电站锅炉压力容器焊接(赵卫东)

电站锅炉压力容器焊接主要内容1、焊接术语2、电站锅炉压力容器常用焊接方法3、电站锅炉压力容器常用焊接材料4、焊接接头的组成及分布特征5、焊接接头的组织和性能主要内容6、焊接应力与变形7、焊接缺陷8、电站常用钢材的焊接9、新型钢材的焊接10、失效案例11、焊接管理一、焊接术语

1、焊接

通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。

2、焊接接头

两个或两个以上零件用焊接方法组合的接点。一、焊接术语

3、焊缝焊件经焊接后所形成的结合部分。

4、热影响区焊接过程中材料因受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。

5、母材金属被焊金属材料的统称。

6、焊接方法指特定的焊接方法，其含义包括该方法涉及的冶金、电、物理、化学、力学原则等内容。

7、焊接材料焊接时所消耗的材料（主要包括焊条、焊丝、焊剂、气体等）的通称。

8、焊接工艺制造焊件所有关的加工方法和实施要求。包括焊前准备、材料选用、焊接方法选定、焊接参数、操作要求等。

9、碳当量Ceq

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。以钢中碳的百分含量为基础，将其他合金元素的百分含量折算成碳的含量，其总和即为钢的碳当量。二、电站锅炉压力容器常用焊接方法焊接方法分类：熔化焊钎焊压力焊二、电站锅炉压力容器常用焊接方法1、常用的焊接方法（1）焊条电弧焊（2）氩弧焊（3）埋弧自动焊（4）二氧化碳气体保护焊（5）电渣焊（6）等离子弧焊（1）焊条电弧焊焊条电弧焊示意图

焊条电弧焊是用焊条和焊件作电极，并利用其间产生的电弧热，将焊条及部分焊件熔化而形成焊缝的一种手工操作的焊接方法，因此也常称手工电弧焊。

焊条电弧焊的优点：设备简单，操作方便，适用于各种位置、各种材料的焊接，应用广泛。焊条电弧焊的缺点：生产效率较低，劳动强度大，对焊工的技术水平及操作要求较高。

可能产生的焊接缺陷主要有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹、表面缺陷等。（2）氩弧焊氩弧焊示意图

氩弧焊是以惰性气体氩气作为保护气体的一种电弧焊接方法。

氩弧焊根据电极是否熔化分为非熔化极氩弧焊及熔化极氩弧焊。

非熔化极氩弧焊（一般采用钨极）包括手工钨极氩弧焊和自动钨极氩弧焊。

熔化极氩弧焊是以焊丝作为电极，多为自动焊，也有半自动焊。

钨极氩弧焊的优点：①适于焊接各种钢材、有色金属及合金；电弧稳定、飞溅小，焊缝致密，成型美观，焊接质量优良。

②电弧和熔池用氩气保护，焊缝没有渣壳覆盖，熔池清晰可见，液态熔池容易控制，适用于全位置焊接和自动化焊接。

钨极氩弧焊的优点：③电弧燃烧稳定，热量特别集中，焊接熔池及其热影响区很小，容易控制焊接规范和操作质量，焊接中变形也很小。④气体保护效果好，焊接热输入量小，适合焊接电站锅炉受热面小管。

钨极氩弧焊的优点：⑤和电弧焊比较，焊缝特别纯净，一般不会出现气孔夹渣缺陷，合金元素的烧损也少。⑥氩弧焊是一种低氢型的焊接方法。焊接耐热钢或低合金高强度钢时，焊接接头的冷裂纹倾向比用焊条电弧焊焊接时低。

