低合金高强钢的焊接裂纹分析

1、PAGE PAGE 19一 绪 论1.1 焊接结构现状及发展趋势目前，焊接结构在许多行业和领域，如汽车制造、石油化工、压力容器、矿山机械、船舶制造、起重设备、航空航天、建筑结构、核动力设备等得到广泛应用。所谓的焊接结构就是以金属材料的板材，型材，铸件以及锻件为基本元件，用焊接连接起来的金属结构。近年来，在工业发达的国家，焊接结构的用钢量已占工业总用钢量的50左右，焊接结构的产量及用钢量占工业总用钢量的比例已经成为一个国家工业发展水平的重要标志。中国早在2004年时，焊接结构的用钢量已经突破了1亿吨，成为世界最大的焊接制造国。目前，在我国许多行业的制造工厂，如造船厂、锅炉厂、车辆厂、矿山机械厂、

2、石化机械厂、起重机厂等都建有专门的焊接生产车间，负责本企业有关焊接结构的制造工作。自改革开放以来，我国利用焊接技术完成了许多具有标志性的重大工程，如长江三峡水电站、南水北调工程、西气东输管道工程等，在国民经济建设中发挥着不可替代的重要作用。随着焊接技术向机械化，自动化方面的发展。一方面，将大大减轻工作者的劳动强度，同时改善劳动环境，提高了生产效率。另一方面，使焊接结构自身的很多优点将更加突出，进一步保证了焊接质量，提高了产品的安全性。所以焊接结构的应用领域和范围将日益扩大。1.2 焊接结构的优点焊节结构之所以得到如此广泛的应用，是因为用焊接方法制造的金属结构与其他方法比有一系列的优点。1）节省

3、金属材料。2）生产周期短。3）通过焊接，可以很方便地实现多种不同形状和不同厚度的钢板（或其他金属材料）的连接，甚至可以将不同种类的金属材料连接起来。4）焊接结构的刚性大，质量轻。5）焊接结构生产一般不需要大型和贵重的机器设备。6）有些结构，利用焊接结构比轧制更方便和经济。7）焊接准备工作简单。8）焊接接头强度高。9）焊接结构设计的灵活性大。10）焊接接头密封性好。11）最适于制作大型或重型的，结构简单而且是单件小批量生产的产品结构。12）容易实现自动化生产。13）成品率高。1.3 焊接结构的不足焊接结构的不足，集中表现在以下几个方面：1）很多材料由于焊接工艺性差，不适宜制造焊接结构。2）焊接结

4、构具有较大的性能不均匀性。3）焊接结构具有较大的焊接变形和应力集中。4）焊接结构的整体刚度大。据统计，焊接结构所发生的各种事故中，除少数是由设计不当和产品运行不规范而造成的之外，绝大多数是由焊接裂纹而引起的断裂。可见，裂纹是焊接结构发生破坏的主要原因。焊接裂纹是指在焊接应力及其它致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。它具有尖锐的缺口和大的长宽比的特征。焊接裂纹是焊接生产中比较常见而且危害性十分严重的焊接缺陷，它不仅会造成废品，而且可能酿成灾难性事故。尤其压力容器的破坏事故常常会造成巨大的损失。如1944年10月美国俄亥俄州的煤气公司液化天然气

5、贮罐发生连锁式爆炸，造成大火，死亡达133人，经济损失680万美元。1971年西班牙马德里一台5000立方米的煤气罐发生爆炸而死伤15人。我国近年来也发生过一些压力容器焊接结构的断裂事故，如1979年10月吉林液化石油气厂发生的球罐爆炸事故造成很大的损失。由此可见，裂纹是危害最严重的焊接缺陷。这主要是因为裂纹两端的缺口效应造成了严重的应力集中，很容易扩展而形成宏观开裂或整体断裂。因此，在焊接生产中，裂纹一般是不允许存在的。对焊接裂纹的研究，也就成为国内外焊接工作者关注的课题。1.4 缺陷实例本次研究的课题是液化石油气贮罐壳体与接管焊缝裂纹分析。已知：1、筒体材料为16MnR2、筒体内径3000

6、mm，筒体壁厚20mm, 封头壁厚22mm3、设计压力1.8MPa，工作温度19504、介质为液化石油气筒体及封头接管形式图1-1所示：图1-1 焊接接头二 液化石油气贮罐壳体与接管焊缝裂纹分析2.1 16MnR简介16MnR是压力容器用低合金钢，应用较广。其化学成分表2-1中介绍表2-1 16MnR的化学成分钢号CSiMnPS16MnR0.200.200.601.201.600.0350.035这种钢在供货不同厚度的材料时，力学性能是不同的，对于2022mm厚度的力学性能在表2-2表2-2 2022mm厚度的力学性能钢号板厚/mm状态拉伸性能弯曲180冲击性能S温度冲击功AKVJ16MnR1

