金属材料焊接方法工艺技术模板.doc

摘 要伴随科学技术不停发展，焊接新技术新工艺也不停成熟和创新使其应用越来越广泛。在机械制造、航空航天、石油化工、能源、交通、建筑、冶金等领域使用金属结构全部属于焊接结构，在加工过程中全部离不开焊接。工业发展，含有特殊性能新型结构材料不停涌现，对焊接技术要求也越来越高，所以焊接新技术新工艺发展情况也越来越受到关注。文中先从焊接技术和材料开始介绍，以此为前提再经过对经典金属材料焊接新技术新工艺讲解入手，着重介绍焊接技术及工艺在原有水平及基础上最新发展情况，指出了这些焊接新技术新工艺内容及应用情况，并对焊接技术和工艺做出了合适展望。关键词：新技术，新工艺，金属材料，焊接方法AbstractWith the development of science and technology, welding new technology new technology has been matured and innovation make the application more and more widespread. In machinery manufacturing, aerospace, petrochemical industry, energy, traffic, building, metallurgy and other fields used metal structure belongs to the welding structure, in the process without welding. The development of industry, has the special property of new structural materials continue to emerge, the welding technology requirements are also getting higher and higher, so the welding new technology new technology development is paid more and more attention. The article first from the welding technology and materials is introduced, taking this as the premise and the typical metal material welding new technology new technology on proceed with, introduced emphatically the welding technology and process in the original level and on the basis of the latest development, pointed out these welding new technology new technology content and the application condition, and to welding technology and process to make appropriate prospect.Key word: New technology, New process, Material, Welding method目 录前 言.11 金属焊接材料及技术介绍.21.1 焊接材料作用及种类.21.1.1 焊接材料作用21.1.2 新型焊接材料介绍41.2 金属焊接技术介绍及现实状况.51.2.1 焊接技术介绍51.2.2 金属焊接技术现实状况82 金属焊接新技术和新工艺.92.1 珠光体耐热钢焊接新工艺.92.1.1 焊前分析92.1.2 焊接新工艺92.2 奥氏体不锈钢焊接.102.2.1 奥氏体不锈钢焊接缺点及方法112.2.2 