钨极氩弧焊的缺点：生产效率低，劳动强度大，对被焊工件表面质量、焊工的技术水平及操作要求高。

可能产生的焊接缺陷主要有：气孔、未焊透、未熔合、裂纹、表面缺陷等。（3）埋弧自动焊埋弧自动焊示意图

利用焊丝和母材作电极，以在颗粒状焊剂下燃烧的电弧热能来熔化焊丝和部分母材的焊接方法，叫做埋弧焊。如果焊丝沿着焊缝的移动、随着焊丝的熔化不断向焊缝送丝的过程均为自动进行，则称为自动埋弧焊。埋弧自动焊：母材＋焊丝＋焊剂＋行走机构＋送丝机构＋电焊机（自动调节）（4）二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊示意图

以二氧化碳气体作为保护气体的电弧焊接方法，叫二氧化碳气体保护焊（CO2气体保护焊）。

CO2气体保护焊以焊丝做一个电极，靠焊丝与工件之间产生的电弧热熔化焊丝和工件，形成焊接接头。

CO2气体保护焊包括自动焊和半自动焊。（5）电渣焊电渣焊示意图

电渣焊是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法。

特点：焊缝一次成形。冷却速度慢，焊缝组织粗大，焊接接头冲击韧性差，必须进行焊后热处理。一般采用正火加回火，以便恢复组织形态和细化晶粒，提高焊接接头韧性。

（6）等离子弧焊等离子弧又称压缩电弧，可以用于焊接和切割各种金属。等离子弧焊可以手工焊，也可以自动焊；可以填充金属，也可以不填充金属。可以焊接碳钢、不锈钢、耐热钢、铜合金、镍合金、钛合金等。常用于焊接高合金材料。2、焊接方法的选择（1）制造过程中的主要焊接方法埋弧焊、氩弧焊、焊条电弧焊、气体保护焊等。（2）安装过程中的主要焊接方法手工钨极氩弧焊、焊条电弧焊等。（3）检修过程中的主要焊接方法手工钨极氩弧焊、焊条电弧焊等。一般，小管用手工钨极氩弧焊，大管用手工钨极氩弧焊+焊条电弧焊三、电站锅炉压力容器常用焊接材料1、电焊条（1）焊条的组成：焊芯＋药皮焊芯的作用：传导焊接电流；作为填充金属过渡到焊接坡口中，与熔化的母材金属一起形成焊缝。焊芯由金属材料制成，焊芯的材料可以是碳钢、合金钢或者其它合金，如镍、铜、铝等。

焊条药皮的作用①稳定电弧：药皮中所含的易电离物质起稳弧作用。②机械保护作用：造气和造渣。药皮中的组分在焊接中产生大量气体，同时形成熔渣覆盖熔滴和熔池金属表面，使熔化的金属与周围空气隔绝，起着机械隔离的作用。③冶金处理作用：脱氧和渗合金的作用。降低焊缝金属含氧量；对焊缝金属渗合金，保证焊缝金属的力学性能。④改善工艺性：药皮中的粘结剂、增塑剂等可以降低熔渣的粘度，增加熔融金属的流动性，所以可起到改善工艺性的作用。

（2）焊条的分类：

①按药皮的主要成份分类：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

②按溶渣的碱度分类：酸性焊条（碱度<1.5）和碱性焊条（碱度>1.5）酸性焊条药皮的主要成分是酸性氧化物和少量有机物，氧化性强，保护气体是有机物；对油锈、水分不敏感；电弧稳定性好，焊接工艺性能好；粉尘的毒害较小；脱氧不够完全，焊缝中的硫磷杂质比较多，焊缝金属的冲击韧性低，抗裂性较差；使用前烘焙温度为70℃~150℃，可以交直流两用。碱性焊条药皮的主要成分是盐（碳酸盐等）和较多的铁合金，氧化性弱，焊缝合金化的效果好，保护气体是CO2；对油锈、水分敏感；脱氧充分，焊缝中的硫磷杂质比较少，焊缝的力学性能好；电弧稳定性较差，焊接工艺性能较差，抗裂性强，适用于合金钢、高强度钢等重要结构的焊接；粉尘的毒害较重；使用前烘焙温度为350℃~400℃，一般用直流电源。③按焊条的用途分类：结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、特殊用途焊条④按焊接的母材分类：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条