7、725热轧或正火32549063520d=3a室温27（横向）这类钢一般属于热轧钢或正火钢，含碳量较低，并含有一定的锰，Mn/S比值一般可以达到防止结晶裂纹的要求。只要C、S、P的含量不超标和不产生局部区域偏析，同时，对焊缝金属中的C、S、P 进行严格控制，一般不存在热裂纹问题。但是，由于钢中加入了一定量合金元素，钢的淬硬性增加，存在冷裂纹问题。同时，由于此焊件的焊接接头是角接接头，所以在焊接热影响区或远离热影响区的母材上易产生层状撕裂，而有些则是在焊趾或焊根处由冷裂纹引发而形成。2.2 该构件产生冷裂纹的原因冷裂纹是指焊接接头冷却到较低温度下（对于钢来说在Ms温度以下）时产生的裂纹。在由于焊

8、接裂纹所引发的事故中，由冷裂纹造成的事故约占90。大量研究结果发现，冷裂纹多产生于有淬硬倾向的低合金高强度钢和中、高碳钢的焊接接头。裂纹大多在热影响区，通常发源于熔合区，有时也出现在高强度钢和钛合金的焊缝中。冷裂纹形成的温度大体在100100之间，具体温度随母材与焊接条件不同而异。宏观上冷裂纹的断口具有脆性断裂的特征，表面有金属光泽，呈人字形态发展。从微观上看，裂纹多起源于粗大奥氏体晶粒的晶界交错处。与热裂纹单一的晶界断裂不同，冷裂纹可以沿晶界扩展，也可以穿晶扩展，常常是晶间与晶内断裂的混合。冷裂纹有些出现在焊接过程中，但较多的是在焊后延续一段时间才产生的。延迟的时间可能是几小时，几天或十几天

9、。一般把有延迟现象的裂纹叫做延迟裂纹。现将冷裂纹的基本特征及产生范围列于表2-3。表2-3 冷裂纹的基本特征及产生范围裂纹名称产生的位置敏感的温度范围裂纹走向产生范围冷裂纹延迟裂纹热影响区，少量在焊后在Ms点以下，发生在焊后放置一段时间后沿晶或穿晶中、高碳钢，低、中合金钢淬硬脆化裂纹热影响区，少量在焊缝Ms点附近马氏体不锈钢低塑性脆化裂纹热影响区及焊缝在400以下铸铁、堆焊硬质合金另外，根据其分布特点，冷裂纹可归纳为四种类型，即焊道下裂纹、焊趾裂纹、焊根裂纹和横向裂纹。16MnR在焊接时产生冷裂纹的原因主要是由于扩散氢、钢种本身的淬硬倾向及焊接接头所承受的拘束应力三者共同作用的结果。（1）扩散

10、氢的影响 实验证明，随着焊缝中扩散氢含量的增加，冷裂纹率提高。例如，用含有较多有机物的焊条（如氧化钛纤维素型）进行焊接，出现了大量的焊道下裂纹；而用低氢型焊条进行焊接时，则未出现或很少出现焊道下裂纹。在电弧气氛中加入不同量的氢试焊的结果表明，焊道下裂纹率随着加氢量的增加而上升。近年来，一些学者在显微镜下观察弯曲试件的断裂情况是时，还观察到在裂纹尖端附近有氢气泡析出。扩散氢的含量还影响延迟裂纹延迟时间的长短，扩散氢含量越高，延时越短。氢是呈原子状态溶解在液体金属中的，在连续冷却金属凝固和发生固态相变时溶解度将发生突变（如图21A所示）。氢在相中的溶解度大大高于在相中的溶解度。在快冷时，就来不及在

11、转变时析出，而以过饱和溶解的形式存在于相中。由于氢的扩散能力很强，随着时间的延长过饱和的氢将不断扩散，其中一部分扩散到金属外部，另一部分则在金属内部迁移。氢在不同的晶格结构中扩散能力不同，在相中的扩散能力比在相中高（图2-1B）。因此，在发生转变时氢的溶解度突降，而扩散能力突升，过多的氢必然通过熔合线向尚未转变的热影响区扩散。氢扩散到母材后，由于相中溶解大而扩散速度低，在快冷时就不可能继续向母材内部扩散，而聚集在熔合线附近形成高氢带。在母材也发生了相变后，氢就以过饱和的形式残留于马氏体（或贝氏体）中，并扩散到应力集中或晶格缺陷处结合成分子，形成了较高的局部应力。加上热应力、组织应力的共同作用，

