3)母材成分不合格(如C、S过高)时,焊接裂纹倾向 大。 (4)焊条质量不好时造成焊缝中C、S偏高,焊接裂纹倾 向大。 (5)厚度大、刚性大的结构件在低温条件下焊接可能出现 裂纹。 3、低碳钢在低温环境下的焊接措施: (1)焊前预热,焊时保持道间温度 (2)采用低氢或超低氢型焊条 (3)整条焊缝连续焊完,尽量避免中断 (4)不在坡口以外的母材上打弧 (5)弯板、矫正和装配时尽可能不在低温下进行 (6)尽可能改善严寒下劳动生产条件 4、低碳钢的焊条选用要点: (1)按照等强度匹配的原则,通常选用E43 × ×系列的焊 条。有时也可选用E50 × ×系列焊条代用,但不应作为首选, 否则违背了等强的原则。 (2)一般结构选用酸性焊条或碱性焊条。 (3)焊接动载荷、复杂和厚板结构和重要受压容器,以 及低温下焊接时,应选用碱性、低氢型焊条,如E4316 (J426)、E4315(J427)。 ☆各国根据自己的资源及使用习惯,选用的药皮类型均 有所不同。在我国,钛钙型焊条(如J422)的消耗量最大, 要占全部焊条产量的80%以上 。 低碳钢在低温条件下的焊接预热温度 壁厚mm ≤16 17-30 31-40 41-50 ≤30 31-51 51-70 在各种气温下的预热温度 低碳钢管道、容器低温环境下焊接时 不低于-30℃时不预热;低于-30℃时预热100-150℃ 不低于-20℃时不预热;低于-20℃时预热100-150℃ 不低于-10℃时不预热;低于-10℃时预热100-150℃ 不低于0℃时不预热;低于0℃时预热100-150℃ 低碳钢梁、柱、桁架结构低温焊接时 不低于-30℃时不预热;低于-30℃时预热100-150℃ 不低于-10℃时不预热;低于-10℃时预热100-150℃ 不低于0℃时不预热;低于0℃时预热100-150℃ 5、中碳钢的焊接特点: (1)随着含C量的增加,焊接性逐渐变差,焊接接头的硬 化倾向、裂纹倾向和气孔敏感性均增大,杂质S控制不严时裂 纹倾向更加明显。 (2)若对已经热处理(正火或调质)的中碳钢部件进行 焊接,裂纹倾向较大。且热处理后的焊接会使母材热影响区软 化。 6、中碳钢的焊接工艺要点: (1)正确选择焊接材料。 (2)大多数情况下,需要焊前预热和保持一定的层间温 度。 (3)焊后立即进行消除应力热处理,热处理温度一般为 600-650℃。 (4)不能立即进行热处理的,则应立即后热。 (5)对已经热处理的中碳钢部件进行焊接,应采取防裂纹 的措施。 7、中碳钢的焊条选用要点: (1)在要求焊缝与母材等强度的情况下,应选用相应强度 等级而塑性、韧性较高的低氢或超低氢焊条。 ■举例:35钢选用J506、J507;45钢选用J556、J557;55 钢选用J606、J607焊条。 (2)个别情况下也可采用钛铁矿型或钛钙型焊条,但一定 要有严格的工艺措施配合,如控制预热温度和尽量减少母材熔 深以减少焊缝含C量。 (3)在仅要求实现完整连接而不要求强度,或不要求焊缝 与母材等强度的场合,或者焊件结构复杂对采取防裂纹措施有 困难时,可采用强度等级较母材低一档的焊条。但须满足设计 要求的各项力学性能指标。 ■举例: 35钢选用J422、J423、J426、J427; 45钢选用J422、J423、J426、J427 、J506、J507; 55钢选用J422、J423、J426、J427 、J506、J507 焊条。 (4)特殊情况也可采用铬镍奥氏体不锈钢焊条,此时可不 预热或适当降低预热温度。理由是奥氏体焊缝金属塑性好、溶 解氢的能力强。如A102、A107、A302、A307、A402、A407等 焊条均可采用。 (5)有时也可在中、高碳钢的坡口表面堆焊一层含碳量很 低(C≤0.03%)、强度低、塑性好的纯铁过渡层,然后再用与 母材强度相匹配的焊条填满坡口,能有效地防止焊接裂纹。 ■举例: 45钢与低碳钢Q235的焊接: 方案一:先在45钢坡口面预热300℃,然后用J427或J507 焊条进行焊接,焊后进行650℃后热并缓冷。 方案二:在无预热情况下,先用A302或A307焊条在45钢 及Q235钢的坡口面上堆焊两层隔离层,然后再用A302或A307 焊条进行对接焊。 (二)低合金结构钢的焊条选用 1、对低合金结构钢的认识: ●低合金钢按其使用性能分为三类: ?低合金结构钢(也称强度型低合金钢) ?低合金低温钢(也称低温型低合金钢) ?低合金耐热钢(也称耐热型低合金钢) ●低合金结构钢的合金总含量小于5%。 ●低合金结构钢一般按其屈服强度分级。常用的低合金结 构钢的屈服强度在300-600MPa范围内。 ?屈服强度为300-450MPa的低合金结构钢,以热轧或正 火状态使用。如16MnR(屈服强度下限 285MPa) ?屈服强度大于450MPa的低合金高强度结构钢,以调 质状态使用。