奥氏体不锈钢焊接新工艺122.3 铝及铝合金焊接.132.3.1 铝及铝合金焊接缺点132.3.2 铝及铝合金焊接工艺142.3.3 铝及铝合金焊接新技术152.4 铝和铜焊接.172.4.1 铜和铝焊接特点172.4.2 铜和铝焊接工艺172.5 新型金属材料焊接.182.5.1 硬质合金焊接182.5.2金属陶瓷和金属焊接213 焊接新技术新工艺发展及前景.233.1 焊接新技术新工艺发展趋势.233.1.1 能源方面233.1.2 计算机在焊接中应用233.1.3 焊接机器人和智能化243.1.4 提升焊接生产率243.2 焊接技术前景展望.24结 论.26致 谢.27参考文件.28前 言焊接作为金属加工方法已发展成一门独立学科，焊接新技术新工艺不停成熟和发展使其应用越来越广泛。在机械制造、航空航天、石油化工、能源、交通、建筑、冶金等领域广泛使用金属结构全部属于焊接结构，在加工过程中全部离不开焊接。部分发达国家利用焊接加工钢材量已经超出钢产量二分之一。大量铝、铜、钛等非铁金属结构也是用焊接方法制造。伴随科学技术发展和使用要求日益提升，含有特殊性能新型结构材料不停涌现，对焊接技术要求也越来越高，所以材料焊接性，尤其是金属材料焊接性，也越来越受到亲密关注。只有在了解了焊接发展历程、现实状况及未来发展趋势，才能正确掌握焊接发展方向，有利于从事焊接工作，在焊接工作岗位上才能承前启后，充满信心，去做好焊接工作。本文关键采取论文形式，首先对焊接材料和近几年焊接新技术及现实状况作了概述，在此基础上对常见及新型焊接材料焊接新技术新工艺进行分析，掌握经典金属材料焊接技术和工艺；充足了解金属材料在焊接过程中可能面临困难及问题，增强克服困难和处理问题能力；经过对焊接过程中焊接工艺及缺点了解和处理方法，意在经过本文，在大致了解金属材料焊接技术和焊接工艺发展情况下，要不停努力，主动研究，尽可能开发出新焊接技术和焊接工艺，以应对不停发展和提升焊接需求。 现代焊接技术是从19世纪80年代末发展起来，至今不过百余年。焊接技术发展依靠于科学技术进步，而焊接加工优越性使之成为在多种装备制造中必不可少手段。现在用于生产焊接方法已超出50种。除常规电弧焊方法外，电阻焊、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等焊接方法使用，使现代化大型设备能够大量采取焊接结构，如大型高压容器和储罐、大吨位运输船舶、核电站、水力及火力发电站、超音速飞机等制造中全部采取了焊接技术；多年来大型焊接结构及焊接技术在尖端精密产品中印业大量应用，如：鸟巢、三峡水轮机转轮、神州三号机大型热壁加氢反应器。伴随焊接产品使用要求不停提升，需要采取部分含有特殊性能结构材料，如高强度钢、超高强度钢、耐热耐蚀钢、难熔合金、非铁金属及合金、火星金属、异种金属及复合材料等，所以对焊机技术提出来更高要求；反过来也促进了焊接技术和焊接工艺发展，促进了焊接生产机械化和自动化，如焊接机器人、自动焊接生产线在中国制造业中应用越来越广泛。1 金属焊接材料及技术介绍即使现代焊接技术已进入了成熟阶段，但伴随社会发展，科学进步，新产品、新材料不停地涌现，焊接技术也需要不停地发展，深入地完善。新型焊接材料不停地开发并得以应用，既深入提升了焊接生产率，又能够使焊接过程愈加稳定，飞溅更小，焊缝质量愈加好。焊接工作者研制出了多种新型焊条，如铁粉焊条、重力焊条、躺焊焊条等；还研制出了多种送丝方法和焊缝跟踪装置，弧焊机器人及智能化；大力发展高能束焊接，即等离子束焊接、电子束焊接、激光束焊接等。1.1 焊接材料作用及种类伴随焊接技术快速发展，焊接材料应用范围日益扩大。焊接材料在造船、石油化工、车辆、电力、核反应堆等领域中起着很关键作用，在焊接过程中作为填充金属及保护物质而存在。1.1.1 焊接材料作用(1) 焊接材料作用焊接过程中多种填充金属及为了提升焊接质量而附加保护物质统称为焊接材料。伴随焊接技术快速发展，焊接材料应用范围日益扩大。焊接材料在造船、石油化工、车辆、电力、核反应堆等领域中起着很关键作用。