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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！
, S+ k2 F/ @7 \2 @3 P
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焊接裂紋產(chǎn)生原因
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% I' }, @) a, t 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。: A$ a; u, J( T
8 e! K$ l. K( p" |; \) `* K/ y* |3.1 力學(xué)因素
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N4 J( r3 e, g' W( Z 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(duì)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?cè)酱螅斐珊附恿鸭y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(huì)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。, D! R+ t) h! Q0 c! P' R U) d
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3.2 冶金因素: X* {3 G7 b& P$ u
' k3 o2 o, [6 @+ }3.2.1 冶煉雜質(zhì)對(duì)高溫脆性區(qū)的影響
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+ O C$ u9 X/ q" Y 鋼中的雜質(zhì)元素如C、S、P、B會(huì)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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0 W# g4 l$ e0 T7 d& }5 I% ]3.2.2 鋼的淬硬致脆傾向9 I0 h/ J) E. z. J
2 y& Z1 p! e- a( i5 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。, v* @0 `" p# p2 c" l2 Q0 ?! R
3 S1 ~# c. n; [- @8 X. `/ t3.2.3 鋼中氫的致脆
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+ m- x, m7 N7 h4 Q7 H! B 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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/ M3 A L( k" |6 w! Z* C* ? C: l3.2.4 焊接粗晶區(qū)晶界的弱化* T0 {5 V$ e+ e' u
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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(huì)使晶界弱化或相對(duì)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。6 Q5 r8 o7 F/ S! [, K M3 u
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4 焊接裂紋的防止措施 ( S9 o0 V: r1 c5 J" B: `, [1 w- ^/ }3 `
4 N: I3 W1 V3 U0 ]6 b! s 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。" _) I1 _, V7 i. n
3 V# o! c! r9 s2 M' k) ^4 ]# w" U4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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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(guó)家規(guī)范為依據(jù)，焊縫的布置是合理的。& P1 L! d- P, x+ K
; r6 g6 O4 |2 \9 j3 M# @$ e2 H4.2 材料選擇6 \: M7 i% l! E5 N" u& V6 F
4 T. J9 ]& C) x: h5 i4.2.1鋼管母材的選擇0 p( n& z; i$ e- q7 A9 m' s
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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。8 b9 l: Y+ d* U( `7 e! R3 ]8 O
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表1 610U2及610F鋼化學(xué)成分(％)
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3 K- Y7 W4 t4 U4.2.2 焊材的選擇
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) {- t- i" y9 v7 [ 因工期較緊，在施工初期進(jìn)行工藝評(píng)定選擇焊材時(shí)，僅進(jìn)行了手工電弧焊的焊接工藝評(píng)定。評(píng)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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表3 焊條熔敷金屬化學(xué)成分(％)
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表4 焊條熔敷金屬力學(xué)性能 }! \6 A s: U& ~7 ?
6 @1 J1 [7 O" n( I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(guó)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(píng)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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4.3 施工工藝" Q- F z- b) W; J0 B
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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)。$ ]4 _& ?2 a1 `0 H( b
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4.3.1 加強(qiáng)鋼管制安過程控制
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- B$ Z' l' Y6 a V* a) c: j (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(cè)量管節(jié)四軸線弦長(zhǎng)差可得。
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(2)工地環(huán)縫壓縫時(shí)，保持環(huán)縫組對(duì)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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, ?* G2 m+ N9 f, k- _' g, ~ (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(duì)稱分段退步焊，要求對(duì)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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' c: v _: Q( i5 n (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)。
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(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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(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(duì)于δ=60mm高強(qiáng)鋼焊縫，必須保證預(yù)熱溫度為50℃～100℃。
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" _) O' c1 _+ D; w4 h (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。" n" \( x* L+ l, \$ L
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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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5 結(jié)論
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! H! r) [( g% {0 y- b, i1 b 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)。
7 D* Q, v8 x. a. u1 i) {6 B* @& |% l# `! |5 j* r! l4 {# P1 H5 B
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