如07MnNiCrMoVDR(屈服强度下限 490MPa) 2、低合金结构钢的焊接特点: (1)热影响区的淬硬倾向(硬化): ●强度等级和含碳量低的钢,热影响区淬硬倾向小; 屈服强度450MPa以上的低合金高强钢,热影响区可能出现 硬而脆的马氏体组织,冲击韧性下降,冷裂敏感性增大,可焊 性变差。 ●防止硬化的措施: 采用适中的线能量配合以适当的预热,以获得适当小的焊 接冷却速度。因为线能量增大可使硬化倾向降低,但易使晶粒 长大。 (2)焊接接头的冷裂纹倾向: ●产生冷裂纹的三要素: ?热影响区或焊缝金属的淬硬倾向(组织硬化) ?焊接接头的拉应力存在(拘束度大) ?焊缝金属内的高含氢量(扩散氢的影响) ●焊接冷裂纹的控制措施: ?控制组织硬化: ◇预热;◇通过较大线能量降低接头冷却速度;◇冬季和 厚板多道焊时采取缓冷等措施。 ?限制扩散氢: ◇焊件坡口表面清理;采用低氢或超低氢焊材,并防止吸 潮; ◇预热或“紧急”后热以减少扩散氢; ◇采用奥氏体焊条来固溶氢,限制氢的扩散,但带来其它 问题(如热裂纹、熔合区冷裂纹、不经济等),非特殊情况不 采用。 ?控制拘束应力: ◇通过结构设计减少刚度或拘束度; ◇预热; ◇采取合理焊接顺序,使焊缝有收缩余地; ◇坡口设计以减少焊缝金属填充量; ◇焊后消除应力热处理 (3)焊缝金属的热裂纹倾向 ●产生热裂纹的两要素: ?焊缝中S、P杂质偏析,易形成低熔点共晶体偏析于晶界 处。 ?焊接接头的内应力存在 ☆在低合金结构钢及其常用的配套焊接材料中,由于能增 大热裂倾向的元素含量较少,故产生热裂纹的敏感性不大。 ●焊缝热裂纹的控制措施: ?控制焊缝成分:关键是选择适用的焊接材料,控制C、S、 P含量。C含量最好小于0.12%。 ?调整焊接工艺: ◇限制过热:降低线能量,并采用小的焊接电流和小的焊 接速度。因为熔池过热易促使热裂。 ★注意:不能通过提高焊接速度来降低线能量。因为焊接 速度增大会改变熔池形状,影响到偏析。 ◇控制成形系数(焊缝宽度与焊缝厚度之比): 焊缝系数影响枝晶成长方向及其会合面的偏析情况。焊缝 系数小,则使偏析集中于焊缝中心,形成焊缝中心薄弱面,热 裂倾向大。 一般希望避免出现焊缝系数小于1的情况,即焊缝实际厚 度不要超过焊缝宽度。 ◇减小熔合比:通过开大坡口,或减小熔深,或采取隔离 层堆焊法,采用镍基合金焊材等,来减小熔合比,防止母材向 焊缝转移某些有害杂质。 ◇降低拘束度。如合理布置焊缝,合理安排施焊顺序等。 ◇其它:如控制装配间隙、改善接头设计、改进装配质量 等。 3、低合金结构钢的焊条选择要点: 总体原则:一般根据母材的化学成分、力学性能、接头的 裂纹敏感性、焊后是否热处理、焊件的使用条件(耐蚀、耐高 温、耐低温等)、结构形式及受力情况、焊接施工条件等因素 进行综合考虑。必要时还应通过焊接性试验最终确定。 (1)首先考虑等强度原则。要求焊缝的强度等于或略高于 母材金属的强度,而不希望焊缝强度太高。 ★经验证明,如果焊缝强度超过母材过多且塑性差时,可 能造成冷弯角小,甚至出现横向裂纹。 ★JB/T4709规定:碳素钢、低合金钢的焊缝金属应保证力 学性能,且其抗拉强度不应超过母材标准规定的上限值加 30MPa。 (2)应考虑化学成分的要求。一般情况选用焊条熔敷金属 的S、P含量应与母材一致。 ★压力容器焊接的焊接材料熔敷金属硫、磷含量应符合 JB/T4747-2002《压力容器用钢焊条订货技术条件》的规定。 ★压力容器制造和现场组焊时,应注意所采购的焊条其质 量证明书标注的S、P量是否符合JB/T4747-2002的规定。 (3)满足所要求的常温或低温冲击韧性指标要求。对于 有冲击韧性要求的焊件,一般情况选用的焊条其焊缝金属冲击 值应不低于相应母材标准规定下限值。 ★用于压力容器焊接的焊条应符合JB/T4747-2002《压力 容器用钢焊条订货技术条件》的规定。 (4)对于一些在腐蚀介质中工作的低合金钢,则主要根 据焊缝金属耐腐蚀性能来选择焊条。 ■举例:10MoWVNb抗氢钢应采用J507MoW 焊条,而不 能用J507。 (5)对于同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条的选用,主 要取决于焊接件的结构形状(简单或复杂)、钢板厚度、工作 条件(静载荷或动载荷)和钢材的抗裂性能等方面。 ●对于重要结构及要求抗裂性好、塑性好、冲击韧性好、 低温性能好的焊接结构,应选用碱性焊条(低氢型或超低氢 型)。 ☆低氢型焊条的含氢量标准是5-10mL/100g;超低氢型焊 条为≤5mL/100g。 ●对于非重要结构或坡口表面有油、锈、氧化皮等脏物而 又很难清理时,在结构性能要求允许的前提下,可选用酸性焊 条。 (6)在某些特殊情况下,例如钢材冷裂纹倾向较大、结 构刚性大、板材较厚和接头冷却速度较快时,为防止裂纹,以 及考虑母材金属成分的过渡,有效的办法是选用强度级别比母 材金属略低、塑性和韧性高、抗裂性好的焊条。 (三)低温钢的焊条选用 1、对低温钢的认识: ●用于制造-20~-253℃低温下工作的焊接结构的专用钢材, 称为低温钢。 ●低温钢的分类:根据化学成分和组织特点,分为三大类: ?低合金铁素体型低温钢:含合金元素总量不超过5%。组 织为铁素体加少量珠光体,在-40~-110℃范围内使用。 ■举例:低合金低温钢16MnDR(-40 ℃ )、低温碳钢 ASTM A333Gr6( -45 ℃ ) 、 3.5Ni 钢ASTM A333Gr3 (-100 ℃ )等。 ?中合金低碳马氏体型低温钢:合金元素含量大于5-10%。 组织与热处理方法有关:淬火后的组织为低碳马氏体;正火后 的组织为低碳马氏体、铁素体及少量奥氏体;回火后的组织为 含镍铁素体和少量富碳奥氏体。 ☆典型钢种有9Ni钢:回火后的组织使9Ni钢在-196℃低温 下仍具有优良的低温韧性。 ?高合金奥氏体型低温钢:合金元素总含量大于10%,组 织为奥氏体,在-196~-269℃的低温下仍保持相当高的韧性。 ■举例:1Cr18Ni9Ti等。 2、低温钢结构发生脆性断裂的必要条件: (1)必须具备由外载荷及残余内应力引起的一定应力水平; (2)由结构、材料、制造缺陷引起的缺口效应,其中由焊 接而引起的缺陷(几何的或冶金的)往往是脆断的裂源。 (3)设备和管道的工作温度低于材料的脆性转变温度 3、低合金低温钢的焊接特点: (1)不含镍低温钢:由于其含碳量低、其他合金元素也 不高,淬硬和冷裂倾向小,具有良好的焊接性。一般可不采用 预热,但应避免在低温下施焊。 (2)含镍低温钢:由于添加了镍,增大了钢的淬硬性,但 不显著,冷裂倾向不大。当板厚较大或拘束较大时,应采用适 当预热。 ◇虽然镍可能增大热裂倾向,但是严格控制钢及焊接材料 中的C、S、P含量,以及采用合理的焊接工艺,增大焊缝成形 系数,可以避免热裂纹。 ★特别提醒:低温下使用的焊接结构易于发生脆性断裂。 所以保证焊缝和粗晶区的低温韧性是低温钢焊接时的技术关键。 ■举例:9Ni钢的焊接特点 (1)焊接接头的低温韧性问题(包括焊缝金属、熔合区 和粗晶区)。 (2)焊接热裂纹问题,尤其表现为弧坑裂纹。 (3)焊接冷裂纹问题:在低氢条件下一般不会产生冷裂 纹。但高氢下也有一定冷裂敏感性。 (4)焊接时电弧的磁偏吹问题:9Ni钢系铁磁性钢,焊接 时易发生电弧的磁偏吹,造成夹渣、未熔合等焊接缺陷的产生 。 ◆焊接磁偏吹的消除及控制措施: ◇采用永久磁铁平衡法来消除焊接磁偏吹的影响。在坡口 焊缝的背侧移动永久磁铁,并用特斯拉计监测,可以保证焊缝 内的剩磁接近于零。 ◇采用交流焊接电源,由于电流方向的高频率变换(每秒 100次),磁场不会造成电弧偏吹。 ◇避免使用大电流的碳弧气刨清根,而改用砂轮打磨。 4、低温钢焊接接头的低温韧性保证措施: (1)从结构设计上充分考虑焊透,避免结构不良而引起的 人为缺陷。 (2)正确选择焊材,保证焊缝足够的冲击韧性水平。 (3)正确制定焊接工艺,控制焊接线能量:采取小电流、 快焊速、控制多层焊的层间温度等措施。 (4)避免工艺缺陷:防止焊接接头产生各种应力集中源。 ●采用锤击工件等强制手段进行组装会增加残余应力,易 导致发生低应力脆性断裂破坏。所以规定低温钢在组装过程中 不允许采用锤击等强制手段进行组装。 ●因为缺口效应往往是脆断的裂源,所以不允许在受压元 件上刻划或敲打材料标记和焊工钢印等导致产生缺口效应的划 痕。 ●焊件表面的电弧擦伤是应力集中源,所以规定焊接时不 得在焊件表面引弧、收弧和试验电流,严禁有电弧擦伤。 ●对低温钢焊接实行表面退火焊道,对改善焊接接头的韧 性有相当有利的作用。这种表面退火焊道通常可以用钨极氩弧 焊不填焊丝表面重熔来实现。 ◇为了消除表面层的柱状组织,也可以最后多焊一层退火焊道, 再把退火焊道加工掉。 (5)焊后消除应力热处理可以降低低温钢焊接产品的脆断 危险性。 5、低合金低温钢的焊条选用要点: 低温钢焊接的主要矛盾是保证接头的低温韧性要求,防止接 头在使用过程中产生脆性断裂,其强度通常均能满足要求。故应 按以下原则选用与母材的使用温度相适应的焊条: (1)当低温钢结构的使用条件在-45℃以上时,可选用低温 韧性好的Ti-B系或高韧性普通低合金钢焊条。如W507、J507RH。 (2)使用条件在-60℃以下的低温钢,一般均采用含镍的低 温钢焊条。如W607、W707Ni等。 (3)在-100℃左右使用的低温钢,通常均使用含3.5Ni或更 高含镍量并含一定量钼的低温钢焊条。 如W907Ni。 (4)对于9Ni钢的焊接,常用的焊接材料有三种,即:含 Ni约60%以上的Inconel型、含Ni约40%的Fe-Ni基型、含Ni13%Cr16%的奥氏体不锈钢改进型。 