小白焊工学习co2焊电流电压调节技术
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弧光闪耀人生，火花飞出精彩！焊接路上，家园伴你同行！焊工：焊不好那是天气不好CO2气保焊操作1 起弧（1）保持干伸长不变。（2）倒退引弧法，在焊道前端10—20mm处引弧。（3）接头处磨薄，防止接头未熔和。2 收弧（1）保持干伸长不变。（2）在熔池边缘处收弧。起弧与收弧工艺，虽然说CO2的起弧与收弧工艺简单，但若达到一定的质量要求，掌握规范的操作工艺是很必要的。起弧工艺：起弧之前在焊丝端头与母材之间保持一定距离的情况下，按下焊枪开关。在起弧时，保持干伸长度稳定。起弧处由于工件温度较低，又无法象手工焊那样拉长电弧预热，所以应采用倒退引弧法，使焊道充分熔和。收弧工艺：CO2焊收弧时，应保持干伸长度不变，并把燃烧点拉到熔池边缘处停弧，焊机自完成回烧、消球、延时气保护的收弧过程。3 操作方法（1）左焊法（右→左）：余高小，宽度大，飞溅小，便于观察焊缝，焊接过程稳定，气保效果好（有色金属必须用左焊法），但溶深较浅。（2）右焊法（左→右）：余高大，宽度小，飞溅大，便于观察熔池，熔深深。（3）运枪方法：锯齿形摆抢。（4）平角焊不摆或小幅摆动。（5）立角向上焊，采用三角形运枪。（6）焊枪过渡：熔池两边停留，在熔池前1/3处过渡。（7）枪角度：垂直于焊道，沿运枪方向成80—90°角。（8）试板：间隙2.0—2.5mm，起弧点略小于收弧点。无钝边，反变形1°。（9）予防缺陷：防夹角不熔—烧透夹角。 防层间不熔—注意枪角度。焊接参数1 电流、电压 U2=14+0.05I2 焊接电流应根据母材厚度、接头形式以及焊丝直径等，正确选择焊接电流。短路过渡时，在保证焊透的前提下，尽量选择小电流，因为当电流太大时，易造成溶池翻滚，不仅飞溅大，成型也非常差焊接电压必须与电流形成良好的配合。焊接电压过高或过低都会造成飞溅，焊接电压应伴随焊接电流增大而提高，应伴随焊接电流减小而降低，最佳焊接电压一般在1-2V之间，所以焊接电压应细心调试。电流过大：弧长短、飞溅大，有顶手感觉，余高过大，两边熔合不好。电压过高：弧长长、飞溅稍大，电流不稳，余高过小，焊逢宽，引弧易烧导电嘴。2 干伸长度焊丝伸出导电咀的长度为干伸长度，一般经验公式为10倍的焊丝直径I=10d。规范大时，略大。规范小时，略小。干伸过长：焊丝伸出长度太长时，焊丝的电阻热越大，焊丝熔化速度加快，易造成焊丝成段熔断，飞溅大，熔深浅，电弧燃烧不稳。同时气保护效果不好。干伸过短：易烧导电嘴。同时，导电嘴发热易夹丝。飞溅物易堵塞喷嘴。熔深深。电流 200A以下 200~350A 350~500A干伸长度 10~15mm 15~20mm 20~25mm 3 气体流量L=（10—12）d L/min 过大：产生紊流，造成空气侵入，产生气孔。 过小：气保护不好。 风速≤2m/s 时不受影响。 风速≥2m/s 时应采取措施。①加大气体流量。 ② 采取挡风措施。注意：当发生漏气时，会使焊缝出现气孔，必须处理漏气点，不能用加大流量的方法补充。4 电弧力当不同板厚、不同位置、不同规范，不同焊丝，选择不同的电弧力。 过大：电弧硬、飞溅大。 过小：电弧软、飞溅小。5 压紧力过紧：焊丝变形，送丝不稳。 过松：焊丝打滑，送丝慢。6 电源极性直流反极性：熔深大，飞溅小，焊缝成型好电弧稳定，且焊缝含氢量低。 直流正极性：在相同条件下，焊丝熔化速度快。是反极性的1.6倍，熔深浅，余高大，飞溅很大。在堆焊、铸铁补焊、高速焊时采用。7 焊接速度焊接速度对焊缝内部与外观的质量都有重要影响，当电流电压一定时：焊速过快：熔深、熔宽、余高减小，成凸型或驼峰焊道，焊趾部咬肉。焊速过快时，会使气体保护作用受到破坏，易产生气孔。同时焊逢的冷却速度也会相应加快，因而降低了焊逢金属的塑性和韧性。并会使焊逢中间出现一条棱，造成成型不良。焊速过慢：熔池变大，焊道变宽，焊趾部满溢。焊速慢易排出熔池中的气体。因过热造成焊缝金属组织粗大或烧穿。选择焊接参数应按以下条件：焊缝外型美观，没有烧穿、咬边、气孔、裂纹等缺陷。熔深控制在合适的范围内。焊接过程稳定，飞溅小。焊接时听到沙...沙的声音。同时应具备最高的生产率。CO2焊的焊接规范主要包括：焊接电流、电弧电压、焊接速度和气体流量。这些参数对焊丝的加热和熔化及焊缝成型都有很大影响。
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焊接电流、电压、焊接速度对焊缝的影响
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焊接电流、电压、焊接速度对焊缝的影响
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1 什么是焊接性？试述碳钢的焊接性。 焊接性是指材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能 力。焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素的影响。 碳钢是以铁元素为基础的，铁碳合金，碳为合金元素，其碳的质量分数不超过 1%，此外，锰的 质量分数不超过 1.2%，硅的质量分数不超过 0.5%，后两者皆不作为合金元素。其它元素如 N i、Cr、Cu 等均控制在残余量的限度以内，更不作为合金元素。杂质元素如 S、P、O、N 等， 根据钢材品种和等级的不同，均有严格限制。因此，碳钢的焊接性主要取决于含碳量，随着含碳 量的增加，焊接性逐渐变差，其中以低碳钢的焊接性最好，见表 1。 表 1 碳钢焊接性与含碳量的关系典型硬 名 称 碳的质量分数 （%） 度 低碳 钢 中碳 钢 高碳 钢 ≤0.15 0.15～0.25 0.25～0.60 ≥0.60 60HRB 焊丝典型用途 特殊板材和型材薄板、带材、焊接性 优 良 中（需预热、后热，推荐使用低氢焊接 方法） 劣（需预热、后热，必需使用低氢焊接 方法）90HRB 结构用型材、板材、棒材 25HRC 机器部件和工具 40HRC 弹簧，模具，钢轨2 什么是碳当量？碳钢的碳当量如何计算？ 把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换自成碳的相当含量，称为该种钢材的碳当量，可作 为评定钢材焊接性的一种参考指标。 碳钢中的元素除 C 外，主要是 Mn 和 Si，它们的含量增加，焊接性变差，但其作用不及碳强烈。 国际焊接学会推荐的碳当量公式为MnCu+NiCr+Mo+V ──── 5 + ────── （质量分数）（%）CE（IIW）= C + ── + 6 15随着碳当量值的增加，钢材的焊接性会变差。当 CE 值大于 0.4%～0.6%时，冷裂纹的敏感性 将增大，焊接时需要采取预热、后热及用低氢型焊接材料施焊等一系列工艺措施。3 利用碳当量值评价钢材焊接性有何局限性？ 碳当量值只能在一定范围内，对钢材概括地、相对地评价其焊接性，这是因为： 1）如果两种钢材的碳当量值相等，但是含碳量不等，含碳量较高的钢材在施焊过程中容易产生 淬硬组织，其裂纹倾向显然比含碳量较低的钢材来得大，焊接性较差。因此，当钢材的碳当量值 相等时，不能看成焊接性就完全相同。 2）碳当量计算值只表达了化学成分对焊接性的影响，没有考虑到冷却速度不同，可以得到不同 的组织，冷却速度快时，容易产生淬硬组织，焊接性就会变差。 3）影响焊缝金属组织从而影响焊接性的因素，除了化学成分和冷却速度外，还有焊接循环中的 最高加热温度和在高温停留时间等参数，在碳当量值计算公式中均没有表示出来。 因此，碳当量值的计算公式只能在一定的钢种范围内，概括地、相对地评价钢材的焊接性，不能 作为准确的评定指标。 4 试述低碳钢的焊接性。 由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬 火组织。 低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好， 焊接时， 一般不需预热、 控制层间温度和后热， 焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良 。 但在少数情况下，焊接时也会出现困难： 1）采用旧冶炼方法生产的转炉钢含氮量高，杂质含量多，从而冷脆性大，时效敏感性增加，焊 接接头质量降低，焊接性变差。 2）沸腾钢脱氧不完全，含氧量较高，P 等杂质分布不均，局部地区含量会超标，时效敏感性及 冷脆敏感性大，热裂纹倾向也增大。 3）采用质量不符合要求的焊条，使焊缝金属中的碳、硫含量过高，会导致产生裂纹。如某厂采 用酸性焊条焊接 Q235－A 钢时，因焊条药皮中锰铁的含碳量过高，会引起焊缝产生热裂纹。 4）某些焊接方法会降低低碳钢焊接接头的质量。如电渣焊，由于线能量大，会使焊接热影响区 的粗晶区晶粒长得十分粗大，引起冲击韧度的严重下降，焊后必需进行细化晶粒的正火处理，以 提高冲击韧度。 总之，低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种，所有焊接方法都能适用于低碳钢的焊接。 5 低碳钢焊接时，如何正确地选用焊接材料？ ⑴手弧焊焊条的选用 常用低碳钢 Q235 的抗拉强度平均值为 417.5MPa，根据等强度原则， 与之匹配的焊条应为 E43 系列。几种不同钢号的低碳钢手弧焊时焊条的选用，见表 2。 表 2 低碳钢手弧焊时焊条的选用一般结构选用的 钢 号 焊条型号 Q235 Q255 Q275 E4313，E4303，E4301， E4320，E，E4315动载荷、复杂、厚板结构，锅炉受压 容器，低温焊接 选用的焊条型号 E4316，E4315 （E5016，E5015） E5016，E，E4315 一般不预热 （E5016，E5015） E5016，E，E4315 厚板结构预热 150℃ 以上 厚板结构预热 100～ 150℃ 一般不预热 一般不预热 厚板结构预热 150℃ 以上 施 焊 条 件08、10、15、 E4303，E4301，E4320， 20 25 E，E431520g，22gE4303，E4301 （E5016，E5015） E4316，E431520RE4303，E4301 （E5016，E5015）一般不预热注：表中括弧内的焊条型号表示可以代用。⑵埋弧焊焊丝和焊剂的匹配选用 低碳钢埋弧焊时焊丝和焊剂的匹配选用，见表 3。 表 3 低碳钢埋弧焊焊丝与焊剂的匹配选用焊 剂 HJ430 HJ431 HJ430钢号焊 H08A H08A H08MnA丝Q234 Q255 Q275 15、20 25H08A，H08MnA H08MnA，H10Mn220g，22gH08MnA，H08MnSi，h10Mn2 HJ431 20R H08MnA HJ330⑶CO2 焊丝的选用 实芯焊丝选用牌号为 H08Mn2Si 和 H08Mn2SiA 两种， 焊后熔敷金属强度 偏高。药芯焊丝选用牌号为 YJ502-1、YJ506-2、YJ506-3、YJ506-4。 ⑷电渣焊焊丝和焊剂的匹配选用 电渣焊熔池温度比埋弧焊低， 所以焊剂中的硅、 锰还原作用弱， 应选用含锰、含硅量较高的焊丝。常选用 H10Mn2、H10MnSi 焊丝配合焊剂 HJ360 或 H10M nSi 焊丝配合焊剂 HJ431。6 低碳钢在低温下如何施焊？ 