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發(fā)表于 2007-1-24 23:20:39
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Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術(shù)---[求助]
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樓主好！* @) g1 _/ N9 z8 B0 z/ a. ?
7 Z' m7 [" t$ a% d E C _, y
轉(zhuǎn)載一篇專業(yè)文章,，可能對你有所啟發(fā)：
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7 g9 J. a5 G- e7 t焊接裂紋產(chǎn)生原因& e! K9 S2 q. z2 Q
/ @6 n. }& \$ c 形成焊接裂紋的原因是多方面的,，但可以歸納為力學(xué)因素和冶金因素兩方面。2 x. Q5 V# ?, m+ N* ]* P1 n
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3.1 力學(xué)因素
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* L0 Z. N; U2 W: I, b 導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的力學(xué)因素主要為拘束應(yīng)力,。壓力鋼管焊接時(shí)采用多層多道焊,，焊接第一層焊縫時(shí),，由于焊縫截面遠(yuǎn)小于構(gòu)件的截面，因此拘束應(yīng)力和拘束變形將集中在截面比母材
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小很多并且變形相對容易的焊接區(qū)內(nèi),，造成第一道焊縫的焊接區(qū)是最容易出現(xiàn)裂紋的區(qū)域,。拘束度越大，焊接區(qū)域承受的拘束應(yīng)力和應(yīng)變越大,，造成焊接裂紋的危險(xiǎn)性也越大,。焊縫在壓縫完成后，特別工地環(huán)縫不可避免地會產(chǎn)生拘束度偏大,，從而致使點(diǎn)焊區(qū)域承受的拘束應(yīng)力和應(yīng)變偏大,。焊接時(shí)，由于焊接區(qū)域的溫度升高,，點(diǎn)焊區(qū)域拘束應(yīng)力得以釋放,，易造成裂紋的產(chǎn)生。有時(shí)鋼管丁字接頭部位容易產(chǎn)生裂紋就是因應(yīng)力過分集中造成,。0 e I, k$ @! j: J0 c$ M ]
, J" d/ Z( } g9 ?5 l! ^3.2 冶金因素
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3.2.1 冶煉雜質(zhì)對高溫脆性區(qū)的影響
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; h: `6 D- r) R; Y' n 鋼中的雜質(zhì)元素如C,、S、P,、B會明顯地?cái)U(kuò)大高溫脆性區(qū)的溫度范圍,。60kgf/mm2鋼種是一種含C、S,、P量很低的Cr-Mo-V系合金鋼,。Mn含量較高，約為1.20％～1.60％,，可以減小高溫脆性區(qū),，因而60kgf/mm2鋼是一種可以減小高溫脆性區(qū)的鋼種。
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3.2.2 鋼的淬硬致脆傾向, P% O* H6 [6 F
" y& V$ W& b9 p3 z& E 60kgf/mm2鋼種碳當(dāng)量Ceq=0.35％,，裂紋敏感系數(shù)Pcm=0.185％,，鋼的淬硬致脆傾向不明顯，是一種焊接性及抗裂性良好的鋼種,。
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3.2.3 鋼中氫的致脆
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( [8 f3 r0 V& U+ ] 氫是焊接冶金過程殘留在鋼中的氣體雜質(zhì),。由于鋼中殘留的氫使鋼的塑性惡化而形成氫脆。
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3.2.4 焊接粗晶區(qū)晶界的弱化
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由于合金結(jié)晶過程的選擇作用和相臨晶粒間的相位不同,，使得晶界總是含有比晶粒內(nèi)部多得多的雜質(zhì)和缺陷：而且由于晶界很薄,，因而晶界的變形能力總是遠(yuǎn)低于晶粒本身的變形能力。在正常受力下,，晶粒本身承擔(dān)廠主要的塑性變形,，保證了合金的塑性和強(qiáng)度。但NK HITEN610U2鋼種因含有Cr、Mo,、V等成分,，Cr、Mo,、V元素屬于強(qiáng)碳化物及強(qiáng)氮化物形成元素,，它們將會使晶界弱化或相對弱化。經(jīng)計(jì)算,，經(jīng)驗(yàn)公式Psr=Cr+Cu+2Mo+5Ti+7Nb+10V-2,，Psr<0，因而該材料不易發(fā)生晶界斷裂,。
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4 焊接裂紋的防止措施
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根據(jù)形成裂紋的因素,，為了防止裂紋的產(chǎn)生，需從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),、材料選擇以及施工工藝三方面進(jìn)行控制,。
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* S' F: R8 M7 o7 F$ {4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), m& _: ^& s/ o
3 I) I$ |6 y$ v. G6 L 因壓力鋼管的設(shè)計(jì)是比較成熟的設(shè)計(jì)模式，它的設(shè)計(jì)有國家規(guī)范為依據(jù),，焊縫的布置是合理的,。
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1 w: T0 M- j6 _ e1 }' k0 s+ e4.2 材料選擇
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2 R9 S1 u% H- M' L6 R* a l4.2.1鋼管母材的選擇$ c( q1 q2 \% f2 `