（3）焊条的型号与牌号：

①型号：国家标准对焊条的统一规范编号。

②牌号：焊条行业对焊条产品的商业广告编号。二者的关系：每一种焊条只有一个牌号，而每一类型号可包括多种牌号的电焊条。

焊条型号的表示方法：

①碳钢焊条E××××(E4303、E5015)

②低合金钢焊条E××××-×-×

（E5515-B2-V）③不锈钢焊条E×××-×-××

（E308L-15、E310Nb-15）

焊条牌号的表示方法：

①结构钢焊条J(结)×××(J422、J507)

②钼及铬钼耐热钢焊条R(热)×××

（R317）③不锈钢焊条Cr(铬)×××A(奥)×××

（Cr202、A137）

常用焊条牌号与型号对照：

J422——E4303J507——E5015

R317——E5515B2V

R407——E6015B3

R817——E11MoVNiW-15Cr207——E410-15A137——E347-15

2、焊丝：（1）分类：焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两大类。

按照用途和对应的焊接方法，可以将实芯焊丝分为：气体保护电弧焊用焊丝、埋弧焊用焊丝、气焊用焊丝以及手工钨极氩弧焊专用的填充焊丝四种。

（2）焊丝型号的表示方法：

①气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝ER××-×-（×）

(ER55-B2-Mn)

②埋弧焊用焊丝H××（×）××

（H08MnA）③手工钨极氩弧焊专用焊丝

TIG-×××或GTAW-×××

（TIG-J50、TIG-R31）

电力行业专用手工钨极氩弧焊丝有TIG-J50碳钢TIG-R311Cr-0.5Mo-VTIG-R402.25Cr-1MoTIG-R100.5MoTIG-R301Cr-0.5MoTIG-R34Cr-Mo-V-W-BTIG-R719Cr-1Mo-VTIG-G2112Cr

3、焊剂：主要用于埋弧焊，对熔池和焊缝金属起保护作用，并可以渗合金。埋弧焊的焊丝和焊剂要匹配使用，故焊剂没有单独的型号。

4、钨极：氩弧焊时的电极。有纯钨、钍钨和铈钨三个类型，现多用铈钨极。

5、保护气体：分为惰性、活性和混合气体。惰性保护气体：Ar、He、N2

活性保护气体：CO2（强氧化性）混合气体：Ar+He、Ar+H2、Ar+O2、Ar+CO2+O2、CO2+O2等

6、焊接材料的选用原则：（1）同质材料焊接①选择熔敷金属的化学成份和力学性能与母材相当的焊材②选择熔敷金属的化学成份与母材相近、力学性能与母材相当的焊材对于高温使用的材料，优先考虑高温力学性能与母材的匹配（2）异质材料焊接①碳钢和低合金钢：熔敷金属的抗拉强度不低于强度较低一侧母材标准规定的下限值。②热强钢、热强钢与低合金钢：熔敷金属的合金成份与较低一侧母材相匹配或介于两侧母材之间。

（2）异质材料焊接③高Cr钢与热强钢、低合金钢：熔敷金属的合金成份与较低一侧母材相匹配。④奥氏体与其它钢材：设计温度≤425℃时，采用Cr、Ni含量高于奥氏体母材的奥氏体型焊材；设计温度>425℃时，采用镍基焊材。四、焊接接头的组成及分布特征1、焊接接头的组成焊接接头由焊缝＋熔合区＋热影响区组成