严冬条件下焊接低碳钢结构时，由于焊接接头的冷却速度快，使裂纹倾向增大，特别是厚大结构 的第一道焊缝容易开裂，为此必需采取如下工艺措施： 1）焊前预热，焊接过程中严格保持层间温度不应低于预热温度。 2）采用低氢或超低氢焊接材料。 3）定位焊时加大焊接电流，减慢焊接速度，适当增加定位焊缝的截面积和长度，必要时进行预 热。 4）整条焊缝应尽量连续焊完，避免中断。 5）不应坡口面以外的母材上进行引弧，熄弧时需填满弧坑。 6）尽可能不在低温条件下进行弯板、矫正和装配焊件。 各种金属结构低温焊接时的预热温度见表 4。管道、压力容器低温焊接时的预热温度见表 5。 表 4 低碳钢金属结构低温焊接的预热温度焊件厚度（mm） ＜30 31～50 51～70 在各种气温下的预热温度不低于－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℃表 5 低碳钢管道、压力容器低温焊接的预热温度焊件厚度（mm） ＜16 17～30 31～40 41～50 在各种气温下的预热温度不低于－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℃7 试述中碳钢的焊接性。 中碳钢的碳的质量分数为 0.25%～0.60%。当碳的质量分数接近 0.25%而含锰量不高时，焊 接性良好。随着含碳量的增加，焊接性逐渐变差。如果碳的质量分数为 0.45%左右而仍按焊接 低碳钢常用的工艺施焊时， 在热影响区可能会产生硬脆的马氏体组织， 易于开裂， 即形成冷裂纹。焊接时，相当数量的母材被熔化进入焊缝，使焊缝的含碳量增高，促使在焊缝中产生热裂纹，特 别是当硫的杂质控制不严时，更易出现。这种裂纹在弧坑处更为敏感，分布在焊缝中的热裂纹于 是与焊缝的鱼鳞状波纹线相垂直，见图 1。8 中碳钢焊接时，如何正确地选用焊条？ 中碳钢的焊接目前大都采用手弧焊。 为提高焊接接头的抗裂性， 应选用低氢型焊条。 个别情况下， 也可采用钛钙型和钛铁矿型酸性焊条，但此时应采取严格的工艺措施，如焊前预热、减少熔合比 （降低焊缝含碳量）等。 中碳钢手弧焊时焊条的选用，见表 6。 表 6 中碳钢手弧焊时焊条的选用焊件力学性能（≥） 钢 号 焊件含碳量（%） 焊接 件 （MPa）（MPa）（%）（%）（J） 55 35 ZG270～ 500 0.32～ 0.40 22 0.31～0.40 一般 较差 0.42～0.50 E4316，E～0.50 较差 很差 0.52～0.60 E4316，E～0.60 很差 340 640 10 18 10 E5016，E 310 380 570 645 15 13 21 35 15 E5016，E5015 ― E4303，E， E 500 600 18 16 25 40 E4316，E03，E， E5015 一般 315 530 20 45 E4303，E， σs σb δ ф αK 不要求等强度 选用焊条型号 要求等强 度45 ZG310～ 570 55 ZG340～ 340特殊情况下，中碳钢焊接时可采用铬镍不锈钢焊条，如 E0-19-10-16（A102）、E0-19-105（A107）、E1-23-13-16（A302）、E1-23-13-15（A307）、E2-26-21-16（A402）、E2-26-21-15（A407）等，因奥氏体焊缝金属的塑性良好，可以减小焊接接头应力，即使焊 件焊前不预热，也可避免热影响区产生冷裂纹。 9 试述中碳钢的焊接工艺要点。 ⑴预热 预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，这是焊接中碳钢的主要 工艺措施， 预热还能改善接头塑性， 减小焊后残余应力。 通常， 和 45 钢的预热温度为 150～ 35 250℃含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，可将预热温度提高至 250～400℃。 若焊件太大，整体预热有困难时，可进行局部预热，局部预热的加热范围为焊口两侧各 150～2 00mm。 ⑵焊条 条件许可时优先选用碱性焊条。 ⑶坡口形式 将焊件尽量开成 U 形坡口式进行焊接。如果是铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆 滑，其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生。 ⑷焊接工艺参数 由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达 30%左右，所以第一层焊缝 焊接时，应尽量采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深。 ⑸焊后热处理 焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理，特别是对于大厚度焊件、高刚性结构 件以及严厉条件下（动载荷或冲击载荷）工作的焊件更应如此。消除应力的回火温度为 600～6 50℃。 若焊后不能进行消除应力热处理，应立即进行后热处理。 10 试述高碳钢的焊接工艺要点。 ⑴焊接性 当高碳钢的碳的质量分数大于 0.60%时，焊后的硬化、裂纹敏感倾向更大，因此焊 接性极差，不能用于制造焊接结构。常用于制造需要更硬度或耐磨的部件和零件，其焊接工作主 要是焊补修复。 ⑵焊条选用 由于高碳钢的抗拉强度大都在 675MPa 以上，所以常用的焊条型号为 E7015、E 6015，对构件结构要求不高时可选用 E5016、E5015 焊条。此外，亦可采用铬镍奥氏体钢焊 条进行焊接。 ⑶焊接工艺 1）由于高碳钢零件为了获得高硬度和耐磨性，材料本身都需经过热处理，所以焊前应先进行退 火，才能进行焊接。 2）焊件焊前应进行预热，预热温度一般为 250～350℃以上，焊接过程中必需保持层间温度不 低于预热温度。 3）焊后焊件必需保温缓冷，并立即送入炉中在 650℃进行消除应力热处理。11 低合金高强钢的碳当量如何计算？ 低合金高强钢碳当量的计算公式目前以国际焊接学会（IIW）所推荐的 CE 和日本 JIS 标准所规 定的 Ceq 应用最为广泛，其计算公式为MnCr+Mo+vCu+Ni ───── + ─── （质量分数）（%）CE（IIW）=C + ── + 6 5 15MnSiNiCrMoVCeq（JIS）=C + ─── + ─── + ─── + ─── + ─── + ─── （质 量分数）（%） 6 24 40 5 4 14式中，化学元素都表示该元素在钢中的质量分数，计算时，元素含量均取其成分范围的上限。C E 主要适用于文艺报非调质量低合金高强钢（σb=500～900MPa）焊接性的估算；Ceq 主要适 用于低碳钢调质钢和低合金高强钢（σb=500～1000MPa），但均适用于含碳量偏高的钢种（C 的质量分数≥0.18%），这类钢化学成分的范围如下 C 的质量分数为≤0.2%、Si≤0.55%、Mn≤1.5%、Cu≤0.5%、Ni≤2.5%、Cr≤1.25%、 Mo≤0.7%、V≤0.1%和 B≤0.006%。 12 试述低合金高强钢的焊接性。 强度级别较低的低合金高强钢，如 300～400MPa 级，由于钢中合金元素含量较少，其焊接性 良好，接近于低碳钢。随着钢中合金元素的增加，强度级别提高，钢的焊接性也逐渐变差，出现 的主要问题是： ⑴热影响区的淬硬倾向 含碳时较少、强度级别较低的钢种，如 09Mn2、09Mn2Si、09MnV 钢等，淬硬倾向很小。随着强度级别的提高，淬硬倾向也开始加大，如 16Mn、15MnV 钢焊接 时，快速度冷却会导致在热影响区出现马氏体组织。⑵冷裂纹 低合金高强钢焊接时，热影响区的冷裂纹倾向加大，并且这种冷裂纹往往具有延迟的 性质，危害性很大。例如，材料为 18MnMoNb 钢壁厚 115mm 的一大型容器，由于预热温度 不够，焊后在热影响区形成大量冷裂纹。 低合金高强钢的定位焊缝很容易开裂，其原因是由于焊缝尺寸小、长度短、冷却速度快，这种开 裂属于冷裂纹性质。 ⑶热裂纹 一般情况下，强度等级为 294～392MPa 的热轧、正火钢，热裂倾向较小，但在厚 壁压力容器的高稀释率焊道 （如根部焊道或靠近坡口边缘的多层埋弧焊焊道） 中也会出现热裂纹。 电渣焊时，若母材的含碳量偏高并含镍时，电渣焊缝中可能会出现呈八字形分布的热裂纹。 强度等级为 800～1176MPa 的中碳调质钢（如 30CrMnSiA 钢），焊接时热裂的敏感性较大。 ⑷粗晶区脆化 热影响区中被加热至 1100℃以上的粗晶区，当焊接线能量过大时，粗晶区的晶 粒将迅速长大或出现魏氏组织而使韧性下降，出现脆化段。 13 试述低合金高强钢焊接时的主要工艺措施。 ⑴预热 预热是防止裂纹的有效措施，并且还有助于改善接头性能。但预热会恶化劳动条件，使 生产工艺复杂化，过高的预热温度还会降低接头韧性。因此，焊前是否需要预热以及预热温度的 确定应根据钢材的成分（碳当量）、板厚、结构形状、刚度大小以及环境温度等决定。 ⑵焊接线能量的选择 含碳低的热轧钢（09Mn2、09MnNb 钢等）以及含碳量偏下限的 16Mn 钢焊接时，因为这些钢的冷裂淬硬、脆化等倾向小，所以对焊接线能量没有严格的限制。焊接含 碳量偏高的 16Mn 钢时，为降低淬硬倾向，焊接线能量应偏大一点。对于含 V、Nb、Ti 的钢种， 为降低热影响区粗晶脆化所造成的不利影响，应选择较小的焊接线能量。如 15MnVN 钢的焊接 线能量应控制在 40～45kJ/cm 以下。 对于碳及合金元素含量较高而屈服点为 490MPa 的正火钢（如 18MnMoNb 钢等），因淬硬倾 向大，应选择较大的焊接线能量，但当采用焊前预热时，为了避免过热倾向，可以适当地减少线 能量。 ⑶后热及焊后热处理 后热是指焊接结束或焊完一条焊缝后， 将焊件立即加热至 150～250℃范 围内，并保温一段时间，使接头中的氢扩散逸出，防止延迟裂纹产生。 对于厚壁容器、高刚性的焊接结构以及一些在低温、耐蚀条件下工作的构件，焊后应及时进行消 除应力的高温回火，其目的是消除焊接残余应力，改善组织。 焊后立即进行高温回火的焊件，无需再进行后热处理。 14 低合金高强钢焊接时，如何正确地选用焊接材料？ 总的原则是根据等强度的要求， 即熔敷金属的强度等级应与母材在同一档次来选用焊接材料， 具 体选用，见表 7。 表 7 低合金高强钢焊接材料的选用强度级别手弧焊 钢 号 （MPa） 09Mn2 09Mn2Si 09MnV 294 焊条 焊剂埋 弧 焊 焊丝 焊剂电 渣 焊 焊丝 CO2 焊焊丝 H10MnSiHJ430 H08A E43 HJ431 H08MnA SJ301 SJ50 1 薄板：H08A H08MnA 接H08Mn2Si H08Mn2SiA H08Mn2Si H08Mn2SiA YJ502-1 YJ502-3 H08MnMoA YJ506-4 HJ36 H10Mn2 厚板深坡口 0HJ43 中板开坡口对 1 16Mn 16MnCu 14MnNb 343 E50 SJ30 1HJ43 开 I 形坡口对接 HJ43 1 0 H08MnAHJ35 0H10Mn2 H08MnMoA 开 I 形坡口对接 H08MnA15MnV 15MnVCu 392 E55 16MnNb E50HJ430 中板开坡口对接 HJ431 H10Mn2 H10MnSi HJ250厚板深坡口 HJ350H08MnMoA SJ101HJ431 H10MnMo HJ360 H08Mn2MoVA H08Mn2SiA H08Mn2Si15MnVN E55 15MnVNCu 15MnVTiRe 441 E60SJ431 H10Mn2 HJ350H08MnMoA HJ250H08Mn2MoA SJ101 HJ431 HJ360H10MnMoH08Mn2SiH08Mn2MoVA H08Mn2SiA18MnMoNb 14MnMoV 14MnMoVC u E60 490 E70HJ250H08Mn2MoA HJ431H10Mn2MoA HJ350H08Mn2MoVA HJ360H10Mn2MoVA SJ101 H08Mn2NiMo H10Mn2NiMoA H08Mn2SiMo A15 试述 16Mn 钢的焊接工艺。 