而且，焊接技术发展对焊接材料不管在品种和产量方面全部提出了越来越高要求。焊接生产中广泛使用焊接材料关键包含焊条、焊丝、焊剂、保护气体和钎剂、钎料等。不一样焊接工艺下采取焊接材料组合见表1.1表1.1 不一样焊接工艺条件下采取焊接材料Tab.1.1 Under different welding processes welding material used焊接工艺 焊焊接材料接焊条电弧焊电焊条电（一般焊条、专用焊条）气体保护焊焊丝（实心焊丝、药芯焊丝）+保护气体（活性、惰性、混合）埋弧焊、电渣焊焊丝+焊剂（熔炼焊剂、非熔炼焊剂）钎焊钎剂、钎料上上述多个焊接工艺方法共同特点是以焊接材料作为焊缝填充金属起源，依靠焊接材料来完成焊接过程对液态熔池保护盒冶金作用，以取得优质焊缝金属。各国焊条和焊丝产量百分比，在一定程度上反应了该国焊接自动化水平。现在在欧、美等工业发达国家焊接生产中，焊条产量在焊接材料中约占60%，焊丝产量约占40%。中国目前焊条产量约占焊接材料总产量80%，低于欧、美等工业发达国家。现在中国生产低碳钢焊条以钛钙型焊条为主，低合金高强度钢焊条以低氢型焊条为主，钛钙型和低氢型焊条约占焊条总量90%以上。焊接材料质量对确保焊接过程稳定和取得满足使用要求焊缝金属起着决定性作用。归纳起来，焊条材料应含有以下作用： 确保电弧稳定燃烧和焊接熔滴顺利过渡； 在焊接过程中保护液态熔池金属，以预防空气侵入； 进行冶金反应和过渡合金元素，调整和控制焊缝金属成份和性能； 预防气孔、裂纹等焊接缺点产生； 改善焊接工艺性能，在确保焊接质量前提下尽可能提升焊接效率。 中国输焊接材料使用大国，以后若干年内还是以焊条，焊丝为主。有技术开发能力企业正在立即调整产品结构，开发生产市场上急需品种，如管线用纤维素型和低氢型全位置立向下焊焊条、船舶行业使用高效铁粉焊条和重力焊条、石油化工行业短缺耐发红不锈钢焊条、交流施焊高韧性低氢焊条等。开发关键工程用特殊焊条、专业焊条，在提升和稳定产品质量、降低成本，为用户提供优质高效焊条和服务等方面开展工作。 二氧化碳气体保护焊焊丝发展前景看好。但中国现在焊丝品种单调，应不停开发焊丝品种和规格，如600MPa、700MPa、800MPa高强度焊丝，特殊用途产品，如耐蚀钢焊丝等。改善包装，攻克小规格焊丝层绕上盘工艺和设备，研制罐装焊丝工艺及设备。药芯焊丝在产品中种类、质量、成本等方面还有很多工作要做，如开发多种气体保护焊、自保护焊、埋弧自动焊、堆焊用药芯焊丝。(2) 焊接材料对接头性能影响焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）成份对焊缝金属化学成份、组织和性能相关键影响。为了使焊缝金属含有所要求成份和性能，必需确保焊材中有益合金元素含量和严格控制有害杂质含量。 焊缝金属合金化 焊缝金属合金化就是把所需要合金元素经过焊材过渡到焊缝金属（或堆焊金属）中去。焊接中合金化目标是赔偿合金元素烧损、消除焊接缺点（裂纹、气孔等）和改善焊缝金属组织性能等。 合金成份是决定焊缝成份关键原因。改善和研制焊条、焊丝、焊剂时，必需依据焊接接头工作条件焊缝金属最好化学成份，以确保焊缝性能满足使用要求。 有害杂质控制杂质对焊缝金属性能和金属焊接性有十分关键影响，其中影响有较大有害杂质关键有O、N、H、S、P等。O、N、H元素对焊缝金属关键影响是造成脆化，产生气孔和裂纹，降低焊缝金属塑性和韧性。常见焊材熔敷金属中O、N、H含量列于表1.2表1.2 常见焊材熔敷金属中O、N、H含量Tab.1.2 Commonly used welding consumables welding metal O,N, H content类别氧含量/%氮含量/%氢含量/%H08A焊丝0.010.02-0.20.5光焊丝0.150.300.080.228-纤维素焊条0.0900.01335.8钛型焊条0.0650.01539.1钛钙型焊条0.050.07-钛铁矿型焊条0.1010.01430.1低氢型焊条0.020.030.0104.2埋弧焊焊条0.030.050.0020.0074.40CO2焊焊条0.020.070.0080.0150.04惰性气体保护焊焊条0.00170.0068-药芯焊丝CO2焊焊条-0.0150.040-气焊焊材0.0450.050.0150.0205.00对于N和H控制，须清除焊件和焊接材料附着油、锈、氧化膜及水分、烘干焊材（焊条、焊剂）并应加强保护，预防空气侵入焊接区域。