2、焊缝母材金属和填充金属在焊接热源的作用下熔化而形成熔池，热源离开后熔池中的液态金属便冷却而凝固，形成焊缝。3、熔合区（不完全熔化区）

熔合区是焊接接头中焊缝与母材交接的过渡区域。熔合区是焊接接头中最复杂的一个区域。熔合区的宽度一般只有0.1～0.5mm。

4、热影响区过热区相变重结晶区不完全重结晶区余高

热影响区中各区的划分不易淬火钢

（1）过热区TS～1100℃

（2）相变重结晶区1100℃～AC3

（3）不完全重结晶区AC3～AC1

易淬火钢（1）淬火区TS～AC3

（2）部分淬火区AC3～AC1

（3）回火区AC1～T回火5、焊接接头的基本形式（1）对接接头（2）角接接头（3）搭接接头（4）Τ形接头五、焊接接头的组织和性能1、焊接热循环的特征（1）加热温度高，过热区接近Ts（2）加热速度快，60～1000℃/s（3）高温停留时间短（4）冷却速度快焊接热循环示意图1350℃1100℃800℃500℃tht8/5影响焊接热循环的因素（1）焊接热输入量与电流、电压成正比，与焊接速度成反比（2）预热温度、层间温度（3）结构厚度和接头型式（4）钢材的导热性2、焊缝的组织和性能（1）两次结晶过程一次结晶：液态－固态二次结晶：固态相变（2）偏析问题：在一次结晶中产生（3）二次结晶与冷却速度二次结晶的组织与冷却速度密切相关，冷却速度越快，低温转变的组织比例越大。（4）不同材料焊缝的组织和性能

①低碳钢和低合金钢组织：铁素体＋珠光体性能：强度较低，塑性、韧性高

②耐热钢（含Cr<5％）组织：珠光体＋部分淬硬组织性能：强度高于①，但塑性、韧性比①差；一定的高温强度

③耐热钢（含Cr5％～12％）组织：贝氏体或马氏体性能：强度高，塑性、韧性一般偏低；较高的高温强度

④奥氏体钢

组织：奥氏体（＋少量铁素体）性能：强度较低，塑性、韧性高；较高的高温强度和抗氧化性3、熔合区的组织和性能

（1）熔合区金属处于局部熔化状态，晶粒十分粗大，化学成分及组织都极不均匀，冷却后的组织属于过热组织。

（2）塑性、韧性差。熔合区附近往往是产生裂纹和局部脆性破坏的发源地。4、热影响区的组织和性能（1）不易淬火钢①过热区（粗晶区）晶粒粗大。强度、硬度高，塑性、韧性差。②正火区（细晶区）晶粒细小。综合性能好。③部分相变区晶粒粗细不均，性能较差。（2）易淬火钢①淬火区（过热＋正火）马氏体，粗大＋细小。强度、硬度高，塑性、韧性差。②部分淬火区（部分相变）晶粒粗细不均，铁素体＋细小马氏体。塑性、韧性下降。③回火区（AC1～T回火）回火区的大小与母材的供货状态有关，回火程度与在焊接接头中所处位置有关。5、影响焊接接头性能的因素（1）焊接材料（2）焊接工艺方法（3）焊接热输入量（4）操作方法（5）预热和热处理六、焊接应力与变形1、焊接应力与变形产生的原因（1）焊件上温度的分布不均匀（2）熔敷金属的收缩（3）金属组织的转变（4）焊件的刚性拘束2、焊接应力的分类（1）按引起应力的基本原因分类热应力组织应力凝固收缩应力拘束应力（2）按应力存在的时间分类瞬时应力和残余应力（3）按应力作用的方向分类纵向应力和横向应力（4）按应力在空间的方向分类线形（单向）应力、平面（两向）应力和体积（三向）应力3、控制焊接应力的思路（1）热量分布尽可能均匀（2）焊缝的收缩尽可能自由采取的工艺措施：焊前预热、合理安排装配与焊接顺序、选用较小的热输入量、避免强力对口、预留反变形、锤击焊缝等4、降低或消除焊接残余应力的方法（1）热处理焊后热处理是降低和消除残余应力的有效方法，也是广泛采用的方法。（2）机械法用机械的方法施加外力使冷却后的焊缝金属产生塑性变形。（3）震动法——低频震动5、焊接变形的分类纵向、横向收缩变形弯曲变形角变形波浪变形扭曲变形6、焊接变形的控制（1）设计焊缝对称、尺寸小焊缝数量合理（尽可能少）（2）工艺反变形、刚性固定、装配与施焊程序、焊接方向与顺序、锤击等7、矫正焊接变形的方法（1）机械矫正法