16Mn 钢属于碳锰钢，碳当量为 0.345%～0.491%，屈服点等于 343MPa（强度级别属于 3 43MPa 级）。16Mn 钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。但由于 16Mn 钢的 淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时， 为防止出现冷裂纹， 需采取预热措施。 不同板厚及不同环境温度下 16Mn 钢的预热温度， 见表 8。 16Mn 钢手弧焊时应选用 E50 型焊条，如碱性焊条 E5015、E5016，对于不重要的结构，也可 选用酸性焊条 E5003、E5001。对厚度小、坡口窄的焊件，可选用 E4315、E4316 焊条。 表 8 焊接 16Mn 钢的预热温度焊件厚度 （mm） 16 以上 16～24 25～40 40 以上 不同气温下的预热温度计（℃）不低于－10℃不预热，－10℃以下预热 100～150℃ 不低于－5℃不预热，－5℃以下预热 100～150℃ 不低于 0℃不预热，0℃以下预热 100～150℃ 均预热 100～150℃16Mn 钢埋弧焊时 H08MnA 焊丝配合焊剂 HJ431（开 I 形坡口对接）或 H10Mn2 焊丝配合焊 剂 HJ431（中板开坡口对接），当需焊接厚板深坡口焊缝时，应选用 H08MnMoA 焊丝配合焊 剂 HJ431。 16Mn 钢是目前我国应用最广的低合金钢，用于制造焊接结构的 16Mn 钢均为 16MnR 和 16M ng 钢。 16 试述 18MnMoNb 钢的焊接工艺。 18MnMoNb 钢的屈服点等于 490MPa（属于 490MPa 级钢），由于碳及合金钢元素的含量都 较高，所以淬火硬倾向及冷裂倾向均比 16Mn 钢大。焊接工艺要点：1）除电渣焊外，焊前对焊件应采取预热措施，预热温度控制在 150～180℃。对于刚度较大的 接头，预热温度应提高至 180～230℃。焊后或中断焊接时，应立即进行 250～350℃的后热 处理。 2）焊接材料的选用，见表 7。 3）为保证接头性能和质量，应适当控制焊接线能量，如手弧焊时，焊接线能量应控制在 24kJ/ cm 以下；埋弧焊时，焊接线能量应控制在 35kJ/cm 以下。但焊接线能量不能过小，否则焊接 接头易出现淬硬组织和降低韧性。同时，层间温度应控制在预热温度和 300℃之间。 4）焊后应进行热处理。电渣焊接头热处理的方式是 900～980℃正火加 630～670℃回火。手 弧焊及埋弧焊接头进行消除焊接残余应力的高温回火处理，回火温度比一般钢材回火温度低 3 0℃左右。 17 试述低温用钢的焊接工艺。 工作温度等于或低于－20℃的低碳素结构钢和低合金钢称为低温用钢，其牌号及成分，见表 9。 对低温用钢的主要要求是应保证在使用温度下具有足够的塑性及抵抗脆性破坏的能力。 表 9 低温容器用钢的牌号及成分化学成分（质量分数）（%） C ≤0.20 ≤0.12 ≤0.12 ≤0.07 Mn Si V Ti钢号16MnDR 09MnTiCuRED R 09Mn2VDR 06MnNbDR 钢 号1.20～1.60 0.20～0.60 1.40～1.70 ≤0.40 0.04～0.10 1.40～1.70 0.20～0.05 1.20～1.60 0.17～0.37 化学成分（质量分数）（%）0.03～ 0.08Cu 16MnDR 09MnTiCuRED R 09Mn2VDR 06MnNbDRNbRES ≤ 0.035 0.035P0.035 0.035 0.035 0.0300.20～0.400.02～0.050.15(加入量) 0.035 0.030低温用钢由于含碳量低,淬硬倾向和冷裂倾向小，所以焊接性良好。焊接时，为避免焊缝金属及 热影响区形成粗晶组织而降低低温韧性，要求采用小的焊接线能量，焊接电流不宜过大，宜用快速多道焊以减轻焊道过热， 并通过多层焊的重热作用细化晶粒， 多道焊时要控制层间温度不得过 高，如焊接 06MnNbDR 低温用钢时，层间温度不得大于 300℃。 焊接低温用钢的焊条，见表 10。 表 10 焊接低温用钢焊条焊 条 牌 号 J506G J507GR W707 W707Ni W907Ni焊条型号主要用途E5016G 焊接－40℃工作的 16MnDR 钢 E5015G TW70-7Cu焊接－70℃工作的 09Mn2V 及 09MnTiCuRe 钢 E5515C1 焊接－70℃工作的低温钢及 2.5%Ni 钢 E5515C2 焊接－90℃工作的 3.5%Ni 钢W107Ni TW10-7Cu焊接－100℃工作的 06MnNb、06AINbCuN 及 3.5%Ni 钢低温用钢焊后可进行消除应力热处理，以降低焊接结构的脆断倾向。 18 试述珠光体耐热钢的焊接工艺。 高温下具有足够的强度和抗氧化性的钢称为耐热钢，以 Cr、Mo 为主要合金元素的低合金耐热 钢，基体组织是珠光体（或珠光体+铁素体）称为珠光体耐热钢，常用钢号有 15CrMo、12Cr MoV、12Cr2MoWVTiB、14MnMov、18MnMoNb、13MnNiMoNb。 由于珠光体耐热钢中含有一定量的 Cr、Mo 和其它一些合金元素，所以热影响区会产生硬脆的 马氏体组织，低温焊接或焊接刚性较大的结构时，易形成冷裂纹。因此在焊接时应采取以下几项 工艺措施： ⑴预热 预热是焊接珠光体耐热钢的重要工艺措施。为了确保焊接质量，不论在定位焊或正式施 焊过程中，焊件都应预热并保持为 80～150℃用氩弧焊打底和 CO2 气体保护焊时，可以降低预 热温度或不预热。 ⑵焊后缓冷 焊后应立即用石棉布覆盖焊缝及热影响区，使其缓慢冷却。 ⑶焊后热处理 焊后应立即进行高温回火，防止产生延迟裂纹、消除应力和改善组织。焊后热处 理温度应避免在 350～500℃温度区间内进行，因珠光体耐热钢在该温度区间内有强烈的加火 脆性现象。几种常用珠光体耐热钢的焊后热处理温度见表 11。 表 11 珠光体耐热钢焊后热处理温度钢 号 需热处理厚度（mm）焊后高温回火温度（℃）15CrMo 12Cr1MoV 20CrMo 12Cr2MoWVB 12Cr3MoVSiTi B＞10 ＞6 任何厚度 任何厚度 任何厚度680～700 720～760 720～760 760～780 740～78019 珠光体耐热钢焊接时，如何正确地选用焊接材料？ 总的原则是根据化学成分的要求， 即熔敷金属的化学成分应与母材相当来选用焊接材料。 具体选 用，见表 12。 表 12 珠光体耐热钢焊接材料的选用手 焊条牌号 R307 R317 R407 弧 焊 埋 弧 焊 焊丝与焊剂匹配 H08CrMoA+IIJ350 H08CrMoV+HJ350 H08Cr3MoMnA+hJ350 气体保护焊 焊丝牌号 H08CrMnSiMo H08CrMnSiMoV H08Cr3MoMnSi H08Cr2MnWVNb B H08Mn2SiMo H08Mn2NiMoSi钢号焊条型号 E15-B2-V E6015-B315CrMo 12CrMoV Cr2Mo 12CrMoWV-Ti B 14MnMoV 18MnMoNbR347 E5515-B3-VWBH08Cr2MoWVNbB+HJ250 J606 J607 EMn2MoA+HJ350 E15G H08Mn2NiMo+HJ35013MnNiMoNb J607Ni原则上，各种金属都能进行焊接，但金属本身固有的基本性能，还不能直接表明它在焊接时会出 现什么问题以及焊接后接头性能是否能满足使用要求， 所以， 金属材料对焊接加工的适应性用焊 接性来衡量。 1．焊接性概念 金属的焊接性是指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。其内容包括两 个方面：一是金属在经受焊接加工时对缺陷的敏感性，即工艺焊接性；二是焊成的接头在使用条 件下可靠运行的能力，即使用焊接性。 1）工艺焊接性 工艺焊接性是一个相对的概念，如果一种金属可以在很简单的工艺条件下焊接而获得完好的 接头，能够满足使用要求，就可以说是焊接性良好。反之，如果必须保证很复杂的工艺条件，如 高温预热、焊后复杂热处理等，或所焊的接头在性能上不能很好地满足要求，就可以认为焊接性 差。工艺焊接性就是指金属在一定的工艺条件下，能得到优质焊接接头的能力。它不是金属本身 固有的性能，而是随焊接条件的变化而变化。 2）使用焊接性 使用焊接性是指整个焊接接头或整体结构满足技术条件规定的使用性能的程度。包括力学性能、缺口敏感性、耐腐蚀性等。 2．焊接性试验方法 评价焊接性的方法是多种多样的，每一种试验方法都是从某一特定的角度来考核或说明焊接 性的某一方面。因此，往往需要进行一系列的试验才可能较全面地说明焊接性，从而有助于确定 焊接方法、焊接材料、工艺规范及必要的工艺措施等。 焊接性试验的内容主要有：热裂纹试验、冷裂纹试验、脆性试验、使用性能试验等。其实施 的方法分模拟、实焊、理论计算三大类。最常用的是斜 Y 坡口裂纹试验、插销试验、刚性固定 对接裂纹试验、可变拘束裂纹试验、碳当量法等。 金属材料的可焊性是指被焊金属在采用一定的焊接方法、 焊接材料、 工艺参数及结构型式条件下， 获得优质焊接接头的难易程度。 钢材可焊性的主要因素是化学成分。在各种元素中，碳的影响最明显，其它元素的影响可折合 成碳的影响， 因此可用碳当量方法来估算被焊钢材的可焊性。 磷对钢材焊接性能影响也很大， 硫、 在各种合格钢材中，硫、磷都要受到严格限制。 钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，可焊性良好。 钢材塑性下降，淬硬倾向明显，可焊性较差。 钢材塑性较低，淬硬倾向很强，可焊性不好。 常用钢材的可焊性一般为低碳及低合金钢较好，中碳及中合金钢较差，高碳及高合金钢最差 铸铁含碳量高，组织不均匀，塑性很低，属于可焊性很差的金属材料，因此不应该考虑铸铁的焊 接构件。铸铁的焊接主要是焊补工作。铸铁焊补时熔合区易产生白口组织，易产生裂缝，易产生 气孔。 焊前将铸铁工件整体或局部预热到 600～700℃，焊后缓慢冷却的工艺称为热焊法。 焊补之前，工件不预热或只进行 400℃以下低温预热的焊补方法称为冷焊法。冷焊法一般是用 手工电弧焊进行焊补 钢芯铸铁焊条焊丝为低碳钢，一种是药皮有强氧化性成分能使熔池中的硅、碳大量烧损，以获 得塑性较好的低碳钢焊缝。另一种是在药皮中加入大量钒铁，能使焊缝金属成为高钒钢，因此具 有较好的抗裂性及加工性，可用于高强度铸铁及球墨铸铁的补焊。 镍基铸铁焊条焊丝是纯镍或镍铜合金，焊补后，焊缝为塑性好的镍基合金。 