12、就可能造成开裂。当热影响区氢的浓度足够高时，还将使马氏体进一步脆化，而产生焊道下裂纹。（2）拘束应力的影响 焊接接头的拘束应力包括接头在焊接过程中因加热不均匀所承受的热应力、相变应力、结构自身几何因素所决定的内应力。一般它与氢的共同作用会使焊缝的冷裂纹产生延时现象。事实证实，冷裂纹的延时现象与充氢钢定载拉伸时所表现出的延迟开裂特征一致，因而推断二者有共同的内在规律。充氢钢定载拉伸时，当充氢量一定时，在一定的应力作用下经过潜伏期裂纹开始发生，在经过一定的扩展时间后最终断裂。应力不同潜伏期与扩散期相应变化，应力越大，延时越短。若应力达到一定（lc）时立即断裂，没有延时现象；当应力低于一定值时，延时

13、无限延长，不发生开裂。氢致延时裂纹的特征与上述规律相同，其中潜伏期是裂纹形成的孕育阶段，实际上是逐渐向开裂部位扩展、集中、结合成分子并形成一定压力的过程。开始时氢的分布相对比较均匀，在热应力和相变应力作用下金属中出现一些微观缺陷氢开始向缺陷前沿高应力部位迁移。焊缝中氢的平均浓度越高，则迁移的氢数量越多，迁移的速度也越高。当氢聚集到发生裂纹所需要的临界浓度时，便开始产生微裂。由于裂纹尖端的应力集中，促使氢进一步向尖端高应力区扩散，裂纹扩展。氢的扩散、聚集并达到临界浓度都需要时间，这就形成了裂纹的延时特性。（3）钢材淬硬倾向的作用 在快冷时，16MnR钢在铁素体析出后，余下的奥氏体就有可能转变成高

14、碳马氏体或贝氏体。马氏体是典型的淬硬组织，这是由于间隙原子碳的过饱和，使铁原子偏离平衡位置，晶格发生畸变所致。特别是在焊接条件下，近缝区的加热温度高达13501400，使奥氏体晶粒严重长大；当快速冷却时，粗大的奥氏体将转变成粗大的马氏体。脆硬的马氏体在断裂时所需的能量较低。因此，焊接接头中有马氏体存在时，裂纹易于形成与扩展。钢材的淬硬倾向越大，热影响区或焊缝冷却后得到的脆硬组织马氏体越多，对冷裂纹就越敏感。马氏体对冷裂纹的影响除了其本身的脆性外，还与不平衡结晶所造成的较多晶格缺陷有关。这些缺陷在应力作用下会迁移、集中，而形成裂源。裂源数量增多，扩展所需能量又低，必然使冷裂纹敏感性明显增大。上述

15、三个要素的作用是相互联系，相互制约的，不同条件下起主要作用的因素不同。如当扩散氢含量较高时，即使马氏体的数量或拘束应力比较小，也有可能开裂（如焊道下裂纹）。而当材料的碳当量较高而在接头中形成较多的针状马氏体时，即使扩散氢很少甚至没有，也会产生裂纹。2.3 该构件产生层状撕裂的原因层状撕裂是指焊接时，在焊件构件中沿钢板轧层形成的呈阶梯状的一种裂纹。层状撕裂多发生在轧制厚板的角接头、T形接头或十字接头的热影响区，以及其附近的母材中，有时亦见于厚板对接接头。开裂沿母材轧制方向平行于钢板表面扩展为裂纹平台，平台之间由与板面垂直的剪切壁链接而成阶梯型。层状撕裂产生的位置在焊接热影响区或远离热影响区的母材

16、，有些在焊趾或焊根处由冷裂纹诱发而形成。其中工程中最常见的是热影响区的层状撕裂。层状撕裂一般出现在钢板内部不容易发现，而且即使发现了修复也十分困难，因而一旦产生就会造成严重的损失。层状撕裂属于低温开裂，但与冷裂纹有实质上的不同。它的产生与钢材的强度级别并无直接关系。无论是在哪个位置产生的层状撕裂，在裂纹平台部位常发现不同种类的夹杂物（硫化物、氧化物和硅酸盐等），说明层状撕裂的根本原因是钢中存在夹杂物。16MnR是热轧钢，钢在轧制过程中夹杂物被轧成片状，平行于钢板表面沿轧制方向分布。这种片状夹杂物的存在，大大削弱了钢板在厚度方向（Z向）的力学性能，特别是断面收缩率（z）大大降低。液化石油气贮罐壳