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鋼管母材選用日本生產(chǎn)的610U2及610F調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板，這是一種含C,、S量很低的Cr Mo V系合金鋼,，有著優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度≥610MPa,，低溫韌性vE 40≥330J(2mmv形缺口沖擊試驗(yàn)),，脆性斷面轉(zhuǎn)變溫度vTs=-36℃。而碳當(dāng)量Ceq=0.35％,，裂紋敏感性指數(shù)Pcm=0.185％,，當(dāng)焊接熱輸入量為17kJ/cm時(shí)，熱影響區(qū)的最高硬度HVmax≤300,，這是一種具有很好的焊接性和抗裂性的鋼種。該鋼的化學(xué)成分見表1,，力學(xué)性能見表2,。0 j' X6 Q# E+ {
& @# J7 s% g! [' k表1 610U2及610F鋼化學(xué)成分(％)- ~* W% ]. Y( y3 Z; F& J% p
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4.2.2 焊材的選擇/ Z0 n4 C9 p& x% R
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因工期較緊，在施工初期進(jìn)行工藝評定選擇焊材時(shí),，僅進(jìn)行了手工電弧焊的焊接工藝評定,。評定合格后，選定了兩種高強(qiáng)鋼焊條：宜昌猴王焊條廠生產(chǎn)的MK．J607RH焊條及四川自貢大西洋焊條廠生產(chǎn)的CHE62CHJt焊條,。這兩種焊條熔敷金屬化學(xué)成分及力學(xué)性能如表3,、表4。
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, W$ b, i; U3 ~: l0 p; O4 l表3 焊條熔敷金屬化學(xué)成分(％)* C/ U- i9 b+ Q7 v
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表4 焊條熔敷金屬力學(xué)性能
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# k( s+ U' V: k w9 Q6 F這兩種焊條均為超低氫性焊條,，擴(kuò)散氫含量很低,，MK．J607RH焊條擴(kuò)散氫含量Hmax=1.28ml／100g,，CHE62CFLH焊條擴(kuò)散氫含量Hmax=2.29ml／100g，遠(yuǎn)低于國標(biāo)規(guī)定的4ml／100g的標(biāo)準(zhǔn),。由這兩種焊條進(jìn)行的高強(qiáng)鋼的焊接工藝經(jīng)評定是合格的,。焊縫的化學(xué)成分基本與母材相一致，焊縫的機(jī)械性能不低于母材,，熱影響區(qū)的維氏硬度不大于300,，證明此焊材與母材是相匹配的。
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. e0 K [: N* m P$ E% I4.3 施工工藝
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要防止焊接裂紋的產(chǎn)生,，必須嚴(yán)格施工工藝,，加強(qiáng)鋼管制安過程的控制，使鋼管從制作開始到安裝驗(yàn)收完成都處于受控狀態(tài),。
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! U7 U0 ~; x* E7 q3 r4.3.1 加強(qiáng)鋼管制安過程控制
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8 F$ V1 t; @6 a: T4 g/ w3 l8 U (1)嚴(yán)格按引水壓力鋼管制作規(guī)范制作管節(jié),，必須保證出廠管節(jié)的管口平面度及橢圓度符合規(guī)范要求，防止偏心管節(jié)的出廠,。偏心管節(jié)的檢查通過測量管節(jié)四軸線弦長差可得,。( l6 W' s* P! ^
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(2)工地環(huán)縫壓縫時(shí)，保持環(huán)縫組對間隙基本一致,，避免局部區(qū)域壓縫內(nèi)應(yīng)力偏大,。
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(3)控制環(huán)縫焊接順序。環(huán)縫焊接時(shí),，必須采用8名或10名焊工對稱分段退步焊,，要求對稱部位的焊工焊接參數(shù)基本一致。
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4.3.2 加強(qiáng)鋼管焊接過程控制
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" b1 G' s w* E. e0 K$ S (1)嚴(yán)格高強(qiáng)鋼焊條烘烤及領(lǐng)用制度,，嚴(yán)格清除環(huán)縫坡口及兩側(cè)30mm范圍內(nèi)鐵銹,、油污等雜質(zhì)。( e" \/ a# W( H! A- W M; U
W; ^3 H8 T- ^% j% ~6 {
(2)因工地濕度大,、溫度高,，當(dāng)焊接環(huán)境水蒸氣分壓高于25mmHg柱時(shí)，應(yīng)選擇高于規(guī)定預(yù)熱溫度20℃～30℃進(jìn)行預(yù)熱,。
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, X& S' O8 v9 g4 O# H3 g+ L (3)高強(qiáng)鋼的焊接,，不論是δ=34mm，還是δ=60mm,，盡量保證焊前預(yù)熱50℃,，必須保證層溫不低于預(yù)熱溫度，且不超過230℃,。尤其對于δ=60mm高強(qiáng)鋼焊縫,，必須保證預(yù)熱溫度為50℃～100℃。3 O+ v- ]0 q# J8 ^
# w+ |: t: n; ^. I6 J6 j6 d3 c7 O (4)δ=34mm、60mm強(qiáng)鋼焊縫焊后必須進(jìn)行焊后消氫處理,，加熱溫度150℃～200℃,，保溫1h。其中δ=60mm高強(qiáng)鋼焊縫必須進(jìn)行消應(yīng)處理,，使消應(yīng)后的焊縫內(nèi)應(yīng)力小于鋼材屈服強(qiáng)度的一半,。
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以上幾方面均能降低接頭冷卻速度防止其產(chǎn)生淬硬組織，從而避免產(chǎn)生延遲裂紋,，保證焊縫內(nèi)部質(zhì)量,。
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* j o' l+ M$ G& N5 結(jié)論7 R* s$ I7 U/ |" x3 L
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通過介紹焊接裂紋分類及分析焊接裂紋產(chǎn)生機(jī)理，根據(jù)三峽工程的實(shí)際情況,，得出以下結(jié)論：要保證焊縫質(zhì)量,，避免高強(qiáng)鋼焊縫產(chǎn)生焊接裂紋，必須嚴(yán)格施工工藝,，加強(qiáng)鋼管制安過程的控制,，使鋼管從制作開始到安裝驗(yàn)收完全處于質(zhì)量受控狀態(tài)。2 _" q! G' H* J, t$ |
0 V/ m1 h; s9 {6 u& T. U4 D6 C& Z
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