铜基铸铁焊条用铜丝作焊芯或用铜芯铁皮焊芯，外涂低氢型涂料。 有色金属可焊性较差，一般用氩弧焊方法焊接。 异种金属焊接性也较差， 通过增加过渡层金属和堆焊隔离层的方法解决熔合和母材金属稀释问题 研究在熔化焊接过程中所发生的D气体- 熔渣- 金属‖之间的物理、化学变化，熔化金属的结晶凝 固， 以及由于焊接热循环造成的焊接热影响区内金属的组织和性能的变化。 运用冶金学的知识研 究焊接过程， 促进了焊接的发展； 同时焊接冶金的发展也促使出现了新的冶金工艺──二次重熔。 焊接化学冶金 焊接化学冶金反应的特点是温度高而时间短促； 相间反应界面的比表面积大； 因此，反应极为激烈。焊接化学冶金过程是分区域（或阶段）连续进行的；以手工电弧焊为例， 可分为药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区（图 1）。焊接熔渣是在焊接过程中，主要由焊条药皮或焊剂形成的，起冶金处理、机械保护金属和改 善焊接工艺性能的作用。焊接熔渣的主要组成是各种氧化物，还有氟化物、氯化物和硼酸盐类。 氧化物有酸性的、中性的和碱性的。衡量熔渣的碱性强弱采用碱度，最常用和简便的计算方法是 碱性氧化物的重量总和同酸性氧化物的重量总和之比（见炉渣）。碱度大于 1.3 的焊渣称为碱 性渣，反之称为酸性渣。焊渣碱度对焊接冶金过程有很大影响。采用碱性焊渣时，焊缝金属具有 较好的综合机械性能，抗裂性能提高，同时焊缝的脱氧及脱硫也较好。 完善的脱氧可提高焊缝金属（如钢）的综合机械性能。焊接时的脱氧过程可分为两类：①先 期脱氧，即焊条药皮或焊剂中的脱氧剂(Mn、Si、Al、Ti 等)与高价氧化物和碳酸盐类在焊接的 熔池中早期发生还原反应。②沉淀脱氧，溶于液态金属（如钢液）中的脱氧剂直接与金属液体中 的 FeO 发生脱氧反应；各种钢焊接时,利用 Si、Mn 联合脱氧能取得较好的脱氧效果。沉淀脱氧 在脱氧过程中起最后的决定性作用。 焊缝金属的凝固 焊接熔池的凝固条件不同于一般铸锭。 焊接熔池体积小、 温度高而不均匀， 中心温度近于沸点，而周围都是未熔化的被焊接金属（母材），因此温度梯度大、冷却速度快。 焊缝凝固结晶始于熔池边缘的最低温度处， 以半熔化的母材金属晶粒为非自发晶核， 开始结晶生 长，即所谓D联生结晶‖。另一特点为由于冷却速度快，所以结晶从半熔化的晶粒表面开始后，沿 着与散热相反的方向，以柱状晶的形态向熔池中心迅速生长，直到柱状晶互相接触为止。同时， 由于柱状晶的生长速度很快，熔池中即使存在着难熔质点，也很难作为晶核长大成等轴晶粒。这 样，焊缝就具有柱状晶特征（图 2）。焊接热作用特点 焊接热源的局部集中，导致不均匀的温度场。离焊缝越远，被加热达到的 峰值温度越低，如图 3 所示。不均匀的温度场将引起不均匀的应力和变形，并造成不均匀的组 织和性能变化。此外，焊接热源始终处于运动状态之中，焊接区中任何一点的温度变化都是准稳 态，热源移近时迅速升温，热源移开时则迅速降温。这就决定了焊接过程中所发生的各种冶金学变化都无法达到平衡状态。焊接热循环特性 焊接区某点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环。图 4 为单道焊接的 热循环特性。温度很快地升高到峰值温度(Tmax，例如低合金钢手弧焊时在 4 秒内即可升到 1 100℃。而高温停留时间 tH 很短,例如在 Ac3（见铁碳平衡图）以上只有几秒到十几秒钟。冷却 速度 ωc 相当大，往往会引起淬火。决定焊接热循环特性的主要因素是材料的热物理性能、焊件 尺寸、焊件初始温度以及焊接工艺参数。多道焊时，其焊接热循环具有更为复杂的特点。后一焊道对前一焊道起后热作用，产生热处 理效果；而前一焊道对后一焊道具有预热的作用。 焊接热影响区的范围和组织变化 加热峰值温度低于材料的熔化温度(Ts)而又高于材料能 发生组织变化的临界温度(Tcr)的母材区域,即为热影响区。 对大多数非调质钢常取其 Ac1 为其 T cr；而对调质钢，其实际回火温度即为其 Tcr。在焊接热循环的作用下,热影响区内实质上在进 行着一种特殊形式的热处理， 其结果往往是使焊前的热处理效果受到破坏， 在不同的局部位置会 产生种种组织变化，从而引起硬化、软化以及脆化现象，甚至还会产生焊接裂纹。 一般说来，对调质钢而言,凡超过 Ac1 的部位可能产生淬火组织,而温度介于 Ac1 和原始温度之间的部 位将进行回火过程。对非调质钢而言,在超过 Ac1 的部位由于发生相变,随温度不同而使其晶粒 粗细差别很大。例如图 5 为正火处理的 15MnVNb 钢埋弧自动焊时的热影响区组织变化特征。对于沉淀强化合金， 在热影响区内将产生相的溶解和析出过程， 常可见到粗晶粒的局部固溶 区和由于过时效而产生的软化。 对于冷作强化的金属， 在热影响区内由于发生回复和再结晶过程， 而可出现软化区域。 第四节 常用金属材料的焊接金属材料的焊接性，俗称可焊性，是指金属材料对焊接加工的适应性。主要指在一定的焊接 工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。 焊接奥氏体不锈钢时，很容易获得无缺陷的焊接接头，即接合性能好。 金属材料的焊接性主要决定于焊接接头的组织及其性能。一般说来，焊接同种金属材料时， 接头组织与焊件相同或相近， 焊接性较好； 焊接异种金属材料时， 接头组织至少与某一焊件不同， 焊接性较差。无论采用何种材料焊接，如果焊接接头中形成又脆又硬的组织，则焊接性就差。 一般说来，铸造要产生铸造热应力，锻造要产生形变应力，热处理要产生组织应力。熔焊和 钎焊的焊缝金属可以近似看成是经历了铸造过程； 压焊接头可以近似看成是经历了锻造过程。 焊 接时局部加热后冷却可以近似看成是焊接接头经历了热处理过程。 因此， 焊接过程中焊件内将产 生热应力、形变应力和组织应力，它们的矢量和就是焊接应力。焊接应力将导致焊接接头产生裂 纹的倾向和焊件的变形。如果被焊材料具有良好的塑性，将可能通过塑性变形减缓应力，从而减 少热裂纹、冷裂纹产生的倾向性。因此，材料的塑性也是影响其焊接性的一个重要因素。 一、金属材料的焊接性 钢材焊接性评定的最简便方法就是碳当量法。 在钢材的成分中， 影响最大的是碳。 其次是锰、 铬、钒等，通常把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量，称为碳当量， 用符号 CE 来表示。碳当量可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。国际焊接学会推荐碳素结构 钢、低合金高强度结构钢按下面公式计算其碳当量。 式中化学元素符号表示该元素在钢中质量分数的上限。实践证明，碳当量越大，钢材的焊接 性就越差。 根据经验，当： CE＜0.4%时，钢材的淬硬倾向小，焊接性良好，焊接这类材 料时一般不需预热。只有在工件厚大或低温下焊接时才考虑焊前预热。 CE＝0.4%-0.6%时，钢材的淬硬倾向较大，焊接性较差，需要采用适当的预热、缓冷等 工艺措施。 CE＞0.6%时，钢材的淬硬倾向严重，焊接性差，需要进行较高温度的预热和采取严格的 工艺措施。 利用碳当量法只能简便粗略地评定钢材的焊接性，因为钢材的焊接性还要受许多因素的影 响。钢材的实际焊接性，还应根据焊件的具体情况通过试验确定。 二、常用金属材料的焊接 （一）非合金钢及合金钢的焊接性 1、低碳钢的焊接由于低碳钢中碳的质量分数不大于 0.25%，有良好的塑性，也没有淬硬倾向，所以，焊接性良好。 几乎所有的焊接方法都可适用于焊接低碳钢， 并能保证焊接接头质量。 应用最多的方法是焊 条电弧焊、埋弧、自动焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊。 ２、中高碳钢的焊接由于中碳钢中碳的质量分数在 0.25%0.6%之间，含碳量比较高，淬硬性比较严重，焊接接头易形成淬硬组织、气孔和裂纹，因 此，焊接性比较差。 对于碳的质量分数大于 0.6%的高碳钢，其焊接性更差，有着与中碳钢相似的焊接特点，这 类钢一般不用于制造焊接结构件，有时只用来修补工件。 3、低合金高强度结构钢的焊接 高，焊接性就越差。 4、奥氏体不锈钢的焊接性在不锈钢焊接材料中，应用最广泛的是奥氏体不锈钢， 其焊接时， 一般不需采用特殊的工艺措施，焊接性能良好。 奥氏体不锈钢常用焊条电弧焊和钨极氩弧焊或埋弧自动焊进行焊接， 焊条电弧焊时， 焊条的化学 成分必须与母材相同；氩弧焊和埋弧自动焊时，应选用能保证焊缝化学成分与母材相同的焊丝。 第三节 低碳调质钢的焊接 一、低碳调质钢典型钢种成分及性能 热扎和正火条件下，钢中通过增加合金元素的含量来提高强度，其结果是塑性和韧性降低，而且 随着强度提高越多， 塑性和韧性降低越多。 当钢中合金元素含量超过一定范围后会出现韧性的大 幅度下降。因此，抗拉强度大于 600MPa 的高强钢一般都需要调质处理。 因此低碳调质钢提高强度不单纯通过合金强化， 还要通过热处理――调质强化处理。 钢中一般加 入 Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Ti 等元素，目的是保证足够的淬透性和马氏体回火稳定性， 使珠光体和贝氏体转变推迟， 使马氏体转变的临界冷却速度下降大。 常用的低碳调质钢为了获得 良好的综合性能和焊接性，一般含碳量不大于 0.18％，这样通过淬火和回火(即调质处理)得到 回火索氏体和回火马氏体组织，使之具有较高的强度和良好的塑性。另外，除了取决于化学成分 外，还要执行正确的热处理制度。一般为奥氏体化―淬火―回火，也有少数钢采用奥氏体化―正 火―回火。 低碳调质钢的特性是具有较高的强度(屈服强度 490～980MPa)， 并有良好的塑性、 韧性和耐磨 性。钢中强度级别不同加入的合金元素及其含量也不同。 在焊接生产中，由于低合金高强度结构钢的含碳量属于低碳钢范围，因此，应用较广。但由于合金元素的种类和含量不同，其焊接性也有所不同，当碳当量越成分： 抗拉强度 σb:1.600Mpa Si-Mn 和 Si-Mn 基础上加少量 Cr、Ni、Mo、V 2.700Mpa Si-Mn-Cr-Ni-Mo 加少量 V，合金元素加入量较 600 高 具有较好的冲击韧性，用于低温服役的焊接结构，露天煤矿大型挖掘机 3.800Mpa Si-Mn-Cr-Ni-Mo-Cu-V 系并加入一定的 B 工程机械、矿山机械。推土机、工程起重机、重型汽车 4.1000Mpa 同 800Mpa 合金加入较多，为保证韧性加入 Ni 较多 工程机械高耐磨件，核动力装置、航空航天装备上 二、低碳调质钢的可悍性分析 低碳调质钢含碳量低，合金成分的确定也都考虑了材料的可焊性，其工艺要求基本与正 火钢相似． 差别是这类钢通过调质强化， 故在焊接接头热影响区除了脆化外还有软化问题。 （一） 热裂纹 低碳调质钢中 S、P 杂质控制严，含 C 量低、含 Mn 量较高．因此热裂纹倾向较小。对一些高 N i 低 Mn 型低合金高强调质钢（HY80），焊缝中的含 Mn 量可通过焊接材料加以调整，焊接热 裂纹是不会产生的。 （一） 热影响区的液化裂纹 液化裂纹主要发生在高 Ni 低 Mn 的低合金高强钢中.这是因为含 Mn 量低， 对脱 S 不利， 焊缝金 属中的 S 和 Ni、Fe 形成低熔点共晶，低熔点共晶处于晶界上而产生液化裂纹。液化裂纹产生倾 向与含 C 量及 Mn／s 有关，含 C 量越高，要求 Mn/S 也较高。