如: 如ENiCrFe-2 、 ENiCrFe4 、 ENiCrMo-6等焊条 。 ★JB/T4709-2000规定:用于焊接低温钢的镍钢焊条的焊缝 金属夏比V型缺口冲击吸收功在相应低温时应不小于34J。 ★低温钢焊条药皮一般均采用低氢型。 (四)铬钼珠光体耐热钢的焊条选用 1、对耐热钢的认识: 在高温下能够保持化学稳定性(耐腐蚀、不起皮)叫做热稳 定性;在高温下具有足够的强度叫做热强性。具有热稳定性和热 强性的钢称为耐热钢。 ●耐热钢的分类: (1)低合金耐热钢: 合金元素总含量5%以下。供货状态为退火、或正火+回火。 组织主要为珠光体+铁素体,所以也称珠光体耐热钢。以Cr、 Mo为主要元素的珠光体耐热钢称为铬钼珠光体耐热钢。 ■如:12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV等。 (2)中合金耐热钢: 合金元素总含量6-12%,以Cr为主,含Mo0.5-1%。供货状 态主要为退火、或正火+回火。也有以调质状态供货。退火状态 下的组织为铁素体+碳化物;正火+回火状态下的组织为铁素体+ 贝氏体。合金元素总含量大于10%以上的耐热钢组织为马氏体。 ■如:5Cr-0.5Mo、7Cr-0.5Mo、9Cr-1Mo-V等。 (3)高合金耐热钢: 合金元素总含量大于13%,以Cr或Cr-Ni为主。组织为马氏 体、铁素体和奥氏体三种。 ■如0Cr13Al(铁素体)、1Cr13(马氏体)、1Cr18Ni9Ti (奥氏体)。 ●耐热钢的高温性能: (1)抗蠕变性能。 蠕变:金属在一定温度和一定应力作用下随着时间的增加, 慢慢发生塑性变形的现象 碳钢工作温度超过300-350℃,合金钢的工作温度高于400 ℃,都会发生蠕变。 (2)高温持久强度:金属材料在高温、长期应力作用下 抵抗断裂的能力。 (3)蠕变脆性(钢的持久塑性):在温度、应力和时间 三者联合作用下所产生的脆性倾向。 (4)高温抗氧化能力。 2、对耐热钢焊接接头性能的基本要求: (1)接头的等强度和等塑性:不仅要有与母材基本相等 的常温和高温短时强度,而且更重要的应具有与母材相当的高 温持久强度,同时还应具有与母材相近的塑性变形能力。 (2)接头的抗氢性和抗氧化性:具有与母材基本相同的 抗氢性和抗高温氧化性。为此要求焊缝金属的合金成分应与母 材基本相同。 (3)接头的组织稳定性:要求接头各区的组织不应产生 明显的变化及由此引起的脆变或软化。 (4)接头的抗脆断性:焊接接头应能承受1.5倍工作压力 的压力试验,和高温高压设备投运或检修后的冷起动过程。 (5)低合金耐热钢接头的物理均一性:低合金耐热钢焊 接接头具有与母材基本相同的物理性能,防止接头材料的热膨 胀系数和导热率的差别造成过大的热应力,对接头的提前失效 产生不利影响。 ★奥氏体耐热钢与奥氏体不锈钢具有基本相同的焊接特点, 其焊条选用原则将在后面的奥氏体不锈钢一章中一并介绍。 3、铬钼珠光体耐热钢的焊接特点: ●铬钼珠光体耐热钢的基本合金元素是Cr和Mo,有的还含 有V、W、Si、Ti、B等。 ●焊接时存在的主要问题是: (1)热影响区的脆化(淬硬性):在冷却速度较大的情况 下,接近熔合线的粗晶区容易形成淬硬的马氏体组织。主要合 金元素Cr和Mo能显著地提高钢的淬硬性。 ?虽然多层焊的接头性能比单层焊好得多,但紧靠熔合线 的热影响区仍是最薄弱的环节。 ★防止措施: ◇通过预热尽可能提高焊接加热速度; ◇适中的焊接线)焊缝和热影响区的软化:冷却速度过慢,使接头在 AC1附近的停留时间增长,而出现“软化区”,冲击韧性下降, 引起断裂。 ★防止措施: ◇尽量减小焊接线能量; ◇控制预热温度不宜过高。 (3)冷裂纹:一般发生在热影响区的粗晶区内。当焊缝强 度和氢含量较高时也会发生在焊缝内。 ★防止措施:同低合金结构钢。 (4)回火脆性:铬钼钢及其焊接接头在370-565℃温度区 间长期运行过程中发生渐进的脆变现象。以2.25Cr-1Mo钢为典 型。 ★防止措施: ◇降低焊缝金属中的O、Si和P含量; ◇控制线kJ/cm以下)。 (5)再热裂纹:在焊接之后再次处于高温(如焊后热处理) 下产生的裂纹。容易发生在钼钢、铬钼钢及铬钼钒钢等珠光体耐 热钢的焊接接头上(多数在粗晶区,少数在焊缝金属中)。 ?再热裂纹的主要影响因素: ◇化学成分:Cr、Mo、V是碳化物的形成元素,会有析出 强化作用,增加钢的再热裂纹敏感性。 ◇焊接残余应力:再热裂纹发生在高焊接残余应力的部位。 焊接接头中的咬边、根部未焊透等处是产生再热裂纹的裂源。 ◇焊后热处理条件:加热温度是该钢种的再热裂纹最敏感温 度,此时保温时间越长越不利。加热速度较慢时容易发生再热裂 纹。 ★再热裂纹的防止措施: ◇合理设计接头形式,降低接头的拘束度。 ◇正确选用焊接材料: ①采用强度较低的焊缝金属,以提高其塑性变形能力,可 减轻近缝区塑性应变集中程度; ②也可仅在焊缝表层用低强高塑性焊条盖面。 ★注意:上述两点都必须服从设计强度允许的范围。 ◇控制焊接工艺: ①堆焊隔离层;☆控制适宜的线能量; ②适当预热和提高层间温度; ③采用回火焊道(焊趾覆层或TIG重熔)有助于细化晶粒, 减小应力集中; ④调整施焊方式减少焊接应力(焊接顺序、分段退焊等); ⑤焊后对焊缝的加强高和焊趾部位打磨呈圆滑过渡,减小 应力集中程度; ⑥有条件时可采用热输入量小、热影响区窄、焊缝金属含 氢量低的焊接方法(如窄间隙焊、熔化极气体保护焊等)。 ◇正确选择热处理工艺: ①采用低温焊后热处理及高加热速度(如CrMoV钢可提高 500-720℃区间最终回火的加热速度为400-460 ℃ /h); ②尽量缩短在敏感温度区间的保温时间; ③采用中间分段消除应力热处理(如CrMoV钢480-500 ℃×1h) ; ④完全正火处理; ⑤锤击焊缝表层。 4、铬钼珠光体耐热钢的焊条选用要点: ☆从合金元素过渡方式看,绝大多数低合金耐热钢焊条的 主要合金成分都是由药皮来过渡的。 (1)一般可按钢种和构件的工作温度来选用,以保证接头 的高温性能。通常选用熔敷金属化学成分和力学性能与母材相 同或接近的焊条。 ★JB/T4709-2000规定:低合金耐热钢的焊缝金属除应保证 力学性能、抗拉强度不应超过母材标准规定的上限值加30MPa 外,还应保证化学成分。 (2)如焊件焊后需经退火、正火或热成形,则应选用合金 成分和强度级别较高的焊条。 (3)对于有冲击韧性要求的焊件,一般情况选用的焊条其 焊缝金属常温冲击值应不低于相应母材标准规定下限值; ★压力容器焊接的铬钼钢焊条应符合JB/T4747-2002《压力 容器用钢焊条订货技术条件》的规定。 (4)不论从提高焊接接头的抗裂纹能力,还是从满足力学 性能考虑,都要求采用碱性低氢型焊条。只有在一些小直径薄 壁管及一些管道经氩弧焊打底后作盖面焊时才可选用其他类型 焊条(如R302、R310等)。 (5)考虑到防止热裂纹,通常将焊材中的碳含量控制在低 于母材的碳含量。 ?焊 缝金属 的 含碳量 一 般应不 大 于 0.14%。 对于 1.25Cr0.5Mo钢和2.25Cr-1Mo钢,焊缝金属的最佳碳含量为0.10%左右。 ?碳含量过低的铬钼钢焊缝经长时间的焊后热处理会促使 铁素体形成,导致韧性下降,故应谨慎使用碳含量过低的焊材。 (6)对于不便于进行高温预热或焊后热处理的场合(尤其 是现场补焊),可采用奥氏体焊条或镍基合金焊条。 ?一般情况下选用Cr25Ni13型焊条,如A307、A312等; (五)奥氏体不锈钢的焊条选用 1、对不锈钢的认识: 不锈钢是指主加元素Cr高于12%,能使钢处于钝化状态、 又具有不锈钢特性的钢。不锈钢实际是不锈钢(耐大气、水等 弱腐蚀介质)和耐酸钢(耐酸、碱、盐等强腐蚀介质)的总称。 不锈钢并不一定耐酸,而耐酸钢一般具有良好的不锈性能。 ●不锈钢的分类 ◆不锈钢根据其显微组织分为铁素体型、马氏体型、奥氏 体型、奥氏体+铁素体型和沉淀硬化型不锈钢。 ◆不锈钢根据主要合金元素大致分为高铬型不锈钢和高铬 镍型不锈钢。 ◆高铬型不锈钢包括马氏体型不锈钢和铁素体不锈钢两大 类。 ◆高铬镍型不锈钢则包括奥氏体、奥氏体+铁素体型和沉淀 硬化型不锈钢。 ▼马氏体不锈钢:常见的以Cr13不锈钢为代表,在常温下 具有马氏体组织,如1Cr13、2Cr13、3Cr13、1Cr17Ni2、 9Cr18MoV。 ▼铁素体不锈钢:常见的以Cr13、Cr17为代表,在常温下 具 有 铁 素 体 组 织 , 如 0Cr13 、 0Cr13Al 、 1Cr17 、 1Cr17Ti 、 1Cr25Ti。 ▼奥氏体不锈钢:大致分为: ◇Cr18-Ni8型,如0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2等; ◇Cr25-Ni13型,如0Cr23Ni13; ◇Cr25-Ni20型,如0Cr25Ni20 ; ◇Cr25-Ni35型,如4Cr25Ni35(国外铸造不锈钢) ; ◇超级奥氏体型,如254SMo(20Cr-18Ni-6Mo)。 ☆Cr18Ni9不锈钢是基本的铬镍奥氏体不锈钢。 ★注意: 不锈钢的不锈性和耐蚀性是相对的和有条件的,目前还没 有对任何腐蚀环境都具有耐蚀性的不锈钢,所以不锈钢的选用 应根据具体的使用条件加以合理考虑。 技术人员在进行材料代 用时应注意。 ●奥氏体不锈钢的组织特点: ◆通常在常温下的组织为纯奥氏体,也有一些为奥氏体+少 量铁素体,这种少量铁素体有助于防止热裂纹。 ◆不能用热处理方法强化。但具有显著的冷加工硬化性, 可通过冷变形方法提高强度。 ◆经冷变形产生的加工硬化,可采用固溶处理便之软化。 2、奥氏体不锈钢的焊接特点: (1)热裂纹。 ★防止措施: ◇尽量使焊缝金属呈双相组织,铁素体的含量控制在3-5% 以下。因为铁素体能大量溶解有害的S、P杂质。 ◇尽量选用碱性药皮的优质焊条,以限制焊缝金属中S、P、 C等的含量。 (2)晶间腐蚀:根据贫铬理论,焊缝和热影响区在加热到 450-850℃敏化温度区时在晶界上析出碳化铬,造成贫铬的晶界, 不足以抵抗腐蚀的程度。 ★防止措施: ◇采用低碳或超低碳的焊材,如A002等;采用含钛、铌等 稳定化元素的焊条,如A137、A132等。 ◇由焊丝或焊条向焊缝熔入一定量的铁素体形成元素,使焊缝 金属成为奥氏体+铁素体的双相组织,(铁素体一般控制在412%)。 ◇减少焊接熔池过热,选用较小的焊接电流和较快的焊接 速度,加快冷却速度。 ◇焊后稳定化退火处理(对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊 件而言):850 ℃/2-3h,空冷。 (3)应力腐蚀开裂: ●应力腐蚀开裂——焊接接头在特定腐蚀环境下受拉伸应 力作用时所产生的延迟开裂现象。 ●奥氏体不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂是焊接接头比较 严重的失效形式,表现为无塑性变形的脆性破坏。 ●应力腐蚀开裂的宏观特征:裂纹从表面开始向内部扩展, 点蚀往往是裂纹的根源。断口上常附有各种腐蚀产物及氧化现 象。 ●影响应力腐蚀开裂的三要素:化学成分、拉应力、工作介 质。 ?化学成分:不同的材料本身对于应力腐蚀敏感性有所不同。 ?工作介质:主要是介质的浓度和温度的影响: ① 对于碳钢及低合金钢的应力腐蚀开裂: ◇H2S介质的存在:H2S的浓度达到饱和状态;H2S水溶液的 温度在室温附近开裂倾向最大。 ◇NaOH介质的存在:在超过5% NaOH的几乎全部浓度范围内 都可产生碱脆,而以30% NaOH附近最为危险。碱脆的临界温度约 为沸点,碱脆的最低温度约为60℃。 ② 对于奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂: ◇氯化物介质的存在:几乎只要有Cl- 存在,即可发生应力 腐蚀开裂;温度升高,应力腐蚀开裂加速,在Cl- 浓度少的稀溶 液中,存在一个SCC敏感温度范围,一般在150-300℃。 ◇NaOH介质的存在:OH-的浓度高于0.1%即发生SCC,40-42%的 NaOH是最危险的浓度;最低发生应力腐蚀开裂的温度是115℃左 右(对于40-42%的NaOH)。 ◇高温高压水介质的存在:其中溶解的氧(O)浓度对不锈 钢应力腐蚀开裂倾向影响很大,且存在一敏感温度范围150300℃,在300℃附近最易产生应力腐蚀开裂。 ?接头拉应力:拉应力的存在是SCC的先决条件。压应力不 会引起SCC。据调查,造成SCC的应力主要是残余应力,约占80%, 其中由焊接引起的残余应力约占30%。 ★应力腐蚀开裂防止措施: ◇合理设计:①耐蚀材料的合理选择,实用上选用高Cr、Ni 且含高Mo的奥氏体不锈钢是合理的,双相不锈钢具有最好的抗 SCC性能,超级奥氏体不锈钢显示明显的耐应力腐蚀能力; ②最 大限度地减少应力集中和减少高应力区。 ◇合理制定成形加工和组装工艺,尽可能减小冷作变形度, 避免强制组装,防止组装过程中造成各种伤痕(各种组装伤痕 及电弧灼痕都会成为SCC的裂源,易造成腐蚀坑)。 ◇合理选择焊材:焊缝与母材应有良好的匹配,不产生任 何不良组织,如晶粒粗化及硬脆马氏体等; ◇采取合适的焊接工艺:保证焊缝成形良好,不产生任何 应力集中或点蚀的缺陷,如咬边等;采取合理的焊接顺序,降 低焊接残余应力水平; ◇消除应力处理:焊后热处理,如焊后完全退火或退火; 在难以实施热处理时采用焊后锤击或喷丸等。 ◇生产管理措施:介质中杂质的控制,如液氨介质中的O2、 N2、H2O等;液化石油气中的H2S;氯化物溶液中的O2、Fe3+、 Cr6+等;防蚀处理:如涂层、衬里或阴极保护等;添加缓蚀剂。 (4)焊缝金属的低温脆化: 对于奥氏体不锈钢焊接接头,在低温使用时,焊缝金属的 塑韧性是关键问题。此时,焊缝组织中的铁素体的存在总是恶 化低温韧性。 ★由此可知,除了单相奥氏体钢,其他各类不锈钢均不适 用于低温条件。 ★防止措施:通过选用纯奥氏体焊材和调整焊接工艺获得 单一的奥氏体焊缝。 (5)焊接接头的σ 相脆化: ●焊件在经受一定时间的高温加热后会在焊缝中析出一种 脆性的σ 相,导致整个接头脆化,塑性和韧性显著下降。 σ 相的析出温度范围650-850℃。 在高温加热过程中,σ 相主要由铁素体转变而成。加热时间越长, σ 相析出越多。 ★防止措施: ◇限制焊缝金属中的铁素体含量(小于15%);采用超合 金化焊接材料,即高镍焊材。 ◇采用小规范,以减小焊缝金属在高温下的停留时间; ◇对已析出的σ 相在条件允许时进行固溶处理,使σ 相溶 入奥氏体。 3、奥氏体不锈钢的焊条选用要点: ●不锈钢主要用于耐腐蚀,但也用作耐热钢和低温钢。因 此,在焊接不锈钢时,焊条的性能必须与不锈钢的用途相符。 不锈钢焊条必须根据母材和工作条件(包括工作温度和接触介 质等)来选用。 (1)一般来说,焊条的选用可参照母材的材质,选用与 母材成分相同或相近的焊条。如:A102对应0Cr19Ni9;A137对 应1Cr18Ni9Ti。 (2)由于碳含量对不锈钢的抗腐蚀性能有很大的影响,因 此,一般选用熔敷金属含碳量不高于母材的不锈钢焊条。如 316L必须选用A022焊条。 (3)奥氏体不锈钢的焊缝金属应保证力学性能。可通过工 艺评定验证 (4)对于在高温工作的耐热不锈钢(奥氏体耐热钢),所 选用的焊条主要应能满足焊缝金属的抗热裂性能和焊接接头的高 温性能。 ◆对Cr/Ni≥1的奥氏体耐热钢,如1Cr18Ni9Ti等,一般均采 用奥氏体-铁素体不锈钢焊条,以焊缝金属中含2-5%铁素体为宜。 铁素体含量过低时,焊缝金属抗裂性差;若过高,则在高温长期 使用或热处理时易形成σ 脆化相,造成裂纹。如A002、A102、 A137。 在某些特殊的应用场合,可能要求采用全奥氏体的焊缝金 属时,可采用比如A402、A407焊条等。 ◆对Cr/Ni<1的稳定型奥氏体耐热钢,如Cr16Ni25Mo6等, 一般应在保证焊缝金属具有与母材化学成分大致相近的同时,增 加焊缝金属中Mo、W、Mn等元素的含量,使得在保证焊缝金属热 强性的同时,提高焊缝的抗裂性。如采用A502、A507。 (5)对于在各种腐蚀介质中工作的耐蚀不锈钢,则应按介 质和工作温度来选择焊条,并保证其耐腐蚀性能(做焊接接头的 腐蚀性能试验)。 ◆对于工作温度在300℃以上、有较强腐蚀性的介质,须采 用含有Ti或Nb稳定化元素或超低碳不锈钢焊条。如A137或A002 等。 ◆对于含有稀硫酸或盐酸的介质,常选用含Mo或含Mo和Cu 的不锈钢焊条如:A032、A052等。 ◆对于在常温下工作,腐蚀性弱或仅为避免锈蚀污染的设 备,方可采用不含Ti或Nb的不锈钢焊条。 ◆为保证焊缝金属的耐应力腐蚀能力,采用超合金化的焊 材,即焊缝金属中的耐蚀合金元素(Cr、Mo、Ni等)含量高于 母材。如采用00Cr18Ni12Mo2类型的焊接材料(如A022)焊接 00Cr19Ni10焊件。 (6)对于在低温条件下工作的奥氏体不锈钢,应保证焊 接接头在使用温度的低温冲击韧性,故采用纯奥氏体焊条。如 A402、A407。 (7)也可选用镍基合金焊条。如采用Mo达9%的镍基焊材 焊接Mo6型超级奥氏体不锈钢。 (8)焊条药皮类型的选择: ◆由于双相奥氏体钢焊缝金属本身含有一定量的铁素体, 具有良好的塑性和韧性,从焊缝金属抗裂性角度进行比较,碱 性药皮与钛钙型药皮焊条的差别不像碳钢焊条那样显著。因此 在实际应用中,从焊接工艺性能方面着眼较多,大都采用药皮 类型代号为17或16的焊条(如A102A、A102、A132等)。 ◆只有在结构刚性很大或焊缝金属抗裂性较差(如某些马 氏体铬不锈钢、纯奥氏体组织的铬镍不锈钢等)时,才考虑选 用药皮代号为15的碱性药皮不锈钢焊条(如A107、A407等)。 4、铁素体-奥氏体双相不锈钢的焊接: (1)对国内外双相不锈钢的认识: ●用途:主要用于耐强腐蚀性介质(如氯离子含量较高) 的石油化工、海水与废水处理的设备、管道等场合。 ●组织和性能特点: ◇含有较高的铬(18-28%)和较低的镍(4-10%),室温 下的组织为奥氏体+铁素体,通常铁素体含量不低于50%。 ◇屈服强度可达400-550MPa,是普通不锈钢的2倍 ◇同时具有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的一些特性,韧 性良好,强度较高,耐氯化物应力腐蚀优于普通不锈钢。 ◇具有良好的焊接性能:与奥氏体不锈钢相比,具有较低 的热裂倾向;与铁素体不锈钢相比,具有较低的加热脆化倾向。 ●双相不锈钢的类型: 双相不锈钢的品种很多,最常用的有3种,即: ◇超低碳的18Cr-5Ni-3Mo型(也称Cr18型、 1805型): 如已 列入国 家 标准 GB4237《双相 不锈钢 热 轧钢板 》 的 00Cr18Ni5Mo3Si2(1805);美国ASTM S31500(18Cr-5Ni3Mo-N,抗拉强度下限630MPa) ◇23Cr-4Ni-Mo型(也称Cr23无Mo型、 2305型): 如:美国ASTM S32304(23Cr-4Ni-Mo-Cu-N,抗拉强度 下限600MPa) ◇22Cr-5Ni-3Mo型(也称Cr22型、 2205型): 如:美国ASTM S31803(22Cr-5Ni-3Mo-N,抗拉强度下 限620MPa) ◇25Cr-7Ni-4Mo型(也称Cr25型、2507型):分普通和超级 两种类型。 ■如:已列入国家标准GB4237-92《双相不锈钢热轧钢板》 和GB13296-91的普通双相不锈钢有0Cr26Ni5Mo2;美国ASTM S31260 ( 普 通 型 , 25Cr-6Ni-3Mo-Cu-N-W , 抗 拉 强 度 下 限 690MPa)、 ASTM S32750(超级型,25Cr-7Ni-4Mo-N,抗拉强 度下限800MPa)。 (2)双相不锈钢的焊接特点: ◇具有良好的焊接性,热裂纹敏感性较小,当双相组织的比 例适当时冷裂纹敏感性也较低。但在拘束度较大及焊缝金属含氢 量较高时,由于双相组织中的铁素体作用,仍存在氢致裂纹的危 险。 ◇双相钢在300-500℃范围内存在时间较长时,发生“475℃ 脆性”,所以双相钢的使用温度常低于250℃。 ★各种类型双相钢的具体焊条选用: ☆Cr18型双相钢:选用Cr22-Ni9-Mo3型超低碳焊材(如AWS A5.4 E2209 和ER2209牌号);也可选用含Mo的奥氏体型不锈钢焊材,如A022Si (E316L-16)、A042(E309MoL-16)。 ☆Cr23无Mo型双相钢:选用Cr22-Ni9-Mo3型超低碳焊材(如AWS A5.4 E2209和ER2209牌号);也可选用奥氏体型不锈钢焊材,如A062(E309L16)。 ☆Cr22型:选用Cr22-Ni9-Mo3型超低碳焊材(如AWS A5.4 E2209和 ER2209牌号);也可选用含Mo的奥氏体型不锈钢焊材,如A042(E309MoL16)。 ☆Cr25型:选用Cr25-Ni5-Mo3或Cr25-Ni5-Mo4型超低碳焊材,(如AWS A5.4 E2553和ER2553牌号) ;也可选用不含Nb的高Mo镍基焊材,如无Nb的 NiCrMo-3型焊材。 ●预热:不需要。层间温度不高于100℃。 ●焊接线型双 相钢为10-25kJ/cm; Cr25型双相钢为10-15kJ/cm。 ●焊后热处理:不需要。 (3)双相不锈钢的焊接工艺要点: ●焊接方法: 钨极氩弧焊、手工电弧焊、熔化极钨极气体保护焊、埋弧 焊均可均可。 ●焊接材料: ◇为防止σ 相和保证焊缝金属正常的奥氏体/铁素体相比例, 焊接双相钢也同样要采用“超合金化”焊材,即高镍焊材。 ◇为防止碳化物析出,焊缝金属的含碳量应控制在超低碳 (0.03%)的水平。 ◇当对焊缝金属的耐腐蚀性能有特殊要求时,还应采用超 级双相钢成分的碱性焊条。 5、超级奥氏体不锈钢的焊接: 目前在国外广泛开发应用的新钢种,用于抗氯离子等强腐 蚀的环境。我公司将在烟台万华MDI项目和宁波台塑NAE项目 上接触到。 ★国外最典型的超级奥氏体不锈钢是ASTM S31254 (254SMo),公称成分20Cr-18Ni-6Mo,强度比316L高约50%。 (1)组织和性能特点: ◇化学成分介于普通奥氏体不锈钢与镍基合金之间,含有 较高的Mo、N、Cu等合金化元素,以提高奥氏体组织的稳定性、 耐腐蚀性,特别是提高抗Cl-的应力腐蚀开裂性能 ◇钢的组织为纯奥氏体组织。 ◇冷加工硬化倾向较大,冷成形后有较大的反弹。所以加 工时要有一定的成形留量。冷成形后不需热处理。 ◇长时间热成形加热易导致严重的起皮现象。热成形后一 般需要固溶处理。 (2)焊接特点:同其它奥氏体不锈钢相同。 (3)焊接工艺要点: ●焊接方法:优选钨极氩弧焊,其次手工电弧焊。 ●焊接材料:采用镍基焊材,如焊丝ASTM A5.14 ERNiCrMo-3;焊条ASTM A5.11 ENiCrMo-12。 ●预热:不需要,层间温度不高于100℃。 ●焊接线能量:控制。 ●焊后热处理:一般不需要。如果采用自熔焊(即不填丝 TIG焊)时,要进行固溶处理和淬火,以保证耐蚀性。建议尽 量不采用自熔焊工艺。 (六)异种钢的焊条选用 1、异种钢焊接的主要问题: ●焊接接头的化学不均匀性及由此引起的组织和力学性能 的不均匀性 ●界面组织的不稳定性 ●应力变形的复杂性 2、获得优质异种钢焊接接头的焊接工艺要点: ●避免淬火钢的复合结构近缝区产生裂纹; ●保证焊缝金属中没有热裂纹; ●保证不使高合金钢有显著的稀释; ●保证焊接接头与基本金属有较近的膨胀系数。 3、异种钢焊接材料选择的基本原则: ●所选择的焊接材料必须能够保证异种钢焊接接头设计所 需要的性能,如力学性能、耐热、耐蚀性能等; ●所选择的焊材必须在有关稀释率、熔化温度和焊接件其 他物理性能要求等方面能保证焊接性需要; ●在焊接接头中不产生裂纹等缺陷的前提下,当不可能兼 顾焊缝金属的强度和塑性时,应优先选用塑性好的填充金属; ●焊接材料应经济、易得,并具有良好的焊接工艺性能。 4、碳钢与低合金结构钢或异种低合金结构钢焊接时的焊条选用: (1)选用的焊条应能保证焊缝金属及接头的强度高于强度 较低一侧的钢。