对于氧控制，可在药皮、药芯或焊剂中添加脱氧铁合金，限制气氛氧化性。焊缝金属中S、P含量控制关键从限制焊材中S、P杂质含量入手，通常应分别控制在0.03%以下。1.1.2 新型焊接材料介绍(1) 高强高韧性焊条多年来，冶金工业技术进步很快。伴随控轧、控冷和炉外精炼技术应用，使各类结构钢材强度、韧性和纯度全部有了很大提升。对焊接材料韧性和抗裂性能提出了更高要求。基于这种转变，焊接材料韧性水平需要一个技术跨越才能满足现代焊接结构要求，国外多家厂商展出了这方面产品，在中国部分焊接材料企业展台上也展出了强度6001000MPa级超低氢高韧性焊条系列产品，其熔敷金属塑韧性水平，扩散氢含量和纯净度达成国外水平。产品已成功用于重大军事工程、奥运“鸟巢”工程、三峡工程等重大水利工程、工程机械、矿山机械焊接。(2) 新型耐热钢焊条这是目前电力工业建设中一个热点，国外几家名牌企业已连续几年在北京埃森展会上展出了和超临界、超超临界机组配套新型耐热钢焊条。中国在新型耐热钢焊条研究方面，也取得关键技术结果，已开发出用于T/P23、T/P24、T/P92钢焊接电焊条产品，其熔敷金属高温抗蠕变和焊接工艺性能和国外产品性能相当。已含有和超临界， 超超临界机组焊接配套能力。(3) 新型不锈钢焊条不少中国外企业全部展出了双相不锈钢、控氮不锈钢、超级双相不锈钢、超低碳不锈钢和高温耐热不锈钢等新型焊条。(4) 耐火耐候高性能建筑用钢焊条 武钢自主开发了，含有国际领先水平高性能WGJ510C2耐火耐候钢，为处理高性能WGJ510C2耐火耐候钢焊接材料配套问题，中国已开发出配套焊条并应用于大型高层建筑钢结构工程建造。(5) 管线钢焊条 这方面国外名牌企业产品已用于中国管线焊接工程。现在中国已含有X80及以下低氢焊条和X70及以下纤维素焊条产品配套能力，并批量出口。(6) 大型原油储罐高强钢焊条 为确立国家石油战略贮备基地建设，国家发改委组织中国关键钢铁企业和焊接材料企业进行了技术攻关。现在10万立方米及以上大型原油贮备罐建造用高强度钢焊条，关键是国产焊条，并批量出口。(7) 抗氢钢焊接材料 炼油装置和天然气集输、脱硫工程结构对抗硫化氢和应力腐蚀提出来较高要求，工程装备和管路系统采取16MnR（HIC）或20（HIC）建造，对焊接材料熔敷成份有严格要求，尤其要求S小于等于0.006%。P小于等于0.008%。并要求有较低屈强比，中国开发抗氢钢焊条已大量用于高含硫气田开发、石油化工装置建造。(8) 深冷工程焊接材料 欧洲和日本3.5Ni钢和9Ni钢焊条已在这几年展会中展出，并在中国工程中使用。中国关键焊条企业这次也展出了和9Ni钢配套镍-铬-钼，镍-铬-铁和奥氏体合金系焊条产品，技术水平和国外相当。(9) 铁道车辆用焊接材料 铁路运输业高速发展为采取新技术发明了条件，铁道车辆建造用钢经历了从一般碳钢到含有优良抗大气腐蚀性耐候钢、特种物料腐蚀性能高强耐候钢和TCS铁素体不锈钢，中国已含有覆盖了50、55、60千克级车辆用焊条和TCS不锈钢焊条商品化配套能力1。1.2 金属焊接技术介绍及现实状况伴随科学技术不停发展，焊接技术竞争不停加大，大量现代化焊接技术被应用到焊接中，焊接工作者面临着更复杂技术难题，在这么隋况下，焊接方法迅猛发展，焊接生产工艺水平也在快速改善。焊接工作者主动研发新焊接方法，来提升产品焊接质量。1.2.1 焊接技术介绍焊接技术关键应用在金属母材上。常见有电弧焊，氩弧焊，C02保护焊。氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多个，塑料等非金属材料亦可进行焊接金属焊接方法有40种以上，关键分为熔焊、压焊和钎焊三大类：熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接方法；压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接；钎焊是使用比工件熔点低金属材料作钎科，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并和工件实现原子问相互扩散，从而实现焊接方法。下面就分析近几年出现多个焊接新方法及其应用。(1) 电子束焊接技术电子束焊接技术起源于德国，伴随电子束焊接不停发展，这种技术受到了世界普遍关注，电子束焊接设备稳定性很好，操作过程自动化程度很高，是现在比较成熟高能束流加工方法之一。20世纪60年代初，这种技术开始应用于原子能工业，飞机制造业中。因为其含有深穿透特点，以后又进入到大厚度，重型零件焊接中，同时，在真空室，高功率电子枪中也有很大应用。电子束焊接技术正越来越应用广泛，在空间结构焊接和加工中发挥着关键作用。电子束焊接是这么一个焊接方法，它利用汇聚高速电子轰击工件接缝处所产生热量来使材料熔合，从而达成焊接目标。由电子枪产生电子束在轰击工件时，使动能转变为热能，成为了焊接热源，通常电子枪是由阴极，阳极和聚束极组成。当阴极被加热后，在电场作用下，阴极表面因为热发射效应会发射电子，这些电子连续不停飞向工件，当这些电子束汇聚起来时，能量密度很高，能够达成熔化焊接金属目标。电子束焊接技术相比于传统焊接工艺来说，有很多无可比拟优势： 电子束焊接能量密度很高，效率很高。对于钨，钼等高熔点材料全部能够快速熔化，而且对于大厚度工件，电子束深穿透性对于提升焊接效率发挥了很关键作用。 工件变形小，热影响区小。因为电子束焊接焊接速度快，能够形成一个深而窄焊缝，工件得到热量小，所以工件变形小。 可焊接材料和零件很多。电子束焊接可对于陶瓷、石英玻璃、和超导材料、热敏材料，难熔金属等进行焊接，还能够对一些特殊结构和精细零件进行焊接。 电子束焊接是在真空中进行，能够避免有害气体侵入和材料氧化。(2) 搅拌摩擦焊接技术搅拌摩擦焊接技术是一个高效固态连接方法，它能够用于焊接低熔点有色金属。相比于传统焊接技术，它接头质量好，自动化程度高，广泛应用于航空航天，汽车，造船等合金结构制造领域。摩擦焊是一个利用摩擦产生热量来进行焊接技术，节能效果显著。和常规摩擦焊接样，搅拌摩擦焊接焊接热源也起源于摩擦热，它是由英国焊接研究所发明，其实质是用一个带有搅拌针和轴肩特殊搅拌头来进行焊接，将搅拌针插入焊缝，摩擦加热被焊金属，使金属温度升高，成为塑性状态，同时搅拌金属形成一个旋转空洞，当旋转空洞伴随搅拌针前移时，热塑性金属不停地流向后方，冷却后形成致密焊缝。搅拌摩擦焊相比于其它焊接技术来说，它优点很突出： 焊接质量高。因为是固态连接，没有粗大凝固组织和焊接缺点，热变形小，能够实现大型结构精密焊接。 耗能低，节能效果显著，没有污染，没有烟尘，飞溅，和强烈辐射等。 成本低，摩擦焊接新技术不需要焊条，焊丝，焊药和保护气体，还可实现水下焊接。 自动化程度高。这种焊接技术不需要进行等级培训，操作过程简便，轻易实现自动化。搅拌摩擦焊接应用很广泛，已经在航空，航天，造船，建筑，交通领域得到了充足发展。在制造船舶上，能够用来焊接甲板，船头等零部件。在航空领域能够用来焊接机翼，机身和飞机油箱等，另外，在其它方面，这种焊接技术也发挥了很大作用，高速列车，汽车底盘车身支架，热交换器，发动机壳体全部可用搅拌摩擦焊来进行焊接。(3) 激光焊接技术激光加工技术一个关键应用就是激光焊接技术。这种技术是一个热传导型技术，就是利用激光辐射产生热量来加热工件表面，这些热量经过热传导向工件内部扩散。这种热量能够经过控制激光脉冲宽度、能量、功率等参数来得到，来形成特定熔池。激光焊接是一个高能束焊接方法，比其它焊接方法更能够实现深熔焊形式，所以现在已经有大量激光焊接生产线投入工业生产。