机械矫正法是根据变形的特点、结构的尺寸和形状，用锻打、机械拉压等方法，在焊件变形的反方向施加一个新变形，并达到恰好与焊接变形抵消的一种矫正方法。

（2）火焰矫正法

火焰矫正是采用局部加热的方法来矫正焊接变形。火焰矫正变形的本质与焊接变形的机理是相近的，只是变形的趋势是相反的。8、焊接应力与变形的危害（1）应力对焊接接头质量的影响焊接应力是产生焊接裂纹的主要原因之一。（2）应力对焊接构件使用性能的影响低温或动载荷下工作的构件，焊接残余应力会导致脆性破坏。拉伸残余应力是产生应力腐蚀的主要原因。（3）应力对焊件机加工的影响（4）焊接变形的影响七、焊接缺陷（一）焊接缺陷的危害（1）爆管和脆性断裂（2）降低焊缝承载能力（3）引起应力集中（4）缩短结构使用寿命（二）外观缺陷

1、咬边：指沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽。产生咬边的主要原因是电弧热量太高，即电流太大、焊接速度太小、电弧在坡口处停留时间过长。咬边减小了母材的有效截面积，降低结构的承载能力，还会造成应力集中。

2、焊瘤：指液态金属流淌到焊缝之外未熔化的母材上或从焊缝根部溢出，冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤。产生原因：焊接规范过大、焊条熔化过快、焊条质量欠佳（如偏芯），焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等。焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷，易导致裂纹；还会带来应力集中；管子内部的焊瘤会减小通流面积，降低换热效果，引起局部过热，甚至造成堵管。

3、凹坑：指焊缝表面或背面形成的局部低于母材的部分。

4、未焊满：指由于填充金属不足，在焊缝表面形成的连续或断续的沟槽。产生原因：填充金属不足。减小焊缝的有效截面积，凹坑常带有弧坑裂纹和缩孔，未焊满容易产生应力集中，还会带来气孔、裂纹等。

5、烧穿：指焊接过程中，熔深超过工件厚度，熔化金属自焊缝背面流出，形成的穿孔性缺陷。产生原因：焊接电流过大，速度太慢，工件间隙太大，钝边太小。烧穿完全破坏了焊缝，使接头丧失连接及承载能力。

6、其他表面缺陷：包括错边、塌陷、表面气孔、表面裂纹、表面夹渣、各种焊接变形、成型不良（焊缝高低差超标、焊缝宽窄差超标、余高过大、增宽过大等）。a、b)焊缝超高c)表面粗糙d)错边e)塌陷f)表面气孔g)弧坑缩孔（三）埋藏缺陷（内部缺陷）

1、气孔：指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的孔穴。气体在固态金属和液态金属中的溶解度存在巨大差异，熔池金属在凝固过程中，有大量的气体要从金属中逸出，若凝固速度大于气体逸出速度，就形成气孔。气孔减少了焊缝的有效截面积，造成焊缝不连续，降低接头的强度、塑性，还会引起泄漏。形状球状条虫状数量单个群气孔均布气孔密集链状气体H2CON2、CO2、O2产生气孔的原因：母材或填充金属表面有锈、油污、水分等，焊条和焊剂未烘干或烘干不充分；焊接规范过小，冷却速度过快。防止措施：