如当 W(C)＜0.2％，W(Mn) ／W(s)＞30 时，液化裂纹敏感性较小。因此，避免液化裂纹的关键在于控制 C 和 S 含量,保证 高数值的 W(Mn)／W(S)。 例如 HY-80 含 Ni 量较高 Mn／s =0.40/0.025=16 易裂 Mn／s =0.90/0.01=90 对裂纹不敏感HY-130 含 Ni 量高于 HY-80此外，焊接线能量越大，金属晶粒长得越大．晶界熔化得越严重．液态晶间层存在的时间越长， 液化裂纹产生的倾向越大。 （二） 冷裂纹 低碳调质钢是通过加入提高 淬透性的合金元素，保证获得强度高、塑性和韧性好的低碳马氏体 和部分下贝氏体。由于淬透性增加，使得 CCT 曲线大大右移，除非冷却速度很缓慢，高温转变一般不会发生。但是，这类钢马氏体含碳量很低，马氏体开始转变温度 Ms 较 高，在该温度下以较慢的速度冷却，形成的马氏体还能来得及进行一次D自回火‖处理，所以实际 上冷裂倾向并不一定很大。若马氏体转变时冷却速度较快，得不到D自回火‖效果，冷裂倾向就会 增大。 例如 HT-80：冷却速度小 F+P、中速 B+M、快冷 M 马氏体开始转变温度 Ms 较高，大于 400℃，在该温度下，以较慢的速度冷却，形成的马氏体还 能来得及进行一次D自回火‖处理。 （三） 再热裂纹 从合金系统来说，为加强其淬透性和提高抗回火性能，加入的合金元素 Cr、Mo、V、Ti、 Nb、B 等，大多数都能引起再热裂纹．其中 V 的影响最大，Mo 的影响次之。一般认为，MoV 钢、(Cr-Mo-V 钢对再热裂纹较敏感；Cr-Mo 钢、Mo-B 钢有一定的再热裂纹倾向，焊接时 都应该注意再热裂纹问题。 多元化钢 HT-80 Si-Mn-Cr-Ni-Mo-Cu-V-B 含有多种促使再热裂纹 的元素。500～650℃加热 2 小时就出现再热裂纹。14MnMoNbB 对再热裂纹也敏感。 （五）层状撕裂 低碳调质钢的生产控制较严，其杂质含量低,纯净度高,层状撕裂的敏感性低，到目前尚 来见这方面报导。 （六）热影响区性能的变化 l、过热区的脆化 低碳调质钢的合金化是通过合金元素的作用提高其淬透性，保证获得高强度、高塑性和 韧性的低碳马氏体和下贝氏体。凡是不利形成低碳马氏体+下贝氏的原因都会引起组织塑 性和韧性下降――脆化，如由于过热造成奥氏体晶粒粗化引起的脆化；形成上贝氏体引起的 脆化；由于合金化程度增加提高了奥氏体的稳定性，在贝氏体中的铁素体之间形成 M-A 组元引起的脆化等。 这类钢焊接时各自都有一个韧性最佳的 t8-5(800～500℃冷却时间)，在这时得到 低碳马氏体+(10～30％)贝氏体，韧性最好。冷却时间小于该值时可得到 100％低碳马氏体， 韧性虽较好，但不如前者。例如：对于 HT100（B）HT100（A）HT80 t8/5 有个最佳值 HT100（B）t8/5 大约为 90S 时，组织为 M+B 下；大于 90 时 B 上+B 下；继续增加 B 上 HT100（A）t8/5 大约为 25S，组织为 M+B 下；大于 25 时 B 上+B 下；继续增加 B 上；小 于 25 为 M HT80 t8/5 大约为 12S，组织为 M+B 下；大于 12 时 B 上+B 下；继续增加 B 上；小于 12 为M 随着 t8/5 增加，引起粗晶脆化外，主要原因还有 B 上和 M-A 组元。 2、焊接热影响区的软化 调质钢是经过淬火+高温回火热处理，获得回火索氏体组织，渗碳体为球状。焊接时， 焊接接头热影响区受到不同热循环的影响，组织发生了相应变化(变化程度和区域与焊接方 法及工艺参数有关)，致使焊接接头热影响区综合机械性能低于母材(也就是说焊接调质钢， 焊接接头热影响区为焊接结构强度的薄弱处)，这种影响对焊后不再进行调质处理的低碳调 质钢优其显著，焊接时必须考虑到这一问题。 三、低碳调质钢的焊接工艺 低碳调质钢的组织为低碳马氏体+下贝氏体，强度和韧性都较高。这在一般电弧焊条件下就 可获得与母材相近的热影响区。 但是， 为了保证焊接接头的性能制定低碳调质钢焊接工艺的主要 依据一是要求在马氏体转变时冷速不能太快，以免产生冷裂；二是要求在 800℃～500℃之间 的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界温度。 至于热影响区的软化问题在采用小线能量的焊接 后就可基本解决。 （一） 焊接工艺方法和焊接材料的选择 1.焊接工艺方法 调质钢只要加热温度超过其回火温度，它的性能(综合机械性能)就会降低，问题随调质钢强度级 别的提高而变得更加显著。 通常解决办法是焊后重新调质处理， 尽量限制焊接过程中的热量输入。焊接 σS＞980MPa 的调质钢(如 HP-9-4-20，10Ni-Cr-Mo-Co 等调质钢)时． 必须采用钨极氩弧焊或电子束焊之类的焊接方法。对于 σS＜980MPa 的凋质钢，手工电弧焊、埋弧自动焊、熔化极气体保护焊和钨极氩弧焊都可 以采用(但对 σS＞686MPa 的调质钢，熔化极气体保护焊是最适宜的自动焊法)。 对于输入热量多、冷却速度慢的多丝埋弧焊或电渣焊，如果必须采用就要进行焊后调质 处理。 2.焊接材料 低碳调质钢焊后―般不再进行热处理，要求焊缝金属在焊接状态具有与母材近似相等 的机械性能。特殊情况(结构刚度很大)，为避免裂纹可选择比母材强度稍低些的焊接材料。 几种调质钢的焊接材料见表（二）焊接工艺参数的选择 主要考虑冷裂纹和脆化两方面。 防止冷裂纹要求冷却速度慢些， 脆化则要求冷却速度要快些为好 （M+B 下）见图 P41 HT-80 钢冷速上限不产生冷裂纹，下限保证 HAZ 不产生脆化的混合组 织，见阴影部分，E 应该保证过热区的冷却速度刚好在该区内。但对于大厚板，即使采用大线能 量，冷速也很大，要预热来解决。 1．焊接线能量 在保证不出裂纹，满足热影响区塑性、韧性的条件下，线能量应该尽可能选择大些。几 种钢材的最大线能量见表 2．预热温度 当线能量的数值达到了最大允许值时还不能避免裂纹的发生，必须采取预热措施。预 热主要是为了防止冷裂，但从 800℃～500℃区间的冷却速度来看，由于预热减缓了该区域 内的冷却速度，获得上贝氏体的可能性增加，热影响区的塑性和韧性会受到不利的影响，预热温 度一般低于 200℃ 。几种低碳调质钢的最低预热温度和层间温度见表 3．焊后热处理 低碳马氏体+下贝氏体组织的低碳调质钢能保证其焊接热影响区在快速冷却时获得高强度及 塑性和韧性， 为了防止焊件脆断的消除应力退火就没有必要。 消除应力退火处理只用于要求耐应 力腐蚀的焊件， 为了保证材料的性能， 消除应力退火的温度应比该钢材调质时的回火温度低 30℃ 左右。第五节 专用钢焊接的特殊要求 一、珠光体耐热钢焊接的特殊要求 （一） 典型钢种及成分 （二） 这类钢的合金元素总含量一般不超过 5％～7％，正火后得到珠光体组织，在 500℃～ 600℃时具有良好的热强性，冷加工、热加工和焊接性能也良好，价格比较便宜。因此这种钢被 广泛地应用于制造蒸汽动力发电设备，其中使用最多的是铬钼钢和铬钼钒钢。这类钢的含 Cr 量 ―般为 0.5％～9％，含 Mo 量―般为 0.5％～1％。随着 Cr 和 Mo 含量的增加，这类钢的高温 强度、 抗氧化性能和抗硫化物腐蚀性能也随之提高。 另外， 这类钢中加入少量的合金元素 V、 W、 Ti、Nb 等，可进一步提高热强性。常用珠光体耐热钢及其化学成分如表 （二） 珠光体耐热钢的主要焊接性问题 与低碳调质高强钢很相似，HAZ 硬化、冷裂、软化、再热裂纹、回火脆化现象。 1．焊接接头产生冷裂纹 珠光体耐热钢焊接过程中最常见的焊接缺陷之一就是在热影响区的粗晶区产生冷裂纹， 在实际生 产中，为了防止冷裂纹的出现，一般都采用焊前预热、控制层间温度、焊后去氢处理、改善组织 状态以及减小和消除应力等处理方法。 2. 焊缝中产生热裂纹 在实际生产中应用的珠光体耐热钢，很少在热影响区产生热裂纹，而多数在焊缝中产牛，特别是 弧坑处。 热裂纹的产生与珠光体耐热钢的凝固温度区间的大小有直接关系。 凝固温度区间越大产 生热裂纹的倾向就越大；反之，产生热裂纹的倾向就越小。这种热裂纹的产生部位一般都在柱状 晶的交界处。 出为柱状晶交界处往往是焊缝液相金属的最后凝固位置． 也是杂质和低熔点共晶物 的富集部位。研究表明，合金元素 S、C、P、Cu 和 Ni 等能促进热裂纹的产今，而 Mn 和 Ca 在一定程度上能抑制热裂纹的产生。 3.热影响区的再热裂纹 这类钢中加入少量的合金元素 Cr、Mo、V、Ti、Nb 等，它们都是强烈碳化物形成元素，会增加 钢的再热裂纹敏感性。再热裂纹的产生部位一般都在工件较厚的地方。所以，在厚板结构的焊接 过程中， 当焊缝焊到一定厚度后， 先进行―次中间消除应力热处理， 有利于防止再热裂纹的产生。4.回火脆化现象 Cr-Mn 钢产生回火脆化的主要原因是由于在回火脆化温度范围内长期加热后，杂质元素 P、As、Sn 和 Sb 等在晶界上偏析而引起的晶界脆化现象，此外与促进回火脆化 元素 Mn 和 Si 也有―定关系。因此，对基休金属来说，严格控制有害杂质元素的含量， 同时降低 Mn 和 Si 含量是解决脆化的有效措施。 （三）珠光休耐热钢焊接工艺特点 1.预热和层间温度的控制 预热和层间温度的控制是防止珠光体耐热钢产生冷裂纹的一种比较有效的工艺措 施。一般情况下，珠光体耐热钢的预热温度和层间温度应控制在 150～350℃之间。 2.焊接方法 焊接生产中最常用的两种焊接方法是钨极氩弧焊封底手工电弧焊盖面和埋弧自动焊。 3.焊后回火处理 珠光体耐热钢一般情况下是经过热处理后供货使用的， 针对这些钢种焊后大多数要进行高温回火 处理。 4.焊接材料的选择 珠光体耐热钢长期处于高温、高压条件下工作，对接头的质量的要求较高，无论是 常温机械性能，还是高温性能、抗氧化性及组织稳定性等方面都应满足产品运行的技术 要求。因此焊接材料的选择是十分重要的。焊接材料的选择应力求焊缝金属成分和机械 性能与母材相匹配。 如果焊缝金属成分与母材成分相差很大时， 其接头长期在高温下工作或经焊 后热处理，因成分不均勺，有些元素将发生扩散，结果导致接头的持久强度明显降低。但在实际 焊接生产中，为了防止焊缝金属热裂纹，焊缝金属的含碳量一般要比母材金属低―些(但一般不 低于 0.07％)，此时的焊缝金属性能有时要低于母材，但若焊接材料选择适当，焊缝金属的性能 是完全能与母材相匹配的。另外，在焊补缺陷或者焊后不能进行热处理的情况下，还可以选用奥 氏体钢焊条， 这样可以防止冷裂纹的产生。 但这种接头长期在高温下工作会导致焊缝金属的相脆 性。 一、低温钢焊接的特殊要求 （一）典型钢种及成分 低温钢是指用于低温(-10℃～196℃)的钢(我国从-40℃算起)。它主要应用于贮存和运输各类 液化气体， 如用于建造液化气体运输船的液货舱及靠近液货舱的船体结构。 因此这类钢的性能必 须首先满足具有足够的低温韧性。 低温用钢可分为无镍和含镍两大类。 无镍低温用钢中包括低碳镇静钢和低合金高强钢。前者用铝脱氧时形成 AlN，细化晶粒、提高缺口韧性。后者在低碳铝镇 静钢的基础上加入了锰等元素提高强度并利用微量铝、钛、铌等细化晶提高低温韧性。含镍低温 钢在低碳钢中加入一些镍，提高强度，改善低温韧性。在 Ni％小于 10％的范围内，镍含量越高， 低温韧性越好，强度越高。常见几种低温钢的成分见表（一） 低温钢焊接的主要问题 低碳镇静钢和低合金高强钢实际上就是 C-Mn 钢和低碳调质钢。