17、体与接管之间的焊接接头是角接头，在焊接是接头的拘束条件以及沿板厚方向存在温差，使焊缝收缩时会在母材厚度方向产生很大的拉伸应力和应变，同时还有工作载荷形成的应力与之相加，它们就形成了层状撕裂形成的力学条件。当应变超过了金属在Z向的变形能力时，夹杂物与金属之间就会分离而形成微裂，应力继续作用，裂纹尖端沿夹杂物所在平面扩展，形成所谓的平台。当平台多出产生时，相邻平台之间由于不再一个平面上而因工作载荷发生切应力，形成所谓的“剪切壁”。“剪切壁”将不同平面上的平台连接起来，构成了层状撕裂特有的阶梯型外观。可以认为层状撕裂是由片状夹杂物、Z向拘束应力及母材Z向力学性能下降等因素综合作用的结果。由此可知角接

18、接头易形成层状撕裂。2.4介质和结构对裂纹产生的影响高应力和介质中含有大量的H2S、H2O其中高应力包括：罐体运行中的工作应力和罐体焊接结构的残余应力。裂纹的产生，首先具有了由于H2S、H2O所创造的【H】源，在罐体内表面产生腐蚀坑与氢致脆化层，而后，随着蚀坑的加深及脆化层厚度的增加，在应力的共同的作用下，蚀坑底部和边缘将首先形成微裂纹，在裂纹前端将形成应力集中，在应力诱导下，氢将向裂纹前端的应力集中区扩散浓集，当此部位氢的浓度达到临界值时，在应力的作用下，就会发生启裂和微裂的相应扩展。其后，氢又不断向新的高应力集中区扩散，这种过程可周而复始断续进行，直至形成不连续的平行于焊缝的纵向宏观裂纹。

19、同时，在纵向应力的作用下，产生“剪切壁”裂纹，使不连续的裂纹相连接，从而形成表面层状撕裂状态。另外，在裂纹向纵向扩展的同时，伸向母材厚度方向的裂纹尖端在应力集中、电化学腐蚀的共同作用下，不断向母材厚度方向扩展延伸。这一开裂过程可以认为是以应力腐蚀特征开裂。三 对16MnR的焊接性分析总体来说，16MnR钢的焊接性是很好的，但是由于它是高强度的，其强度越高，越易产生淬硬相，从而影响其焊接性。在焊接时，主要会出现以下几方面问题： 3.1粗晶区脆化1）产生部位热影响区中被加热到1100 以上直至熔点以下的区域，即焊接热影响区的过热区。2）产生原因16MnR在焊接时，采用了过大的焊接线能量焊接，粗晶区

20、将因晶粒长大或出现魏氏组织等而降低韧性；线能量过小时焊接，会因为粗晶区组织中马氏体比例的增大，降低了韧性。3）防止措施在焊接时，选用适当的线能量。3.2热应变脆化1）产生部位焊接接头熔合区及最高加热温度低于Ac1的亚临界热影响区。2）产生原因16MnR属于C-Mn系的低合金钢，这类钢自由氮含量较高，一般认为热应变脆化现象是由于氮、碳原子聚集在位错周围，对位错造成钉轧作用引起的。一般易于在200-400最高加热温度范围的亚临界热影响区产生。3）防止措施加入能形成N化物的元素，退火处理，16MnR经6001h退火处理后，脆性转变温度大幅提高。3.3裂纹1）冷裂纹正火钢由于含有少量的合金元素较多，淬

21、硬倾向有所增加。强度级别及碳当量较低的正火钢，冷裂倾向还不大，但随正火钢碳当量及板厚的增加，其淬硬倾向也随之增大。采取控制线能量，降低含氢量、预热和及时后热等措施可以防止冷裂纹的产生。2）热裂纹正火钢焊接时热裂倾向一般比较小，但有时会在焊缝中出现热裂纹，这与正火钢C、S、P等有害元素含量偏多有关。减小母材在焊缝中的熔合比，增大焊缝形状系数（即焊缝宽度与厚度之比），有利于防止焊缝金属的热裂纹。3）层状撕裂具有角接头或丁字接头的厚板焊接结构，在钢材厚度方向承受较大的拉伸应力时，可能沿钢材轧制方向发生阶梯状撕裂，合理选择层状撕裂敏感性小的钢材，改善接头形式以减轻钢板Z向所承受的应力应变，在满足客户使