①限制气体来源：清除可能进入熔池的油污、铁锈、水分；采用碱性焊条、焊剂，并彻底烘干；采用直流反接并用短电弧施焊。②调整焊接工艺：焊前预热，减缓冷却速度；用偏强的规范施焊。

2、夹渣：指焊后残留在焊缝中的焊渣。夹渣可能是未熔的焊条药皮或焊剂，也可能是凝固后的熔渣。（焊缝中有时还会残留一些夹杂物，如钨、铜等金属颗粒，属于金属夹杂物；硫化物、氧化物、氮化物等，属于非金属夹杂物）点状夹渣的危害与气孔相似，带有尖角的夹渣会在尖端产生应力集中，还会发展为裂纹源，危害较大。

产生夹渣的原因：坡口尺寸不合理、坡口有污物、多层焊时层间清渣不彻底、焊接规范过小、焊条药皮或焊剂脱渣性不好、手工焊操作不当等。防止措施：

①设计：避免窄而深的坡口，选择脱渣性好的焊条和焊剂。②工艺：调整焊接规范。③操作：清渣、焊工培训等。

3、未焊透：指接头根部未完全熔透的现象。（母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象）未焊透减少了焊缝的有效截面，使接头承载能力下降；引起应力集中（比强度下降的危害大得多）；严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透还可能成为裂纹源，是造成焊缝破坏的重要原因。

产生未焊透的原因：焊接电流小，熔深浅；坡口和间隙尺寸不合理，钝边过大；电弧磁偏吹；焊条偏芯度大等。防止措施：

①设计：合理设计坡口，选择热输入比较集中的焊接方法。②工艺：提高焊接电流，降低电弧电压（短弧焊）。

4、未熔合：指焊缝金属与母材金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。未熔合是一种面积性缺陷，坡口未熔合和根部未熔合对承载截面积的减小都非常明显，应力集中也比较明显，其危害性不亚于裂纹。未熔合按部位可分为坡口未熔合、层间未熔合和根部未熔合。

产生未熔合的原因：焊接电流过小，焊接速度过快，焊条角度不对，电弧磁偏吹，母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。防止措施：采用较大的焊接电流，正确的进行施焊操作，注意坡口部位的清洁和层间的清理。

5、焊接裂纹（1）焊接裂纹的分类——五大类

①热裂纹②冷裂纹③再热裂纹④层装撕裂⑤应力腐蚀裂纹

1)焊缝上纵向裂纹2)焊缝上横向裂纹3)热影响区纵向裂纹4)热影响区横向裂纹5)弧坑裂纹6)焊道下裂纹7)焊缝内晶间裂纹8)层状撕裂9)焊趾裂纹10)焊缝根部裂纹

（2）热裂纹

高温下产生，沿奥氏体晶界开裂；位置：焊缝和热影响区的近缝区。①结晶裂纹位置：焊缝中心，一般会形成肉眼可见的宏观裂纹。原因：a)杂质被排挤到晶界部位并富集，形成低熔点共晶物的液膜；b)拉伸应力。②近缝区液化裂纹位置：热影响区的过热区，尺寸很小，有时不在表面。原因：

a)晶界低熔点共晶物重新熔化，形成局部微小的液膜；

b)拉伸应力。③防止热裂纹的措施a)冶金方面：严格控制S、P含量，降低C含量，增加细化晶粒元素如Mo、V、Ti、Nb、Al等；

b)接头形式：采用熔深较浅的焊缝

；

c)焊接规范：预热和后热；d)焊接顺序：采用合理的装配焊接次序，减小焊接应力。

（3）冷裂纹

焊后冷却到较低温度下产生。位置：主要产生于低合金钢、中合金钢、中碳钢和高碳钢的热影响区，有时也出现在焊缝中，沿晶或穿晶开裂，往往伴随有二次裂纹。对于低合金高强度钢，一般在Ms点附近或更低温度下产生。延迟裂纹是冷裂纹的一种最典型的形态。