从使用性能考虑，焊接时主要 要注意两个问题：一是线能量过大时造成的过热区脆化；二是含有钒、钛、铌、铜、氮等元素的 钢种焊后消除应力热处理时，如果加热温度处于回火脆性敏感温度范围，会析出脆性相，出现回 火脆性。 含镍低温钢中的镍是增加淬透性的元素， 但是由于这些钢中含碳量限制得很低， 冷裂倾向并不严 重。镍除了增加钢的淬透性以外还是促热裂的元素，但由于含镍低温钢中含碳量低， 硫、磷杂质控制的极其严格，焊接时热影响区基本上不会产生液化裂纹。焊接时应注意钢的脆性 倾向、含镍低温钢具有回火脆性倾向，焊后回火时要注意温度和冷速的控制 （二） 低温钢的焊接工艺特点 1. 严格控制线能量为避免焊缝金属及近缝区形成粗晶组织而降低低温韧性，要求采用小的焊接线能量。焊 接电流不宜过大，宜用快速多道焊以减轻焊道过热，并通过多层焊的重热作用细化晶粒。多道焊 时要控制层间温度不得过大。 2. 正确选择焊接材料1）铝镇静钢 焊接铝镇静钢时可选择成分与母材相同的低碳钢和 C-Mn 钢类焊条或含镍 0.5％～1．5％的低镍焊条，后者低温韧性更为可靠。 2）低温用低合金钢 焊接低温用低合金钢时，除要保证焊缝的低温韧性外还要保证焊缝 与母材等强。焊接材料中除了含有镍 1％～3％外，还含有钼 0.2％～0.5％，有时还含有少量 铬。 3）低镍钢 焊接低镍钢时所用焊条的含镍量应与母材相同或高于母材，但 Ni％不应过 高。焊态下焊缝中含镍量超过 2.5％就会出现粗大的板条状贝氏体或马氏体，使焊缝韧性 下降。焊后不再进行调质处理的低镍钢，焊缝金属含镍量应低于 2.5％。只有经过焊后调质处理，焊缝韧性才随含 Ni 量增加而增加。焊缝除了尽量降低碳及硫、磷、氧的含量外还 应对硅、锰的含量加以控制。可以来用手工焊、熔化极气体保护焊及埋弧焊进行焊接。 4）9Ni 钢 含镍高的 9Ni 钢具有非常优良的低温韧性。但 9Ni 钢如果采用成分相近的焊 接材料，所获得的焊缝低温韧性明显低于母材。为保证焊缝具有与母材相适应的低温韧性，在生 产中都采用了奥氏体焊接材料，按含镍量可以分为三类：含镍在 60％以上的 Ni-CrM。系合金、镍约 40％的 Fe-Ni-Cr 系合金、含 13Ni-16Cr-Mn-W 的奥氏体不锈钢。 当采用奥氏体材料焊接时，9Ni 钢焊缝中的热裂纹是一个普遍问题。这是因为 9Ni 钢的 线膨胀系数较大，焊接时会产生较大的收缩应力，加上镍与铁会形成低熔共晶，因而焊缝中 镍含量越高热裂纹倾向越大。裂纹往往出现在焊缝的起弧和收弧处，特别是多层焊时在根部 和前几道焊缝中由于拘束应力较大，弧坑裂纹很难避免。因此焊接时要注意填满弧坑，尽量 避免弧坑裂纹的发生。如果无法消除弧坑裂纹，可采用砂轮打磨的方法加以去除。 T91 钢(SA213-T91)焊接工艺研究 摘要：通过对 T91 钢多种焊接方法试验研究，采用药芯焊丝打底实芯焊丝填充、盖面的钨极氩 弧焊工艺和相应的热处理工艺有效地解决了炉内管焊接充氩保护的困难， 适应现场施工条件， 获 得综合性能良好的焊接接头。 关键词：T91 钢;焊接;热处理;力学性能 一、前言 T91 钢（SA213-T91）作为大型发电锅炉过热器、再热器的新型钢种，日趋成熟，目前被各国 广泛采用。近年来，我国随着国外机组的引进，带动了原有锅炉用钢的替代步伐。为找出一个更 适合现场应用的合理工艺，以指导焊工培训和规范现场施焊，我们进行了 T91 钢（SA213-T9 1）焊接工艺的研究。 我们通过十四套焊接工艺设计方案的试验对比， 筛选出了以药芯焊丝作为打底材料， 实芯焊丝作 为填充及盖面材料的氩弧焊焊接工艺，表现了很强的实用性，较好的性能指标。 二、试验研究的技术指标和标准 T91 钢基本化学成分如表 1,性能基本要求如表 2。 表1 T91 钢化学成分（%）(GB5310-95) C Si Mn P S Cr Mo Ni Nb V AL N 0.08～0.12 0.20～0.50 0.30～0.60 ≤0.02 ≤0.01 8.0～9.50 0.85～1.05 ≤0.40 0. 06～0.10 0.18～0.25 ≤0.04 0.03～0.07 表2 HB ≥585 ≥415 ≥20 ≥50 ≥68 ≤250 三、设计方案 T91 钢性能指标(来自 T91/P91 钢管焊接工艺暂行规定)抗拉强度（Mpa） 屈服强度（Mpa） 延伸率（%） 弯曲角（° 冲击韧性（J/cm2） 硬度 ）本次试验研究，我们根据焊接材料、焊接方法、热处理方 式、热处理时间的不同组合方式进行了 14 种组合试验见表 3，焊接热处理规范曲线见图 1。 表3 焊材、焊接方法、热处理方式组合方案 式 热 处 理时间（h） 内壁保护方式 序号 材料组合 焊接方法 焊接位置 层次 热处理方1 药芯焊丝打底药芯焊丝盖面 Ws 5G 2 箱式炉 1 熔渣 2 药芯焊丝打底实芯焊丝盖面 Ws 5G 2 箱式炉 1 熔渣 3 药芯焊丝打底电焊条盖面 Ws/Ds 5G 2 箱式炉 1 熔渣 4 实芯焊丝打底实芯焊丝盖面 Ws 5G 2 箱式炉 1 充氩 5 实芯焊丝打底电焊条盖面 Ws/Ds 5G 2 箱式炉 1 充氩 6 药芯焊丝打底实芯焊丝填充、盖面 Ws 2G 3 火焰 0.5 熔渣 7 药芯焊丝打底实芯焊丝盖面 Ws 5G 2 火焰 0.5 熔渣 8 药芯焊丝打底实芯焊丝盖面 Ws 2G 2 火焰 0.5 熔渣 9 药芯焊丝打底实芯焊丝填充、盖面 Ws 5G 3 火焰 0.5 熔渣 10 药芯焊丝打底实芯焊丝填充、盖面 Ws 5G 3 远红外 1 熔渣 11 药芯焊丝打底实芯焊丝填充、盖面 Ws 5G 3 远红外 2 熔渣 12 药芯焊丝打底电焊条填充、盖面 Ws/Ds 5G 3 远红外 2 熔渣 13 药芯焊丝打底实芯焊丝填充、盖面 Ws 5G 3 远红外 4 熔渣 14 药芯焊丝打底实芯焊丝填充、盖面 Ws 5G 3 远红外 4 熔渣图1 四、焊前准备焊接热处理规范曲线1. 试验所用 T91 钢材、药芯焊丝及实芯焊丝化学成分复验。T91 钢材、药芯焊丝及实芯焊丝化 学成分复验见表 4 表4 T91 钢材、药芯焊丝及实芯焊丝化学成分复验 钢材或焊材型（牌）号、规格 C Ni Si Mn P S Mo Cr V T91φ42×6 0.08 / 0.30 0.41 0.017 0.004 1.02 8.36 0.78 TGS-9cbφ2.4 0.08 0.74 0.13 1.01 0.007 0.007 0.88 9.06 0.18 YR91Wφ2.5 0.08 0.81 0.52 0.575 0.017 0.012 1.05 9.50 0.258 注：⑴T91 钢复验由河北省冶金研究所试验并出具报告 ⑵YR91W 焊丝化学成分数据由焊丝生产单位,河北省电力试验研究所提供。 ⑶TGS-9cb 焊丝化学成分生产厂家材质单提供。2．了解药芯焊丝力学性能： 药芯焊丝力学性能见表 5 表5 药芯焊丝力学性能指标(760℃×2 小时) 试验项目 σs(Mpa) σb(Mpa) δ5(%) 保 证 值 ≥415 ≥585 ≥17 注：本表数据由原生产厂材质证明提供。 3．焊接操作人员： 由持证合格焊工施焊，为减少焊接过程中人为因素影响，所有试件均由一人施焊，焊接过程严格 执行焊接规范参数,由专人进行全过程记录。 4.电焊机及工器具： 电焊机采用性能稳定,工艺性能良好的逆变焊机，工器具合格。见表 6。 表 6 电焊机及工器具表 焊机型号 焊枪型号 流量计型号 IGBT-ZX7-500 QQ-85/150 L-30 5.焊接测量仪器： 焊接测量仪器经检查合格。见表 7 表7 名 焊接测量仪器 称 型 号 功 能焊接参数记录仪 MHJ 记录焊接参数 红外测温仪 ST80 测量予热温度、层间温度 秒 表 E7-2 手工计时 温湿度表 JWS-A1 环境测量 6.试件规格及坡口尺寸：图 2 使用药芯焊丝、实芯焊丝打底试件坡口尺寸 ⑴试件坡口尺寸见（图 2） ⑵试件规格：φ42×6×100 ⑶试件坡口角度： 实芯焊丝 30° ±0.5 ⑷试件清理：试件坡口清洁无污物，露出金属光泽，内外壁 10-20mm 范围内磨光机打磨铁锈、污物，露出金属光泽。 ⑸试件对口间隙：药芯焊丝施焊时对口间隙 2.6～2.8mm 实芯焊丝施焊时，对口间隙 2.3～2.5mm。 药芯焊丝 27° ±0.5⑹所用焊丝使用前清除油锈、污物，露出金属光泽。 ⑺所用焊条使用前经 350℃恒温 2 小时烘干。 ⑻错边量：小于 0.5mm。 ⑼角变形：小于 2° 五、施焊过程 为保证施焊过程操作规范，数据准确，事先对所有焊接设备测量仪器进行调试、修验，焊工进行 模拟练习，制作焊接记录表，进行人员分工，焊接人员、测试人员、记录人员，辅助人员，各负 其责，互相配合，保证施焊过程记录准确、完整。 六、试验项目 根据 SD 340-89《焊接工艺评定规程》的要求及试验设计方案的内容，试验项目及对比内容见 表 8、表 9。 表8 试验项目 接头型式 外观检查 无损探伤 断口检验 机械性能 射线 拉伸 面弯 背弯 冲击 硬度 对接 要求 要求 要求 要求 要求 要求 要求 要求 表9 项 对比项目及内容 目 试验及比较内容 焊接方法及材料组合 / 焊 接 工 艺 操作难易程度、焊工技术要求、辅助工艺 热 处 检 性 金 理 方式、适应性、操作难度、使用效果。 热 处理时间 比较效果 验 外观检查、X 光透照、断口检查 能 拉伸、冲击、弯曲、硬度 相 焊缝及热影响区组织 七、试验分析 1.焊接方法及材料组合分析 焊接方法及焊接材料的组合，是进行焊接工艺试验的主要内容，组合方案直接影响试验结果。具 体分析如下： （1）实芯焊丝打底，管内充氩解决焊缝内侧氧化问题的焊接工艺为国内大多数单位所选择。但 此方案施焊过程中，特别是电厂检修过程中，充氩工艺复杂，封堵困难，充氩量大，且质量难以 稳定，受环境制约较多，辅助工作量大。 （2）全药芯焊丝打底、填充、盖面，速度慢，层数多，清渣量大，易夹渣，效率低，操作技术 要求相对高。 （3）电焊盖面（包括实芯焊丝打底和药芯焊丝打底），盖面时需要倒换极性，打底层正接、电 焊条填充盖面须反接。检修现场狭窄，焊机难以在操作现场近前调整电流，倒换极性操作繁杂、 耗时、费力且小径管电焊条盖面操作困难，技术要求高，质量难以保证。 （4）药芯焊丝打底实芯焊丝盖面，既解决了充氩困难的问题，不用倒极性，底层清渣量较小， 比药芯焊丝填充快，操作较易的优点，质量稳定。 2.焊接工艺 焊接工艺是焊接技术的核心，焊接工艺的好坏直接影响焊接质量的优劣，焊接工艺参数见表 9 表9 焊接工艺参数 序号 材料组合 焊接电流(A) 焊接时间 层次 极性 辅助工艺 备注 1 药芯焊丝打底药芯焊丝盖面 86～90 13′20″～15′18″ 3 正接 清渣 3 次 焊接时间不包括 清渣2 药芯焊丝打底实芯焊丝盖面 86～9′20″～11′17″ 3 正接 清渣 1 次 焊接 时间不包括清渣 3 药芯焊丝打底电焊条盖面 85～′59″～7′21″ 3 正反 清渣 3 次 焊接时间不包 括清渣 4 实芯焊丝打底实芯焊丝盖面 100～104 8′36″～10′26″ 3 正接 充氩 5 实芯焊丝打底电焊条盖面 100～1′14″～6′47″ 3 正反 充氩清渣 3 次 焊接 时间不包括清渣 从焊接工艺讲，药芯焊丝打底实芯焊丝盖面,避免了繁杂的充氩过程,不用倒换极性,焊接时间居 中,线能量居中, 清渣次数少，辅助时间短。 3．热处理方式及时间 热处理是改善焊缝金属组织减少焊接残余应力改善焊接接头性能的重要手段， 是保证焊接质量的 必不可少的工艺过程。 