22、用要求的前提下，选用强度较低焊接材料或预堆焊低强焊缝；采用预热及降氢的措施，都有利于防止层状撕裂。四 焊接工艺的拟定说明对于0.245kgfmm2 (440Nmm2)的低合金高强钢，其热影响区容易出现硬而脆的马氏体组织，硬度明显增加，塑性、韧性降低，抗应力腐蚀性能恶化，冷裂纹倾向较大。因此，对每种钢必须制定具体的焊接工艺，这里就施工注意要点作介绍如下：4.1选用焊材时应按照等强度原则 一般选用强度相当的焊材，但为了防止冷裂纹和热影响区脆化，从提高接头塑性和韧性的目的出发，有时也选择强度略低于母材的焊材，称为低匹配。尽量采用低氢型焊条，只有在强度较低或耐大气腐蚀之类的抗拉强度在60kgfmm2

23、(590mm2)以下的薄板焊接时，才可选用其他类型焊条。4.2焊丝、焊剂的选择焊丝和焊剂的正确选用及二者之间的合理配合，是获得优质焊缝的关键，也是埋弧焊工艺过程的重要环节。所以必须按焊件的成分、性能和要求，正确、合理地选配焊剂和焊丝。在焊接低碳钢和强度等级较低的合金钢时，选配焊剂和焊丝通常以满足力学性能要求为主，使焊缝强度达到与母材等强度，同时要满足其他力学性能指标要求。在此前提下，即可选用下面两种配合方式中的任何一种：用高硅高锰焊剂配合低碳钢焊丝或含锰焊丝；用无锰高硅或低锰中硅焊剂配合低合金高强度钢时，除要使焊缝与母材等强度外，还要特别注意提高焊缝的塑性和韧性，一般选用中锰中硅或低锰中硅焊剂

24、配合相应钢种焊丝。焊接低温钢、耐热钢时，选用的焊剂和焊丝首先要保证焊缝具有与母材相同或相近的耐低温或耐热、耐腐蚀性能，为此可选用中硅或低硅焊剂与相应的合金钢焊丝配合。焊接奥氏体不锈钢等高合金钢时，主要是保证焊缝与母材有相近的化学成分，同时满足力学性能和抗裂性能等方面的要求。由于在焊接过程中，铬、钼等主要合金元素会烧损，应选用合金元素含量比母材高的的焊丝；焊剂要选用碱度高的中硅或低硅焊剂，防止焊缝增硅而使性能下降。如果只有合金成分较低的焊丝，也可以配用专门的烧结焊剂或粘接剂焊接，依靠焊剂过渡必要的合金元素，同样可以获得满意的焊缝成分和性能。在进行埋弧焊焊剂与焊丝的选配时，还应考虑埋弧焊的工艺特点

25、和冶金特性。首先是稀释率高的影响。在开I形坡口对接缝单道焊或双面焊以及开坡口对接缝的根部焊道焊接时，由于埋弧焊焊缝熔透深度大，母材大量熔化，稀释率可达70%。在这种情况下，焊缝金属的成分在很大程度上取决于母材的成分，而焊丝的成分不起主要作用。因此选用合金元素含量低于母材的焊丝进行焊接，并不降低接头的强度。例如Q345（16Mn）钢开I形坡口对接接头，可选用锰含量比母材比母材低的H08MnA焊丝和HJ431焊剂。其次是热输入高的影响。埋弧焊是一种高效焊接方法，为获得高的熔敷率，通常选用大电流焊接，因此，焊接过程中就产生了高的输入热量，结果降低了焊缝金属和热影响区的冷却速度，也就降低了接头的强度和

26、韧性。因此在厚板开坡口焊缝填充焊道焊接时，应选用合金成分略高于母材的焊丝并配用中性焊剂。第三还应考虑焊接速度快的影响。埋弧焊一般的焊接速度为25m/h，最高的焊接速度可达100m/h以上。在这种情况下，焊缝良好的成形不仅取决于焊接参数的合理选配，而且也取决于焊剂的特性。硅钙型、锰硅形及氧化铝形焊剂的特性能满足高速埋弧焊的要求。按照以上准则，结合实际情况，采用焊丝为4mm的H10Mn2，焊剂匹配为SJ101。4.3焊前进行预热和焊后热处理后热就是焊接后立即对焊件的全部或局部进行加热或保温，使其缓冷的工艺措施。它不等于焊后热处理，后热有利于焊缝中扩散氢加速逸出，减少焊接残余变形与残余应力，所以后热