①延迟裂纹位置：焊缝根部、焊道下、焊趾。原因——冷裂三因素：

a)钢种的淬硬倾向；

b)扩散氢的含量及其分布；

c)焊接接头的应力状态。

②淬硬脆化裂纹主要产生于含碳量较高的中碳钢和马氏体不锈钢等原因：淬硬，形成脆化组织，抗裂性差。基本与扩散氢的含量无关。③防止冷裂纹的措施a)采用低氢型碱性焊条，严格烘干，保温桶携带，随取随用；

b)正确预热；

c)选用合理的焊接顺序，减少焊接应力；d)焊后及时进行消氢后热和焊后热处理。（4）再热裂纹

焊后热处理或高温服役中产生。位置：主要产生于合金钢的热影响区的过热区。特征：①沿晶开裂；②与温度和时间相关，有一个敏感温度区，大约在550～750℃之间。③含有一定沉淀强化元素的金属才有再热裂纹敏感性。Cr、Mo、V、Nb、Ti等产生原因：

焊接后的二次加热过程中，在焊接残余应力的作用下，由于晶内强化，塑性变形主要由晶界金属来承担，当变形量超过了其塑性储备时，就会在晶界形成微裂纹，成为裂纹源，随着应力的释放、塑性变形的增大，裂纹扩展连通，逐步形成宏观裂纹。

防止再热裂纹的措施a)减少沉淀强化元素的种类和含量；（选择对再热裂纹不敏感的材料）

b)合理预热或采用后热，控制冷却速度

；

c)降低残余应力，避免应力集中

；d)回火处理时尽量避开再热裂纹的敏感温度区间或缩短在此温度区域内的停留时间。

（5）层状撕裂

低温开裂，产生于厚壁结构的T型接头、十字接头、角接接头。位置：主要产生于厚板内部。特征：沿晶或穿晶开裂，裂纹平行于板材的轧制方向，呈阶梯形分布；

轧制过程中形成了平行于轧制方向的非金属带状夹杂物，焊接时产生了基本垂直于板平面的Z向应力——形成条件。（6）应力腐蚀裂纹

一种在腐蚀介质和拉伸应力共同作用下产生的延迟破坏现象。位置：奥氏体不锈钢的热影响区特征：形同枯干的树枝，从表面向深处发展，大多数属于晶间开裂，有比较典型的脆性断口。

对介质敏感的钢材、腐蚀介质、拉伸应力三者共存且达到临界值——产生条件。钢材腐蚀介质拉伸应力八、常用钢材的焊接1、钢材的焊接性被焊钢材在采用一定的焊接方法、焊接材料、焊接规范参数及焊接结构形式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度和焊接接头在使用条件下安全运行可靠性

。焊接性包括工艺焊接性和使用焊接性

评价焊接性的方法（1）间接评估法工程上常用碳当量Ceq估算钢材的焊接性。碳当量只能用来定性的判断钢的焊接性，且有限制条件。（2）直接试验法

通过一系列规定条件下的焊接试验，来考核某一材料的各项焊接性，如抗热裂纹、抗冷裂纹、抗脆性转变、使用性能等2、焊接工艺（1）对焊接材料和被焊工件的要求（2）预热和层间温度减缓冷却速度，降低产生裂纹的几率（3）焊接规范参数电流、电压、焊接速度（4）操作方法要求（5）焊后热处理3、低碳钢的焊接焊接性良好。可采用多种焊接方法。除厚度大、结构刚度大、环境温度低等情况外，多数情况下不需要预热。（相关规程有对预热的规定）注意防止大规范焊接，以防产生魏氏组织而破坏使用性能。4、低合金耐热钢的焊接焊接性比低碳钢差，表现在：①有一定的淬硬倾向和产生冷裂纹的可能性。②具有热裂纹倾向，尤其对弧坑裂纹比较敏感。③某些钢种具有再热裂纹倾向。④因合金化的需要增加了操作控制难度