采用处理方法见表 10 表 10 热处理方式设备名称 型号 加热方式 温度控制 保温控制 实用性 箱式电炉 RX-30-9 电阻 连续 自动 室内固定 远红外履带加热器 WKG-C 远红外电热 自控 自动 移动 火 焰 氧乙炔 火焰 人工 人工 移动 三种热处理方式比较： （1）火焰加热对于一些工艺要求不高的工件来讲不失为一灵活 方便，适应性好的方式，但对于高合金钢来讲，温度难以控制，受热温度不均匀，对热处理效果 不理想。 （2）箱式炉加热均匀，处理量大，但不适合现场应用，仅作为试验使用或试件热处理好。 （3）远红外加热器，适合现场使用，移动灵活方便，能自动控制记录热处理参数，为工作提供 可靠数据。 以药芯焊丝打底，实芯焊丝盖面，三种热处理方法冲击韧性及硬度值见表 11。 表 11 方 式 冲 击 值 akv(J/cm2) 保温(h) 硬度(HB) 1 2 3 4 焊缝 母材 箱式电炉 125.7 50 107.5 105 1 192 185 157 157 远红外履带加热器 205 65 120 185 4 / / / / 远红外履带加热器 257.5 267.5 240 248.7 2 215 239 199 174 远红外履带加热器 85 62.5 50 40 1 / / / / 火 焰 116.2 58.7 17.5 32.5 0.5 278 229 143 156 4．检验 焊接检验是检查焊工技术水平及焊口质量的重要工序，本 次试验的检验项目包括外观、 断口、 光无损探伤， X 各项检验结果均符合 SD 340-89 标准要求。 5．性能试验 经对焊接试样作拉伸试验全部断在母材,说明焊缝拉伸强度高于母材；弯曲试验全部合格，说明 焊缝韧性良好；金相组织正常，焊缝组织为回火马氏体；箱式炉及远红外履带式加热器热处理后 的焊接接头冲击值、硬度值符合标准，火焰热处理的硬度表现了不均匀性，差距较大，冲击值高 低差 6 倍以上，火焰热处理不可取。试验项目拉伸、弯曲、冲击、硬度等综合比较，采用药芯焊丝打底，实芯焊丝填充、盖面的焊接工艺是一种综合指标较好的焊接工艺方法。 八、结论 通过本试验研究并对试验结果比较证明： 1.药芯焊丝（YR91W）打底，实芯焊丝（TGS-9cb）填充盖面组合焊接工艺是先进的，此工艺 有着不可比拟的优越性和发展前景。 2.焊后热处理方式采用远红外履带式加热器，热处理时间 2 小时最好。 3.此工艺密切联系生产实际,适合检修现场。14Cr1MoR 新钢种的焊接试验研究 (中石油第二建设公司,甘肃兰州 摘 730060)要: 通过对新材料 14Cr1MoR 铬钼钢焊材和焊接工艺的试验,确定了合理的焊接工艺。关键词: 14Cr1MoR;焊材;焊接工艺;应用 1 引言 某石化公司新建 120 万吨/ 年延迟焦化装置的两台焦炭塔, 塔体尺寸为 φ8800 mm × 38767.4 mm,塔体材料主要为 14Cr1MoR 钢板。两台焦炭塔 24 小时循环运行,塔内介质为 焦炭、渣油以及硫化氢等,最高操作温度 495 ℃, 最低操作温度 450 ℃。以前很多炼厂在焦炭 塔制造中主体材料均采用耐热钢 15CrMoR,由于塔体不断经受冷热疲劳, 轴向和纵向温差引起 局部的塑性变形, 长期使用易造成塔体鼓胀。而 14Cr1MoR 钢在小于 600 ℃温度下有较好的 热强度及抗氧化抗氢、硫腐蚀性能。对 14Cr1MoR 钢板进行焊接工艺试验,以制定合理的焊接 工艺。 2.1 确定焊接方法及焊材 通过对 14Cr1MoR 钢板的化学成分以及主要力学性能指标进行分析及测试(结果分别见 表 1 与表 2) 。 为保证热膨胀系数、 焊缝金属成分和性能与母材相匹配,且具有必要的热强度性, 选定焊接用的电焊条牌号为 R307BL ,其化学成分及主要机械性能指标分别见表 3 与表 4。焊 接方法为焊条手工电弧焊。 根据焦炭塔实际厚度并按焊接工艺评定标准要求,选用厚度 δ= 20 mm 的 14Cr1MoR 钢板进行焊接试验。 2.2 焊接工艺参数的确定 由于该种材料的焊接工艺及焊接方法目前还没有公开的资料可供借鉴,因此,针对该种材料 的化学成分及力学性能按常规的焊接试验思路制定了主要控制点,即预热温度、层间温度、后热 温度、焊后热处理温度及输入线能量 5 个参数。参考已成熟的铬钼钢焊接工艺,选择预热温度为 160～200 ℃, 层间温度为 160～250 ℃,后热温度为 200～250 ℃,焊后热处理温度按焦炭 塔设计文件要求为:690 ℃±14 ℃×2 h 并缓慢冷却。试验结果: 100 % RT 探伤按 JB473 0 ―94 的Ⅱ级合格;主要力学性能指标:抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率均合格,焊 接试件母材区、热影响区的常温及 0 ℃冲击吸收功均合格,但焊缝区 3 个试样的 0 ℃冲击吸收 功及 2 个试样的常温冲击吸收功不合格(见表 5) 。该试验结果说明用常规的焊接方法焊接 14Cr1MoR 钢板,冲击韧性不能满足设计要求。出 现这种情况的原因是 14Cr1MoR 钢焊缝区在回火时,可能存在回火脆性倾向,因而随着温度的升 高,会使冲击韧性下降,甚至开裂。 基于这种考虑,重新制定工艺参数再次进行焊接试验。为了避开 Cr - Mo 钢 400～700 ℃ 的回火脆化敏感区,同时满足设计要求,选择焊后热处理温度 704 ℃,恒温 2 小时后缓慢冷却;仍 按设计要求选用牌号为 R307BL 的焊条进行焊接; 控制预热和层间温度不超过 250 ℃, 并控 制在 200～250 ℃之间; 通过控制焊接参数(电流、电压及焊接速度) 来控制焊接输入线能量, 同时采用多层多道焊、窄道焊及小幅摆动焊条(摆动参数为 0～8 mm) 进行焊接。 接头性能测试表明达到了预期的效果,冲击吸收功全部合格,满足设计要求,见表 6。对比两次焊接试验接头热影响区金相照片(如图 1 和图 2) ,表明冲击功偏低时(如图 2) ,金 相组织晶粒明显不均匀分布和变大。模拟实际焊接工况进行试验, 确定的焊接工艺参数(见表 7) 为: (1) 焊前需预热焊缝处及 两侧各 100 mm,预热温度为 200～250 ℃, 焊接过程中控制层间温度不超过 250 ℃; (2) 严格控制线能量,尽量采用小的线能量; (3) 焊接结束立即对试板采取 200～250 ℃后热处理, 时间 2 小时, 待后热处理缓慢冷却后, 再对试板进行焊后热处理, 热处理温度为 704 ℃,恒温 2 小时后缓慢冷却。 焊后按照 JB4730 ―94 对试板进行 100 %UT 探伤, 100 %RT 探伤, 均合 格。参照 JB4708 ―2000《钢制压力容器焊接工艺评定》及 GB/ T4338 ―1995《金属材料 高温拉伸试验》在试板上截取焊接接头试样进行力学性能试验及化学成分分析试验,见表 8。各 项技术指标均符合要求。3 结语 试验证明,选用此种焊接工艺及方法进行现场焦炭塔的焊接,能够完全满足设计要求的各项 技术指标和使用性能。评定合格的焊接工艺及方法, 为焊接同种钢材奠定了良好的基础。90 试述镁及镁合金的焊接性。 ⑴粗晶 镁的熔点仅为 651℃，导热快，焊接时要用大功率热源，所以焊缝及热影响区金属易产 生过热和晶粒长大。 ⑵氧化和蒸发 镁的氧化性极强，在焊接高温下，易形成氧化镁（MgO），MgO 熔点高达 250 0℃，且密度大（3.2g/cm3），在熔池中易形成细小片状的固态夹渣。在高温下，镁还容易和 空气中的氮化合成镁的氮化物，使接头性能变坏。 镁的沸点不高，仅为 1100℃，因此在电弧高温下很易蒸发。 ⑶热应力 镁及镁合金的线膨胀系数约为钢的 2 倍（铝的 1.2 倍），所以焊接时产生较大的热 应力，增加产生裂纹的倾向和加大焊件变形。 ⑷热裂纹 镁容易和一些合金元素如 Cu、Al、Ni 等形成低熔点共晶（如 Mg-Cu 共晶熔点为 4 80℃，Mg-Al 共晶熔点为 430℃，Mg-Ni 共晶熔点为 508℃）所以热裂纹倾向较大。 ⑸气孔 氢在镁中的溶解度随着温度的降低而急剧减少，因此焊缝中易产生气孔。 91 试述镁及镁合金的焊前准备工作。 ⑴选用焊丝 常用与母材化学成分相同的材料， 但在焊接镁-锰系合金 MB8 时， 为减少裂纹倾向， 应选用 MB3 焊丝。 焊丝在使用前，表面必须清理，清理方法有机械法及化学法两种：机械法是用刀具或刷子去除表 面氧化皮；化学法是将焊丝浸入到质量分数为 20%～25%的硝酸溶液中，浸蚀 2min，然后在 50～90℃的热水中进行冲洗，再干燥。清理后的焊丝最好能在当天用完。 ⑵清理工件表面 为了防止腐蚀，镁合金均需进行氧化处理，使其表面有一层铬酸盐填充的氧化 膜，这层氧化膜是焊接时的重大障碍，焊前必须彻底清除，清理方法有机械法和化学法两种。机 械法是用刮刀或 ф0.15～ф0.25mm 直径的不锈钢丝刷从正、反面将焊缝区 25～30mm 内杂 物及氧化膜除掉。板厚小于 1mm 时，焊口背面的氧化膜可不必清除，以防止产生烧穿、塌陷 等现象。化学法包括表面脱脂、碱浸蚀和进行中和处理等工序，见表 68。 表 68 焊件焊前的化学处理序 号工作内容槽液成分（g/L） 工作温度（℃） NaOH 10～25 40～60 60～90处理时间（min）1脱脂Na3PO45～15 将零件在槽液中抖动Na2SiO3 20 30 2 在流动热水中洗 3 在流动冷水中洗 50～90 室温 4～5 2～3对 MB8,70～80 4 碱腐蚀 NaOH 350～450 对 MB3,6065 5 在流动热水中洗 6 在流动冷水中洗 CrO3 7 在铬酸中和处理 SO4 8 在流动冷水中洗 9 在流动热水中洗 10 用干燥热风吹干 50～90 50～90 ＜0.4 150～250 室温 50～90 室温2～3 5～6 2～3 2～35～10 或将零件上的锈除尽为止 2～3 1～3 吹干为止92 试述镁及镁合金钨极氩弧焊的焊接工艺。 ⑴焊接电源 采用交流电源。 ⑵坡口形式及尺寸 见表 69。⑶焊接工艺参数 变形镁合金的手工钨极氩弧焊、 自动钨极氩弧焊的焊接工艺参数及铸造镁合金 的氩弧焊焊接工艺参数，分别见表 70、表 71、表 72。 