27、是防止焊接冷裂纹的有效措施之一，采用后热还可以降低预热温度，有利于改善焊工劳动条件，后热对于容易产生冷裂纹又不能立即进行焊后热处理的焊件，更为现实有效。由于低合金高强度钢的碳当量明显高于低碳钢，为了防止冷裂纹和热影响区出现淬硬组织，预热往往是必须的；当使用气体火焰进行预热或去除焊接部位水分时，必须加热到100以上，否则，在100以下加热时，反而有可能吸附水分。为了防止冷速过快或因过热而产生晶粒长大，保证层间温度也是必要的，一般层间温度的下限不低于预热温度，上限不能高于后热处理温度。层间温度通常还应等于或略低于预热温度，以保持预热的作用并促进焊缝和热影响区中氢的逸出。 后热温度一般为200350

28、，保温时间与焊缝厚度有关，一般不低于0.5h。 温度达到200以后，氢在钢中大大活跃起来，消氢效果较好，后热温度的上限一般不超过马氏体转变终结温度，而定为350。国内外标准都没有规定后热保温时间，根据工程实践经验，提出不低于0.5h；当然保温时间与焊缝厚度有关，厚度越大，保温时间越长。 如焊后不立即进行一次热处理，通常要进行一次后热处理，以防止氢致延迟裂纹，后热处理的温度为200350，保温26小时。4.4限制焊接工艺参数线能量对焊缝金属的组织和性能有着较大的影响。线能量过小将增加淬硬倾向，甚至发生冷裂；线能量过大又会造成过热，因此适当确定线能量的范围是必要的。最好采用常规的窄道工艺施焊，以不

29、摆动为宜。当然，不推荐太快的焊速施焊，因为他会造成大量的硅和氧过渡到焊缝，使焊缝韧性下降；但也不允许焊速太慢，那样会引起晶粒粗大，导致韧性大幅度下降。焊接操作以短弧、多层多道、适速、焊条不摆动为主。大多数用直流反极性施焊。4.5焊前准备工作1）焊丝表面的清理与焊剂、焊条的烘干为了避免产生延迟裂纹，应该尽量减少焊缝金属中的含氢量，因此，焊条和焊剂使用前必须进行充分烘干，以去除焊条和焊丝在保管过程中吸收的潮气。对于低氢型焊条一般再烘干温度为300400，最高可达450，焊缝金属强度越高，裂纹倾向越大，对扩散氢的含量的限制越严，因此焊条再烘干温度也应该选择上限，但烘干温度过高，容易引起焊条药皮中铁合

30、金氧化及大理石分解而影响焊接质量。一般只允许再烘干2次，多次烘干容易引起药皮开裂，造成焊接时药皮成块脱落。包装开封后4小时即需要再烘干，最好在使用过程中将烘干过的焊条放在手提保温桶中，随用随取。焊剂在使用前烘干300350，保温1h。埋弧焊用的焊丝也要严格清理，焊丝表面的油、锈及拔丝用的润滑剂都要清理干净，以免污染焊缝造成气孔。2）焊机的检查与调试焊前应检查接到焊机上的动力线、焊接电缆接头是否松动，接地线是否连接妥当。另外对于埋弧焊焊机，导电嘴是易损件，一定要检查其磨损情况和是否加持可靠。焊机要进行调试，检查仪表指示及各部分动作情况，并按要求调好预定的焊接参数。3)焊前注意事项 焊前用磨光机把

31、坡口两侧20mm内的铁锈及污物打磨干净，露出金属光泽。清除破口附近的铁锈及污物。最后用丙酮刷洗破口附近的油污，等丙酮完全挥发后才能焊接。 焊前焊剂要按规定的温度进行烘干并保温。 焊剂要保持洁净，焊前把施焊部位清扫干净，切忌把铁锈等赃物混入焊剂中，影响焊缝质量。保证工件的装配质量，切忌强行组对，造成应力过大。启动焊机前，应再次检查焊机和辅助装置的各种开关、旋钮等的位置是否正确无误，离合器是否可靠结合。检查无误后，再按焊机的操作顺序进行焊接操作。4.6附表一 焊接工艺指导书焊接接工艺指导书单位名称： 河南机电高等专科学校材料系焊接工艺指导书编号： BYLW-01 日期： 2008.4.27 焊接工

