過程裝備制造與檢測(cè)-4焊接

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1、第二篇過程裝備制造工藝三常用鋼材的焊接1金屬材料的焊接性金屬材料的焊接性是指材料在一定的焊接工藝條件下(包括焊接方法、焊接材料、焊接工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式等)，能否獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度和該焊接接頭能否在使用條件下可靠運(yùn)行。因此，材料的焊接性可分為工藝焊接性和使用焊接性。第二篇過程裝備制造工藝工藝焊接性是指在一定焊接工藝條件下，能否獲得組織、性能均勻一致，無缺陷的焊接接頭的能力。即復(fù)雜的焊縫冶金反應(yīng)對(duì)焊縫性能和產(chǎn)生缺陷的影響程度，以及焊接熱源對(duì)熱影響區(qū)組織性能及產(chǎn)生缺陷的影響程度。壓力容器要求評(píng)定

2、工藝缺陷的內(nèi)容主要是抗裂性試驗(yàn)，對(duì)于有色金屬還包括抗氣孔試驗(yàn)。使用焊接性是指焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)條件所規(guī)定的各種使用性能的程度。包括常規(guī)的力學(xué)性能及特定條件下的性能，如抗脆性斷裂性能，蠕變、疲勞性能，持久強(qiáng)度，耐腐蝕性能等。使用條件下的性能較為復(fù)雜、嚴(yán)格。第二篇過程裝備制造工藝(2)工藝焊接性的試驗(yàn)方法碳當(dāng)量法影響焊接性的因素很多，碳當(dāng)量法就是把鋼材化學(xué)成分中的碳和其他金元素的含量多少對(duì)焊后淬硬、冷裂及脆化等的影響折合成碳的相當(dāng)含量，并據(jù)此含量的多少來判斷材料的工藝焊接性和裂紋的敏感性。①國

3、際焊接協(xié)會(huì)(IIW)式中,化學(xué)成分中的元素含量均取上限,表示在鋼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。適用于中、高強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)鋼（σb=500~900MPa);也適用于含碳量偏高的鋼種（C≥0.18％);（低碳鋼C≤0.25%)CE值越大，被焊材料的淬硬傾向越大，熱影響區(qū)就容易產(chǎn)生冷裂紋，工藝焊接性越不好。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：CE＜0.4％時(shí)，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，焊接性良好。一般焊接工藝條件下，焊件不會(huì)產(chǎn)生裂紋。但厚大工件或在低溫下焊接時(shí)，應(yīng)考慮預(yù)熱?！顲E＝0.4％～0.6％時(shí)，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，焊

4、接性能相對(duì)較差。焊前工件需要適當(dāng)預(yù)熱，焊后要緩冷。要采取一定的工藝措施才能防止裂紋。CE＞0.6％時(shí)，鋼材塑性較低，淬硬傾向明顯，焊接性不好，焊前必須預(yù)熱到較高的溫度，焊接時(shí)要采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的工藝措施，焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?。注意，?dāng)量法估算是粗略的，因?yàn)殇摬牡暮附有赃€受結(jié)構(gòu)剛度、焊后應(yīng)力條件、環(huán)境溫度等因數(shù)影響，實(shí)際工作中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行抗裂試驗(yàn)及焊接接頭使用焊接性的試驗(yàn)。第二篇過程裝備制造工藝②CEN碳當(dāng)量公式：目前應(yīng)用范圍較廣的碳當(dāng)量公式式中A（C）－碳的適用系數(shù)；該公式適用于評(píng)

5、價(jià)0.034%~0.245%的碳鋼，同時(shí)反映了碳當(dāng)量與鋼材冷裂紋傾向性之間的關(guān)系。當(dāng)C%＞0.17％時(shí)與CE接近；當(dāng)C%＜0.17％時(shí)與Pcm接近。目前應(yīng)用范圍較廣的碳當(dāng)量公式，對(duì)于確定防止冷裂的預(yù)熱溫度比其他碳當(dāng)量公式更為可靠。③化學(xué)成分的冷裂敏感指數(shù)Pcm，日本人伊藤等通過對(duì)200多個(gè)鋼種的大量試驗(yàn)提出的：第二篇過程裝備制造工藝(3)使用焊接性的試驗(yàn)方法a.常規(guī)力學(xué)性能法主要是測(cè)定焊接接頭（包括母材焊縫金屬和熱影響區(qū)）在不同載荷下的強(qiáng)度、塑性和韌性。由于焊接接頭的金相組織和化學(xué)成分的不均勻性，

6、從而導(dǎo)致了接頭存在力學(xué)性能的不均勻性，因此有以下試驗(yàn)項(xiàng)目：第二篇過程裝備制造工藝①焊接接頭的拉伸試驗(yàn)一般采用橫向試樣。如果焊縫金屬強(qiáng)度超過母材金屬強(qiáng)度，大部分的塑性變形將在母材金屬內(nèi)產(chǎn)生，從而造成在焊縫區(qū)域以外的頸縮和破壞，說明焊縫金屬強(qiáng)度超過母材，但不能說明焊縫的塑性。當(dāng)焊縫金屬強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于母材時(shí)，塑性應(yīng)變集中在焊縫內(nèi)發(fā)生。所以橫向焊接接頭拉伸試驗(yàn)可以作為接頭抗拉強(qiáng)度的尺度，但不能評(píng)價(jià)接頭的屈服點(diǎn)與伸長率。第二篇過程裝備制造工藝②焊接接頭的沖擊試驗(yàn)有帶V形缺口或U形缺口兩種試樣。V形試樣缺口較尖

7、銳，它對(duì)材料脆性轉(zhuǎn)變反應(yīng)靈敏，斷口分析比較清晰，目前國際上應(yīng)用比較廣泛。U形缺口的沖擊試樣，對(duì)于材料脆性轉(zhuǎn)變反應(yīng)不靈敏，目前正逐步被淘汰。擊試驗(yàn)沖斷試樣時(shí)，試樣經(jīng)歷彈性變形、塑性變形和斷裂三個(gè)階段。③焊接接頭的彎曲試驗(yàn)主要用來評(píng)定焊接接頭的塑性和致密性。接頭彎曲試樣可以與焊縫軸線平行或垂直，并有橫彎、側(cè)彎、縱彎三種彎曲方法。第二篇過程裝備制造工藝④焊接接頭應(yīng)變時(shí)效敏感性試驗(yàn)焊接構(gòu)件在制造與服役過程中，某些工序或工況條件使接頭承受不同程度的塑性變形，例如焊后冷作成形、矯正等。隨著時(shí)間的延長，有的焊接

8、接頭的沖擊韌性有下降的趨勢(shì)，甚至發(fā)生脆化，這種現(xiàn)象稱為冷作時(shí)效脆化。⑤焊接接頭及堆焊金屬硬度試驗(yàn)法焊接接頭及堆焊金屬的強(qiáng)度、塑性、韌性、耐磨性以至抗裂性均與硬度相關(guān)。第二篇過程裝備制造工藝2碳鋼的焊接（1）碳鋼的分類①按含碳量分類：低碳鋼C≤0.25％;中碳鋼0.25％≤C≤0.60%;高碳鋼C＞0.60%;②按鋼材脫氧程度的不同分類：沸騰鋼（F）；半鎮(zhèn)靜鋼（b）；鎮(zhèn)靜鋼（Z）；特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）第二篇過程裝備制造工藝③按用途分類：結(jié)構(gòu)鋼，用來制造各種金屬構(gòu)件和機(jī)器零件；工具鋼，用