1.限制鋼材和焊材中,易產(chǎn)生偏析的元素和有害雜質(zhì)的含量,特別是S、P、C的含量,因?yàn)樗鼈儾粌H形成低熔點(diǎn)共晶,而且還促進(jìn)偏析。C≤0.10%熱裂紋敏感性可大大降低。必要時(shí)對(duì)材料進(jìn)行化學(xué)分析、低倍檢驗(yàn)(如硫印等)。
2.調(diào)節(jié)焊縫金屬的化學(xué)成分,改善組織、細(xì)化晶粒,提高塑性,改變有害雜質(zhì)形態(tài)和分布,減少偏析,如采用奧氏體加小于6%的鐵素體的雙相組織。
3.提高焊條和焊劑的堿度,以減低焊縫中雜質(zhì)的含量,改善偏析程度。
4.選擇合理的坡口形式,焊縫成型系數(shù)ψ=b/h>1,避免窄而深的“梨形”焊縫,(焊接電流過(guò)大也會(huì)形成“梨形”焊縫),防止柱狀晶在焊道中心會(huì)合,產(chǎn)生中心偏析形成脆斷面;采用多層多道焊,打亂偏析聚集。
5.采用較?。ㄟm當(dāng))的焊接線能量,對(duì)于奧氏體(鎳基)不銹鋼應(yīng)盡量采用小的焊接線能量(不預(yù)熱、不擺動(dòng)或少擺動(dòng)、快速焊、小電流)、嚴(yán)格掌握層間溫度,以縮短焊縫金屬在高溫區(qū)的停留時(shí)間;
6.注意收弧時(shí)的保護(hù),收弧要慢并填滿弧坑,防止弧坑偏析產(chǎn)生熱裂紋;
7.盡量避免多次返修,防止晶格缺陷聚集產(chǎn)生多邊化熱裂紋;
8.采取措施盡量降低接頭應(yīng)力,避免應(yīng)力集中,并減少焊縫附近的剛度,妥善安排焊接次序,盡量使大多數(shù)焊縫在較小的剛度下焊接,使其有收縮的余地。
預(yù)防再熱裂紋的方法
1.選材時(shí)應(yīng)注意能引起沉淀析出的碳化物形成元素,尤其是V的含量。必須采用高V鋼材時(shí),焊接及熱處理時(shí)要特別加以注意。
2.熱處理時(shí)避開再熱敏感區(qū),可減少再熱裂紋產(chǎn)生的可能性,必要時(shí)熱處理前做熱處理工藝試驗(yàn)。
3.盡量減少殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中,減少余高、消除咬邊、未焊透等缺陷,必要時(shí)將余高和焊趾打磨圓滑;提高預(yù)熱溫度,焊后緩冷,降低殘余應(yīng)力。
4.適當(dāng)?shù)木€能量,防止熱影響區(qū)過(guò)熱,晶粒粗大。
5.在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下,選用低一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的焊條,讓其釋放一部分由熱處理過(guò)程消除的應(yīng)力,(讓應(yīng)力在焊縫中松弛),對(duì)減少再熱裂紋有好處。
預(yù)防未焊透的方法
1.控制好坡口尺寸:間隙、鈍邊、角度及錯(cuò)口等;
2.控制電流、極性和焊速;使接頭充分預(yù)熱,建立好第一個(gè)熔池;
3.控制焊條直徑和焊接角度;克服電弧偏吹;
4.雙面焊清根一定要徹底;
5.坡口及鈍邊上的油、銹、渣、垢一定要清理干凈。
焊接性及其試驗(yàn)評(píng)定
1.焊接:通過(guò)加熱或加壓,加或不加填充材料,使兩個(gè)物體進(jìn)行原子間的結(jié)合形成不可分割的整體的工藝過(guò)程。
2.焊接性:指同質(zhì)材料或異質(zhì)材料在制造工藝條件下,能夠焊接形成完整接頭并滿足預(yù)期使用要求的能力。