表 70 变形镁合金的手工钨极氩弧焊工艺参数焊 钨极直径焊丝直径焊接电流喷嘴孔径氩气流量 接 接头形式 (mm) (mm) (A) (mm) (L/min) 层 数焊件厚 度 (mm)1～1.5 开 I 形坡口对接 1.5～3.0 同上 3～5 同上 6 18 12 20 V 形坡口对接 同上 同上 双 V 形坡口对接2 3 3～4 4 5 5 62 2～360～80 80～12010 10 12 14 16 18 1810～12 12～14 16～18 16～18 18～20 20～22 20～221 1 2 2 2 3 43～4 120～160 4 4 5 5 140～180 160～250 220～260 240～280表 71 变形镁合金的自动钨极氩弧焊工艺参数焊件厚 度 (mm) 接头形式 焊丝直 氩气流 焊接电 送丝速 焊接速 径 (mm) 量 (L/min) 流 (A) 75～110 150～ 2 3 5 6 10 12 开 I 形坡口对接开 I 形坡口对 接 开 I 形坡口对接 开 I 形坡口对接 V 形坡口对接 V 形坡口对接 2 3 3 4 4 4 8～10 12～14 16～18 18～20 20～22 22～25 180 220～ 250 250～ 280 280～ 320 300～ 340 50～60 22～24 45～55 19～21 80～90 18～20 70～80 13～15 80～90 11～12 90～100 9～11 度 (m/h) 度 (m/h) 备 注反面用垫板的单面单层 焊接表 72 铸造镁合金氩弧焊工艺参数焊件厚 焊接电流钨极直径喷嘴孔径焊丝直径Ar 氩气流量氩气压力 缺陷深度 度 (A) (mm) (mm) (mm) (L/min) (MPa) (mm)焊接层 数(mm) ＜5 60～100 2～3 3～4 8～10 8～10 3～5 3～5 7～9 7～9 0.2～0.3 0.2～0.3 5.1～10 ≤5 10.1～20 100～150 3～5 8～11 3～5 8～11 0.2～0.3 5.1～10 1～3 1 1～3 ≤5 ≤5 5.1～10 90～130 1 110.1～20 2～5 ≤5 5.1～10 20.1～30 120～180 4～6 9～13 5～6 10～13 0.2～0.3 10.1～20 2～5 20.1～30 3～8 ≤5 5.1～10 ＞30.1 150～250 5～6 10～14 5～6 10～15 1 1～3 1 1～30.2～0.3 10.1～20 2～5 20.1～30 3～8 ＞30 6 以上⑷施焊技术 板厚 5mm 以下时采用左焊法， 大于 5mm 时采用右焊法。 焊接水平位置对接焊 缝时，焊枪轴线与已焊过的焊缝成 70° ～90° 。焊枪与焊丝轴线所在的平面与焊件表面垂直，焊 丝应贴近焊件表面送进，焊丝与焊件间的夹角为 5° ～15° 。焊丝端部不得浸入熔池，防止在熔 池内残留氧化膜，焊丝应作前后不大的往复运动，不作横向摆动，这样可借助于焊丝端头对熔池 的搅拌作用，破坏熔池表面的氧化膜并便于控制熔池高度。 焊接时应尽量压低电弧（2mm 左右），以充分发挥电弧的阴极破碎作用，并使熔池受到搅拌便 于气体逸出熔池。焊接速度应尽可能地快些，以减少焊件过热，防止烧穿。 93 试述镁及镁合金气焊的焊接工艺。 镁及镁合金的气焊主要用于铸件的焊补。 ⑴气焊熔剂 采用以氟化物为主的熔剂， 其配方 （质量分数） 纯氟化锂 365、 为： 纯氟化钙 17%、 纯氟化钡 20%、纯氟化镁 18%、纯氟化钠 9%、水分不超过 1%、杂质不超过 1%。 也可采用DCJ401‖铝气焊熔剂，但对镁合金的腐蚀性较强，焊后应彻底清理、冲洗。⑵气焊的焊接工艺参数 镁合金气焊用焊接工艺参数见表 73。 表 73 镁合金气焊焊接工艺参数焊件壁 厚 （mm） 3～5 H01-6 ф5 焊距型号 焊丝尺寸（mm） 圆截面 方截面乙炔流量 （L/h）氧气压力 （MPa） 0.2～0.234×4 200～300 0.23～ 0.28 0.28～ 0.355～10 H01-12 ф5～ф6 6×6 300～600 10～20 H01-12 ф8 8×8 600～1200⑶预热 预热温度为 350～400℃，保温时间以铸件壁厚 25mm 为 1h 计算。 ⑷气焊火焰 采用中性焰的外焰进行焊接，不可将焰心接触熔化金属，焰心距离熔池为 3～5m m。 ⑸施焊技术 开始焊炬与铸件成 70° ～80° ，以便迅速加热焊补处，至表面熔化后再填丝。焊池 形成后，焊炬与铸件表面的倾角减小到 30° ～45° ，焊丝倾斜至 40～° ，以减少火焰加热金 45° 属的热量，加速焊丝的熔化，增快焊接速度。焊接过程中，用焊丝不断搅拌熔池，破坏熔池表面 的氧化膜，并将熔渣引出。焊接临近结束时，应加快焊速，并减小焊炬的倾斜角度。 41 试述 Ni9 低温用钢的焊接工艺。 Ni9 钢是低碳马氏体型低温用钢，其化学成分，见表 23。 表 23 Ni9 钢的化学成分（质量分数）温度等级 (℃) -196（%）CNiSiMnPS ≤0.0 4≤0.138.50～9.500.15～0.30≤0.90≤0.035Ni9 钢具有良好的低温韧性和焊接性，常用的焊接方法是手弧焊，其次是埋弧焊和钨极氩弧焊。 ⑴焊接材料 Ni9 低温钢常用的焊接材料有 Ni 的质量分数约 60%以上的 Inconel 型、Ni 的质 量分数约 40%的 FeNi 基型、 的质量分数为 13%的奥氏体不锈钢型和 Ni11%的铁素体型等， Ni 其中 Ni 基与 Fe-Ni 基的焊接材料低温韧性好，线膨胀系数与 Ni9 钢相近，但成本高、屈服点偏 低。Ni 的质量分数为 13%-Cr16%型焊接材料的成本低、屈服点高，但低温韧性稍差，线膨胀 系数与 Ni9 钢有很大差异。Ni9 钢手弧焊用焊接材料为 Ni60Cr15Mo、Ni55Cr22Mo9、Ni67Cr16Mo3、Cr15Ni70Mn4 Mo4Nb；埋弧焊用焊接材料为 Ni67Cr16Mn3Ti、Ni58Cr22Mo9W；钨极氩弧焊用焊接材料 为 Ni11、Ni70Mo18CrW。 ⑵焊接工艺 焊前一般不预热，当板厚超过 50mm 时可预热 50℃，冷变形超过 3%时应进行 退火处理，退火 火为 550～558℃。焊接线能量应控制在 45kJ/cm 以下，一般常用 7～35kJ /cm。 手弧焊时焊条直径不超过 4mm。 当采用有弧坑裂纹倾向的焊条焊接 Ni9 钢时， 打底焊应采用穿 透法焊接，把弧坑尽可能留在背面，以便清根时能把弧坑裂纹消除掉。 埋弧焊时焊丝直径不超过 3.2mm。 42 试述 0Cr21Ni6Mn9 超低温无磁钢的焊接工艺。㈠0Cr21Ni16Mn9N 钢是奥氏体型超低温用钢，其化学成分，见表 24。 表 24 0Cr21Ni16Mn9N 钢的化学成分（质量分数） （%）C ≤0.0 8 Si Mn Ni Cr N S P ≤0.0 3≤1.08.0～10.05.50～8.019.50～21.500.15～0.30≤0.03㈠此钢由中国科学院金属研究所研制成,目前尚未列入国标中。 0Cr21Ni16Mn9N 钢焊接时的主要问题是防止出现热裂纹、降低低温韧性和预防碳化物析出。 为此，焊缝中应有一定量的铁素体，以防产生热裂纹，但铁素体的存在又会使低温韧性变坏，磁 性增高，目前使用的 0Cr21Ni16Mn9N 钢中，焊接时仅在熔合区出现少量铁素体，对低温韧性 和磁性影响不大。 0Cr21Ni16Mn9N 钢在 650～750℃回火时，或被加热到该温度范围的焊接热影响区会沿晶界 析出大量碳化物 Cr23C6，导致脆性，所以焊接时必须严格控制焊接线能量和层间温度，不能预 热和后热，必要时还可采取强迫冷却的措施以防止析出碳化物。 目前，0Cr21Ni16Mn9N 钢的焊接仅限于钨极氩弧焊和真空电子束焊，钨极氩弧焊时采用的填 充焊丝化学成分，见表 25。 表 25 填充焊丝的化学成分（质量分数）（%）C ≤0.0 4 Si Mn Ni Cr N S P ≤0.0 2≤0.058.0～10.013.0～16.019. 0～22.00.15～0.20≤0.02焊接根部第一层焊缝时，必须用氩气保护背面，层间温度要控制在 100℃以下，背面只能用砂 轮打磨清根，不能用碳弧气刨清根，以免渗碳。43 试述 15Mn26Al4 超低温用钢的焊接工艺。 15Mn26Al4 钢是为了节约 Ni、 而用 Mn、 代替的奥氏体超低温用钢， Cr Al 工作温度为-253℃， 其化学成分见表 26。 表 26 15Mn26Al4 钢的化学成分（质量分数）（%）C 0.13～ 0.19 Mn Al Si S P ≤0.03 524.5～27.03.80～4.70≤0.6≤0.035焊接 15Mn26Al4 钢的主要问题是： ⑴铝的过渡系数低 铝是一种活泼元素，焊接时特别容易被烧损，过渡系数均小于 50%，因此 要适当提高焊接材料中铝的含量， 但铝是铁素体形成元素， 含量过高会出现奥氏体加铁素体的双 相组织，给焊丝的冷、热加工带来极大的困难，通常用铬、钼来部分代替铝。 ⑵焊缝中的气孔 铝的强烈还原作用增加了焊缝产生气孔的倾向。 ⑶焊缝中的热裂纹 15Mn26Al4 钢焊接时有一定的热裂倾向，在焊缝中有少量铁素体存在时， 有助于消除热裂纹。 15Mn26Al4 钢焊接时常用的焊接方法是手弧焊、钨极氩弧焊和埋弧焊，焊接材料见表 27。 表 27 15Mn26Al4 钢用焊接材料焊接 焊接材料 方法 C 0.13～ 0.19 ≤2.0 25.0～ 29.0 手 弧 焊 15Mn26Al3Cr 0.13～ 0.19 15Mn26Al3Mo E2-26-21 ≤2.0 25.0～ ≤0.02 ≤0.025 29.0 __ 1.0～ 2.0 2.5～ 3.5 __ ≤0.02 ≤0.025 1.50～ 2.50 ― Si Mn 化学成分（质量分数） （%） S P Cr Mo Al 2.5～ 3.5 Ni __≤0.20 ≤0.70 钨极氩 弧焊 0.13～ 0.19≤6.0 ≤0.025≤0.030 24.5～ 27.024.0～ 28.0―__17.0～ 21.015Mn26Al4≤0.6≤0.02 ≤0.025――3.8～ 4.7―埋 弧焊丝 12Mn27Al6 焊剂（%）≤0.15≤0.626.0～ 28.5≤0.03 ≤0.03――――Ca09～15, CaF245～55, Al2O320～28, ZrO22～4 SiO2≤5, Mn1～2, S≤0.02, P≤0.05焊焊接工艺参数： 手弧焊焊条 ф4.0mmI120mm～140A；ф3.2mmI80mm～110A 埋弧焊焊丝 ф4.0mmI450mm～550A；U32～35V，u28～35m/h 44 试述 Ni18 马氏体时效钢的焊接工艺。 Ni18 是马氏体时效超高强钢，当含镍量大于 6%时，高温奥氏体冷却至室温时将转变为马氏体 组织，再加热至 500℃，该马氏体组织仍保持稳定，因此有可能进行时效强化。Ni18 马氏体时 效钢的优异性能是具有高的屈服点和断裂韧性以及良好的工艺性能，其化学成分，见表 28。 表 28 Ni18 钢的化学成分（质量分数）C 0.01～ 0.027 Ni 17.33～ 18.23 Mn 0.034～ 0.05 Si ＜ 0.05 Co 7.56～ 8.11（%）Mo 4.73～ 5.10 Ti 0.45～ 0.55 Al 0.045～ 0.14 S 0.005～ 0.008 P 0.005～ 0.007焊接 Ni18 钢的主要问题是： ⑴焊接热影响区的软化 Ni18 钢焊接热影响区被加热到 800℃以上的区段， 完全转变为奥氏体， 冷却时转变为粗大的马氏体，性软、硬度低，需经再时效后，才能恢复其硬度。 ⑵焊缝金属的强度和韧性下降 焊缝中的钛、钼会引起严重偏析，形成逆转奥氏体，使焊缝金属 的强度和韧性均下降。 ⑶热裂纹倾向 由于钢中含锰量少，对硫很敏感，因此焊缝有一定的热裂倾向。钛的硫化物 Ti S 在焊接加热时被液化，冷却过程中在热影响区会形成液化裂纹。 ⑷应力腐蚀 Ni18 钢在 ℃时会产生一种虽不影响韧性， 但对应力腐蚀非常敏感的 热脆性。 Ni18 钢焊接用的焊丝化学成分，见表 29。 表 29 Ni18 钢焊接用焊丝的化学成分（质量分数） （%）焊接层 次TiMo CoAlCSiMnNiPSN打底层 0.384.878.08＜0.020.014＜0.05 痕迹 18.12＜0..0066填充层 0.304.508.06 0.11 0.01 ＜0.050..005 0.006＜ 0.005由于奥氏体向马氏体转变时的温度为 155～100