32、艺评定报告编号： BYLW-02焊接方法： 手工电弧焊+自动埋弧焊 机械化程度： 手工+自动 焊接接头： 角接头 坡口形式： 带钝边的单边双V形坡口其 他： 装备间隙5mm母材类别号： 组别号1 与类别号： 组别号： 1相焊及标准号： GB6654，GB5681 钢 号： 16MnR与标准号： GB6654，GB5681 钢 号： 16MnR厚度范围：母材：角焊缝 20mm22mm管子直径、壁厚范围：角焊缝 20mm22mm焊缝金属厚度范围：角焊缝 22mm23mm其 他： 接头简图： 焊接材料：焊材类别焊条焊丝焊剂焊材标准GBT511895GBT529395GBT529395填充金属尺寸5m

33、m4mm焊材型号E5015焊材牌号J507HH10Mn2SJ101其 他4mm或5mm，烘干温度450470，保温2h耐蚀堆焊金属化学成分(%)CSiMnPSCrNiMoVTiNb0.120.771.501.900.0350.0350.200.15其他：焊接位置：对接焊缝位置： 焊接方向：（向上、向下）角焊缝的位置：平焊、仰焊 焊接方向：（向上、向下）向下预热：预热 () (允许最低值)：66层间温度(oC)(允许最高值)：300保持预热时间：加热方式 ：氧乙炔焰加热焊后热处理：消氢处理温度范围（）：300400保温时间（h）：2h保护气体：气体种类： 混合比： 流量（Lmin）：尾部保护气体

34、： 背部保护气体：电特性： 手弧焊（陡降地外特性） 埋弧焊（平地外特性）电流种类与极性： 手弧焊（直流反接） 埋弧焊（直流反接）焊接电流范围： 手弧焊（160A180A） 埋弧焊（620A650A）电弧电压范围： 手弧焊（21V22V） 埋弧焊（33V34V）(按所焊位置和厚度,分别列出电流电压范围,记入下表)焊层焊接方法填充材料焊接电源电弧电压（V）送丝速度（mh）焊接速度（mh）牌号直径极性电流（A）1（定位焊）手弧焊J507H4mm反接17021222（外）手弧焊J507H5mm反接17021223（内）手弧焊J507H5mm反接21021224埋弧焊H10Mn24mm反接6503334

35、5829.5钨极类型及直径： 喷嘴直径： 焊丝送进速度（mh）：58 熔滴过渡形式：短路过渡技术措施：（摆动或不摆动）：不摆动 摆动参数：焊前清理和层间清理：坡口两侧50mm范围内应严格祛除水、油、锈及赃物等；每焊完一层都要用手动砂轮仔细清理熔渣背面清跟方法：电弧气刨单道焊或多道焊（每面）： 单丝焊或多丝焊：单丝导电嘴至工件距离(mm)： 锤击：其他：选用技术熟练的焊工，严格按工艺规定操作编制日期审核日期批准日期注：对每一种母材与焊接材料的组合均需分别填表五 焊接工艺评定5.1焊接工艺评定说明依据JB47082008截取焊件试样。方法：试件两端各舍去25mm，然后沿试件横向等分切取5个试样。1

36、） 外观检查 试件接头表面不得有裂纹，未熔合2） 金相检验（宏观） 每块试样取一个面进行金相检验，任意两检验面不得为同一切口的两侧面。将检验结果记录下来。3） 无损探伤 按GB 3323规定进行射线探伤，记录结果。4） 冲击试验 按GB 2106规定进行试验，记录结果。合格指标 五个试样的冲击吸收功平均值应不低于母材标准规定值，并且至多允许有一个试样的冲击吸收功低于规定值，但不得低于规定值的705） 拉力试验 按GB 228规定的试验方法测定焊接接头的抗拉强度合格指标 试样母材为同种钢号时，每个试样的抗拉强度应不低于母材钢号标准规定值的下限。记录试验结果。6） 弯曲试验 按GB 232和表10

37、规定的试验方法测定焊接接头的塑性。合格指标 试样弯曲到规定角度后，其拉伸面上出现长度大于1.5mm的任一横向（沿试样宽度方向）裂纹或缺陷，或长度大于3mm的任一纵向（沿试样长度方向）裂纹或缺陷，为不合格。试样的棱角开裂一般不计。但由夹渣或其他焊接缺陷引起的棱角开裂长度应计入。记录试验结果。5.2焊接工艺评定报告焊接工艺评定报告单位名称： 河南机电高等专科学校材料系焊接工艺指导书编号： BYLW-01 日期： 2008.4.27 焊接工艺评定报告编号： BYLW-02焊接方法： 手工电弧焊+自动埋弧焊 机械化程度： 手工+自动 焊接接头： 角接头 坡口形式： 带钝边的单边双V形坡口其 他： 装备