3.影響焊接性的四大因素是:材料,設(shè)計(jì),工藝及服役環(huán)境。
4.評(píng)定焊接性的原則主要包括:①評(píng)定焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向,為制定合理焊接工藝提供依據(jù);②評(píng)定焊接接頭能否滿足結(jié)構(gòu)使用性能的要求;設(shè)計(jì)新的焊接試驗(yàn)方法就符合下述原則:可比性,針對(duì)性,再現(xiàn)性和經(jīng)濟(jì)性。
5.碳當(dāng)量:把鋼中合金元素的含量按相當(dāng)于若干碳含量折算并疊加起來(lái),作為粗略評(píng)定鋼材冷裂紋傾向的參數(shù)指標(biāo)。
6.斜Y型坡口對(duì)接裂紋試驗(yàn):目的是主要用于鑒定低合金高強(qiáng)鋼第一層焊縫和HAZ形成冷裂紋傾向,也可用于擬定焊接工藝。
1)試件制備,被焊鋼材板厚δ=9-38mm。對(duì)接接頭坡口用機(jī)械方法加工,試板兩端各在60mm范圍內(nèi)施焊拘束焊縫,采用雙面焊。注意防止角變形和未焊透。保證中間待焊試樣焊縫處有2mm間隙。
2)試驗(yàn)條件:試驗(yàn)焊縫選用的焊條就與母材相匹配,所用焊條應(yīng)嚴(yán)格烘干,焊條直徑4mm,焊接電流(170±10)A,焊接電壓(24±2)V,焊接速度(150±10)mm/min。試驗(yàn)焊縫可在各種不同溫度下施焊,試驗(yàn)焊縫只焊一道,不填滿坡口。焊后靜置和自然冷卻24h后截取試樣和進(jìn)行裂紋檢測(cè)。
3)檢測(cè)與裂紋條率計(jì)算。用肉眼或手持5-10倍放大鏡來(lái)檢測(cè)焊縫和熱影響區(qū)的表面和斷面是否有裂紋。一般認(rèn)為低合金鋼“小鐵研”試驗(yàn)表面裂紋率小于20%時(shí),一般不產(chǎn)生裂紋。
7.插銷試驗(yàn):目的,主要評(píng)定鋼材的氫致延遲裂紋傾向,附加其他設(shè)備,也可以測(cè)定再熱裂紋敏感性和層狀敏感性。
1)試件制備,將被焊鋼材加工或圓柱的插銷試棒,沿軋制方向取樣并注明插銷在厚度方向的位置。試棒上端附近有環(huán)形或螺形缺口。將插銷試棒插入底板相應(yīng)的孔中,使帶缺口一端與底板表面平齊。對(duì)于環(huán)形缺口的插銷試棒,缺口與端面的距離a應(yīng)使焊道熔深與缺口根部所截平面相切或相交,但缺口根部圓周被熔透的部分不得超過(guò)20%。對(duì)于低合金鋼,a值在焊接熱輸入為E=15KJ/cm時(shí)為2mm。
2)試驗(yàn)過(guò)程,按選定的焊接方法和嚴(yán)格控制的工藝參數(shù),在底板上熔一層堆焊焊道,焊道中心線通過(guò)試樣的中心,其熔深應(yīng)使缺口尖端位于熱影響區(qū)的粗晶區(qū),焊道長(zhǎng)度L約100-150mm。施焊時(shí)應(yīng)測(cè)定800-500℃的冷卻時(shí)值t8/5值,不預(yù)熱焊接時(shí),焊后冷卻至100-150℃時(shí)加載;焊前預(yù)熱時(shí),應(yīng)在高于預(yù)熱溫度50-70℃時(shí)加載。載荷應(yīng)在1min之內(nèi)且在冷卻至100℃或高于預(yù)熱溫度50-70℃之前施加完畢。如有后熱,應(yīng)在后熱之前加載。當(dāng)試棒加載時(shí),插銷可能在載荷持續(xù)時(shí)間內(nèi)發(fā)生斷裂,記下承載時(shí)間。
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