激光焊接是一个以激光作为热源而进行焊接，经过用抛物面镜或凸透镜聚光激光能够得到高功率密度热源，这么焊接得到焊缝熔深很大。当激光焊接使工件表面温度快速上升后，又快速冷却，这么就能够进行熔融或非熔融表面处理。激光焊接有两种基础方法，传导焊和小孔焊。传导焊熔池表面是封闭，这种焊接对于系统扰动较小，并目焊缝不易被气体侵入。小孔焊熔池被激光光束穿透成了孔，小孔不停关闭造成了气孔产生。激光焊接比其它传统焊接技术速度愈加快，深度更大，变形较小，而且在特殊环境下也能够进行焊接。不过它要求较高，光束位置在工件上不能有太大偏移，另外，激光焊接系统成本较高。伴随激光技术发展，现代研究关键方向转向了激光方法和其它方法联合技术，如激光焊和钨极氩弧焊共同作用焊接等，这些技术填补了激光焊接技术部分缺点。现在，激光焊接应用领域不停扩大，包含到了制造业，汽车工业，电子工业，生物业，航空航天业和造船工业等。激光焊接在汽车领域发展很快，逐步应用到半轴，传动轴，散热器等汽车部件制造。因为激光焊接优点，它在集成电路和半导体器件焊接中，发挥了很大优势。另外，激光焊接也在真空器件研制中得到了应用，如快热阴极灯丝组件等。对于航空航天领域激光研究也取得了良好进展，如利用激光技术来修复损伤结构件等，对于有些要求较高焊缝，只有激光焊才能完成2。除了以上三种方法在近几年来发展较快外，还有其它焊接新技术在不停出现，不停发展，新焊接工艺比如弧焊机器人及智能化焊接、数字化生产及其它焊接工艺方面也在不停探索和创新。1.2.2 金属焊接技术现实状况焊接已成为现代工业中一个不可缺乏，而且日益关键加工工艺方法。在近代金属加工中，焊接比铸造、锻压工艺发展较晚，但发展速度很快。焊接结构重量约占钢材产量45，铝和铝合金焊接结构比重也不停增加,其它新型金属材料焊接也在不停涌现。金属焊接技术已经在中国各个领域中得到广泛应用。不过因为金属焊接技术会对被焊工件质量造成直接影响，而被焊工件出现质量问题通常是因为出现焊接缺点造成。在金属焊接中常出现缺点是因为焊接工艺、焊接技术、外部环境和被焊接金属材料本身性能不一样而产生。为确保焊接件质量和内部组织无缺点，达成质量和设计要求，在焊接过程中对被焊接金属焊接性、工艺要求、焊接规范和焊接设备进行检验和检验，并采取对应技术和工艺方法对焊接结构进行保护，才能很好地预防和预防一些缺点产生。 近些年来，焊接工作者们在焊接过程中不停吸收经验，总结教训，探索出了很多在金属材料焊接中克服缺点，确保质量焊接新技术新工艺。2 金属焊接新技术和新工艺焊接作为金属加工方法已发展成为一门独立学科，焊接新技术新工艺不停成熟和发展使其应用越来越广泛。伴随焊接产品使用要求不停提升，需要采取部分含有特殊性能结构材料，如高强度钢、超高强度钢。耐热耐蚀钢。难熔合金、非铁金属及其合金、活性金属、异种金属及复合材料等，所以对焊接技术提出了更高要求；反过来也促进了焊接技术和焊接工艺发展，促进了焊接生产机械化和自动化，如焊接机器人、自动焊接生产线在中国制造业中应用也越来越广泛。2.1 珠光体耐热钢焊接新工艺多年来中国在焊接主蒸汽管道(材质为珠光体耐热钢)时，采取根部未充氩 保护、焊后未立即进行热处理焊接工艺，运行一段时间后出现了裂纹，不能确保机组运行可靠要求。因为其焊接性能差，在进行焊前分析基础上，采取了E5515-2- (R317)焊条焊接及根部充氩保护、焊后立即进行热处理新焊接工艺，确保了主蒸汽管道焊口焊接质量。2.1.1 焊前分析因为钢中加入铬、钼、钒等合金元素质量分数较高，增大了钢淬硬倾向，使焊接热影响区硬度提升，轻易产生冷裂纹。从硬度分布来看，钢中焊接接头经长久高温工作后，很多情况下全部是在软化区发生断裂现象，即峰值温度处于780周围，焊前原始温度硬度较高，焊后弱化程度增大。在长久高温工作时，蠕变变形将集中在软化区，最终造成断裂。因为合金质量分数增加，产生热裂纹倾向也增大。因为钢中合金质量分数较高，假如根部得不到良好保护，钢中所含铬被氧化烧损，使焊缝根部抗氧化能力降低，其持久强度降低，且可能产生微裂纹，所以焊接焊缝根部时宜采取充氩保护。