38、间隙5mm母材类别号： 组别号1 与类别号： 组别号： 1相焊及标准号： GB6654，GB5681 钢 号： 16MnR与标准号： GB6654，GB5681 钢 号： 16MnR厚度范围：母材：角焊缝 20mm22mm管子直径、壁厚范围：角焊缝 20mm22mm焊缝金属厚度范围：角焊缝 22mm23mm其 他： 接头简图：焊接材料：焊材类别焊条焊丝焊剂焊材标准GBT511895GBT529395GBT529395填充金属尺寸5mm4mm焊材型号E5015焊材牌号J507HH10Mn2SJ101其 他4mm或5mm，烘干温度450470，保温2h耐蚀堆焊金属化学成分(%)CSiMnPSCrN

39、iMoVTiNb0.120.771.501.900.0350.0350.200.15其他：焊接位置：对接焊缝位置： 焊接方向：（向上、向下）角焊缝的位置：平焊、仰焊 焊接方向：（向上、向下）向下预热：预热 () (允许最低值)：66层间温度(oC)(允许最高值)：300保持预热时间：加热方式 ：氧乙炔焰加热焊后热处理：消氢处理温度范围（）：300400保温时间（h）：2h保护气体：气体种类： 混合比： 流量（Lmin）：尾部保护气体： 背部保护气体：电特性： 手弧焊（陡降地外特性） 埋弧焊（平地外特性）电流种类与极性： 手弧焊（直流反接） 埋弧焊（直流反接）焊接电流范围： 手弧焊（160A18

40、0A） 埋弧焊（620A650A）电弧电压范围： 手弧焊（21V22V） 埋弧焊（33V34V）钨极类型及直径： 喷嘴直径： 焊丝送进速度（mh）：58 熔滴过渡形式：短路过渡技术措施：（摆动或不摆动）：不摆动 摆动参数：焊前清理和层间清理：坡口两侧50mm范围内应严格祛除水、油、锈及赃物等；每焊完一层都要用手动砂轮仔细清理熔渣背面清跟方法：电弧气刨单道焊或多道焊（每面）： 单丝焊或多丝焊：单丝导电嘴至工件距离(mm)： 锤击：其他：选用技术熟练的焊工，严格按工艺规定操作拉伸试验：试样编号横截面积 (mm2)断裂载菏 (kN)抗拉强度 (Mpa)断裂部位试验结果LS0012222266550焊

41、缝区合格LS0022222276570焊缝区合格LS0032222264550焊缝区合格LS0042222270566熔合区合格LS0052222270560焊缝区合格试验报告编号：LS-01 弯曲试验：试样编号试样类型试样厚度（mm）弯曲直径(mm)弯曲角度()试验结果WQ001侧弯224018024WQ002侧弯224018022WQ003侧弯224018025WQ004侧弯224018027WQ005侧弯224018025 试验报告编号：WQ-02冲击试验：试样编号试样尺寸缺口类型缺口位置试验温度（）冲击吸收功（J）试验结果CJ00122V形焊缝区-1923合格CJ00222V形焊缝区2

42、028合格CJ00322V形焊缝区2026合格CJ00422V形熔合区-1922合格CJ00522V形熔合区2028合格CJ00622V形熔合区2027合格 试验报告编号： CJ-03 金相检验（角焊缝）：根部： (焊透、未焊透) 焊透 焊缝： (熔合、未熔合) 熔合 焊缝、热影响：（有裂纹、无裂纹）： 无裂纹 检验截面焊脚差(mm)无损检验：RT：100 UT：MT： PT：100其他：耐蚀堆焊金属化学成分（重量）CMnSiPSCrNiMoVTiNb分析表面或取样开始表面至熔合线的距离（mm）：附加说明：结论： 本评定按JB47082000规定焊接试件、检验试样、测定性能，确认试验记录正确评定结果：合格焊工姓名焊工代号施焊日期编制日期审核日期批准日期第三方检验结 论a)裂纹产生的主要原因与高峰值应力及液化石油气中的H2S、H2O有关。b)对于液化石油气罐的焊接工艺，其关键是针对具体情况保证焊接接头的焊后质量。即通过焊前预热达到减少焊接区应力和改善金属组织的目的；通过焊后低温处理达到减少焊接区氢的含量。对于大面积的焊接，要同时保证焊接层间、焊道间的温度。c)罐在运行中应加强温度控制，以降低应力腐蚀及其速度。致 谢时光