低合金耐热钢的焊接工艺要点：①焊接方法：氩弧焊或氩弧焊+电弧焊②焊接材料：匹配。宜选低氢型③焊前准备：母材清理、焊材烘干④焊接参数：预热、层间温度、小规范⑤焊接后：缓冷、热处理⑥操作：短弧焊接、层间清理⑦限制条件：不允许强力对口5、马氏体耐热钢（F12）的焊接具有较高的抗氧化性能，组织稳定性良好，但热强性较低，工艺性能和焊接性差，表现在：①产生冷裂纹的倾向大。②焊缝中出现网状铁素体致使焊缝的韧性降低。③焊接热影响区有软化层出现。

F12的焊接工艺要点：①焊接方法：氩弧焊或氩弧焊+电弧焊②焊接材料：E2-11MoVNi-15焊条（热827）③预热温度：氩弧焊200~250℃、电弧焊300~350℃④层间温度：高于预热温度，低于400℃⑤焊接后：缓冷至100~150℃恒温0.5~1.0小时，随即升温进行热处理

⑥焊后热处理：温度750℃~780℃，恒温时间根据不同壁厚按DL/T869规程规定，冷却速度宜不大于3℃/min

，300℃以下可不控制速度，但需保温缓冷T(℃)>2hAM300~350SMAWTIG750~780100~150200~250300t(h)F12钢的焊接热处理曲线6、奥氏体不锈钢的焊接奥氏体不锈钢是以铬镍为主要合金元素的高合金钢，没有固态相变，室温组织为奥氏体，焊接性比较好。但是也有问题，主要是：①焊接热裂纹②应力腐蚀裂纹

奥氏体不锈钢的焊接工艺要点：①焊接方法：氩弧焊或电弧焊②焊接参数：小规范。不需预热，层间温度尽可能低（100℃以下为宜），焊后快速冷却，不需热处理③操作：短弧、不摆动、层间仔细清理，接触腐蚀介质一侧的焊缝要最后焊接④若有特殊要求进行热处理时，应做固溶处理，至少应做稳定化处理。九、新型钢材的焊接1、新型铁素体钢的焊接

T/P91是在9Cr-1Mo钢的基础上加入V、Nb等微量合金改良出的一个新钢种，其593℃／10万小时的持久强度达到100MPa；T/P92是在T／P91钢的基础上加1.5~2.0%的W，降低Mo含量，增强固溶强化效果而成的，600℃许用应力比T/P91高30％。T/P91和T/P92现在已广泛应用于超临界和超超临界机组的锅炉受热面、联箱和管道。（1）焊接性分析

这类钢材虽然合金含量较高，但是由于严格控制了杂质元素，且晶粒细化，其焊接性不能用一般的碳当量来进行评估。

这类钢焊接的主要问题是焊接冷裂纹、焊缝韧性低、热影响区软化及Ⅳ型裂纹。对热裂纹和再热裂纹均不敏感。

①冷裂纹具有一定的冷裂纹倾向，焊接时必须采取一些必要的预防措施。

预热温度：氩弧焊150～200℃电弧焊200～250℃

层间温度：≤250℃严格控制焊缝的含氢量

减少焊接缺陷，降低焊接接头的残余应力

②焊缝金属韧性低

韧性低主要是冶金原因造成的，无法细化晶粒，不具备细晶强韧化的条件。

解决办法：

a)选择适当的焊接方法（氩弧焊、电弧焊）

b)选择专用焊接材料(强度、韧性、塑性）

c)严格控制预热和层间温度

d)采用小规范焊接（控制焊层厚度）

e)按规定的温度和恒温时间进行热处理。③热影响区软化及Ⅳ型裂纹

通过热处理强化的铁素体钢，由于低于临界温度的回火作用或在临界温度范围内微观结构的变化，在HAZ外端的硬度会下降，形成软化带。

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