2.1.2 焊接新工艺(1) 焊前准备： 为了预防产生裂纹，我们选择合金含量稍低R317电焊条进行焊接。从表2.1能够看出，其热强系数比使用R337电焊条焊接接头热强系数大，软化区弱化程度减小，因为合金含量稍低，淬硬现象降低。焊接所用焊丝为TIG-31，焊条为R317、E5515-2-Nb337)。(2) 焊接参数选择：为了预防产生粗大组织及减小软化区软化程度，应选择合理焊接线能量。采取多层多道焊、焊条摆动宽度小于焊条直径5倍、单层厚度小于所用焊条直径加2 mm、盖面采取退火焊道，能够有效预防最终一层淬硬，预防产生冷裂纹，应选择焊接参数为：电流125190 A，电压2028 V，焊接速度20.242.9mm/min，氩气流量812 L/min。表2.1 使用两种焊条焊接焊接接头持久强度和热强系数Tab.2.1 The use of two kinds of welding rod welding joint strength and thermal strength coefficient焊条材料持久强度/Nmm-2接头热强系数焊接温度/焊缝接头母材R33754055095987884881270.75R31754055092987587981080.80(3) 焊前预热及热处理焊前预热：焊前预热能够减小焊缝和焊件间温度梯度，减小冷却速度，减缓避免生成马氏体组织，减小开裂危险性，减小内外壁温差，减小热应力，能够有效地预防产生冷裂纹。预热温度为300350，恒温30 min，升温速度为172/h。珠光体耐热钢焊缝金属含碳量和金属元素含碳量较高，有可能使母材热影响区先于焊缝发生相变，氢原子就从热影响区向焊缝扩散，使焊缝中氢原子处于过饱和，当焊缝冷却后转变为马氏体组织时，产生冷裂纹。焊后热处理：焊后立即进行高温回火热处理，可有效预防产生冷裂纹，消除近缝区硬化现象，并能够使氢溢出，降低氢致延迟裂纹敏感性。焊后热处理参数包含升降温速度172/h；720750恒温1.5h；升温4.2h；降温2.44h。(4) 新旧焊接工艺焊接接头性能分析为了评价新焊接工艺焊接接头质量，依据火力发电厂锅炉压力容器焊接工艺评定规程(SD34089)要求，对采取R317和R337焊条焊接焊接接头性能进行对比，对比结果以下： 试验数听说明，采取比母材低焊接材料焊接珠光体耐热钢中(抗拉强度确保值大于等于540MPa)焊接接头，多种性能优于采取和母材相匹配焊接材料焊接珠光体耐热钢焊接接头； 采取新焊接工艺焊接珠光体耐热钢，能够有效预防产生热影响区软化，并能预防产生裂纹； 采取新焊接工艺，可预防根部氧化、产生微裂纹； 采取合理焊前预热和焊后热处理能够有效预防裂纹产生； 主蒸汽管道焊口光谱分析符合图标材质要求，硬度检验全部符合规程要求，经100超声波检验合格。所以主蒸汽管道焊口采取新焊接工艺焊接后，确保了主蒸汽管道焊接质量3。2.2 奥氏体不锈钢焊接奥氏体不锈钢因为不发生相变，对氢脆不敏感，接头有良好塑性和韧性，所以焊接性很好。2.2.1 奥氏体不锈钢焊接缺点及方法(1) 焊接接头晶间腐蚀 在腐蚀介质作用下，起源于金属表面沿晶界深入到金属内部腐蚀就是晶间腐蚀。晶间腐蚀是一个局部性腐蚀，它会造成晶粒间结协力丧失，材料强度几乎消失，是一个必需重视危险腐蚀现象。图2.1所表示。图2.1焊接件晶间腐蚀Fig.2.1 Weld intercrystalline corrosion 产生原因：奥氏体钢在固溶状态下碳以过饱和形式溶解于固溶体，加热时过饱和碳以碳化铬形式沿晶界析出。碳化铬析出消耗了大量铬，所以使晶界周围铬含量降到低于钝化所需要最低量（12%），形成贫铬层。贫铬层电极电位比晶粒内低得多。当金属和腐蚀介质接触时，就形成了微电池。电极电位低晶界成为阳极，被腐蚀溶解形成晶间腐蚀。 预防方法：降低母材和焊缝中含碳量，将钢中碳降低到小于或等于其室温时在相中溶解度，这么在加热时就不会有或极少有碳化铬析出，从而从根本上避免贫铬层形成；在钢中加入稳定碳化物形成元素，改变碳化物类型，如向钢中加入和碳亲和力大于铬钛、铌、钽等，这些元素将优先和碳结合而避免形成碳化铬，从而避免了碳化铬产生；焊后进行固溶处理，固溶处理可使已经析出碳化铬重新溶于奥氏体中，但对大型复杂零部件则有一定困难。且在加热时会反复形成碳化铬；改变焊缝组织状态，使焊缝由单一相改变为+双相。当焊缝中存在一定数量初析铁素体相时，能够打乱粗大柱状树枝晶，使面积较小而直晶界变为曲折晶界，破坏了腐蚀通道。(2) 焊接接头热裂纹 产生原因：奥氏体不锈钢对热裂纹比较敏感，关键是由冶金原因决定，即由钢化学成份、组织和性能决定。因为奥氏体钢是单相组织，焊缝从凝固冷却到室温不发生相变，很轻易形成方向性很强粗大柱状晶组织，为低熔点物质偏析和集中发明了条件；且奥氏体钢中合金元素品种多，数量大，不仅硫、磷等杂质会和铁形成低熔点共晶，合金元素之间或和杂质之间作用也会形成低熔点化合物或共晶；奥氏体钢热物理性能对裂纹敏感性亦有着直接影响 预防方法：严格控制有害杂质，关键是硫、磷数量；调整焊缝金属为双相组织，因为纯奥氏体组织焊缝很轻易产生结晶裂纹；合理进行合金化；工艺上，为了降低热裂倾向，应尽可能降低熔池过热和接头残余应力。2.2.2 奥氏体不锈钢焊接新工艺 (1) 原焊接工艺出现问题 原工艺采取和焊接低碳钢(如Q235钢、20钢)相同焊接规范，仅焊接电流略小10%20%。相同焊接规范，打底层采取“一点击穿断弧法”操作手法，单面焊双面成形。其它各层焊条横向摆动，焊波均匀，外观成形良好，表面检验合格率达95%以上。 因奥氏体组织对氢气、氧气、氮气气体原子溶解度稍高于一般低合金钢组织。焊缝气孔倾向小，X光射线检验底片等级均在级以上，内部质量检验合格率达100%。 板状、管状试件弯曲检验，面弯、背弯试样均措焊缝中心开裂甚至折断，复试试样也一样开裂，弯曲检验全部不合格。 检验断口形貌，呈组织疏检、晶粒粗大过烧组织。在在焊条接头部位，存在形状如黄豆粒夹杂物灰黑点。 管板角焊缝金相宏观断面检验，也发觉有夹杂物状黑点，且组织晶粒粗大，杂质密集，断面灰黑，金相检验不合格。(2) 改善后焊接新工艺工艺改善思绪从两方面考虑： 一是采取方法尽可能缩短焊缝金属及热影响区高温停留时间；二是改变焊缝金属结晶形态，降低区域偏析和弧坑缩孔。 选择小直径焊条，小电流和小线能量焊接规范参数。如扳状平焊打底层用直径为2.5mm焊条焊接电流I为7080A；其它层次用直径为3.2mm焊条，I为120125A，焊接线能量控制在1OKJ/CM以下。 打底层采取“一点(或两点)击穿断弧焊” 操作手法，平均燃熄弧频率在8090次/min。“断弧焊”类似于无基值电流脉冲焊法，平均热输入量小，熔池凝固快，降低过热区域和晶粒长大倾向。且单面焊双面成形难度大。采取“断弧焊”法较为轻易控制熔池成型。当熔池未完全结晶时，其偏析杂质又被后续熔池所熔化，吹向熔渣，偏析杂质较为弥散，断口无宏观缺点。 当更换焊条前，填满弧坑，并将电弧引向坡口边侧，熄弧于坡口面上。对于出现弧坑缩孔和夹杂物富集区，可用角向磨光机去除，将弧坑磨成缓坡形，确定无缺点后，再燃弧接着焊接。 打乱结晶方向，使每条焊道结晶中心偏离焊缝中心，避免了焊道中心杂质偏析物区域聚集。操作上焊条不摆动，窄焊道，快焊速，多层多道焊。每道焊缝金属柱状结晶细化，优于宽焊层单道焊缝。 每焊完一层(或一道)焊道，立即将试件置于水中冷却，逐层逐道水淬，缩短焊接接头高温停留时间，降低过热组织和晶粒粗化倾向并缩短奥氏体不锈钢在550850敏化温度区间，提升其耐晶间腐蚀性能。采取新工艺后，焊接工艺评定合格。焊缝受拉面无任何纵、横裂纹出现，全部试件均无需复试，弯曲合格率一次性100，金相宏观断面无缺点4。2.3 铝及铝合金焊接铝及其合金含有优异物理特征和力学性能，其密度低、比强度高、热导率高、电导率高、耐蚀能力强，已广泛应用于机械、电力、化工、轻工、航空、航天、铁道、舰船、车辆等工业内焊接结构产品上。2.3.1 铝及铝合金焊接缺点(1) 焊接裂纹焊接裂纹分为两类，一类是产生在焊缝金属内焊接裂纹称为焊缝金属结晶裂纹或凝固裂纹；另一类是产生在近缝区母材晶界上或多层焊时，邻近正在施