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安小龙热轧18MNMONB钢的焊接性 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途目录前言1第一章 焊接技术概述2第二章 低合金结构钢的类别、应用及焊接特点5第三章 热轧18MNMONB钢化学成分、基本性能、应用9第四章热轧18MNMONB钢的焊接性11第五章 热轧18MNMONB钢的焊接工艺性14第六章 防止热轧18MNMONB钢焊接裂纹的措施17第七章 热轧18MNMONB钢焊接质量检验方法20致谢26参考文献27前言本文介绍了金属焊接性以及焊接裂纹的概念，主要介绍冷裂纹的形成及影响因素、金属焊接性的研究方法，论述了低碳调质钢的焊接性及焊接工艺特点。在总结大量资料和焊接试验的基础上，通过热轧18MnMoNb钢斜Y型焊接裂纹试验,即小铁研试验、18MnMoNb焊接热影响区组织性能试验、18MnMoNb焊接裂纹断口的扫描电镜分析，分析低碳调质钢的焊接性及产生冷裂纹的原因，并讨论了预热对焊接冷裂纹倾向的减小作用；并对18MnMoNb焊接热影响区组织进行了金相分析和性能研究。最后对18MnMoNb焊接热影响区的显微硬度进行了测试.完成了热轧18MnMoNb钢的可焊性及焊接工艺的研究。关键词：可焊性；焊接接头;热影响区；焊接裂纹第一章 焊接技术概述焊接技术，又称连接工程，是一种重要的材料加工工艺。所谓焊接就是把两中或两种以上的材料(同种或异种），通过加热或加压或两种并用，并且用或不用填充材料,使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。焊接与其他连接方式不同,不仅在宏观上形成了永久的接头，而且在微观上建立了组织上的内在联系。由于焊接方法具有节省金属，生产效率高，产品质量好和大大改善劳动条件等优点,在半个世纪内得到飞速发展。近代焊接技术，从1882年出现碳弧焊开始直到本世纪30年代，在生产上只是应用气焊和手工电弧焊等简单的焊接方法。尤其是四十年代，出现了优质电焊条，使焊接技术得到了一次飞跃。以后随着埋弧焊和电阻焊的应用，使焊接过程的机械化和自动化成为实现。后来又出现电渣焊，各种气体保护焊，直到六十年代发展起来的等离子弧焊、电子束焊、激光焊等先进的焊接方法的涌现，使焊接技术达到了一个先进的水平。近年来又在研究能量束焊接，例如太阳能焊接、冷压焊接等新的焊接方法。可以说焊接方法层出不穷.金属材料在焊接时要经受加热、熔化、化学反应、结晶、冷却、固态相变等一系列复杂的过程，这些过程又都在温度、成分及应力极不平衡的条件下发生的，有时可能在焊接区造成缺陷,或者使金属的性能下降而不能满足使用时的要求。金属本身的物理性能、化学性能和力学性能，都不足以直接说明它在焊接时可能出现什么问题或焊接后能否满足使用要求。金属焊接性就是金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。金属焊接性包括两大方面内容,一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力.这说明，焊接性不仅包括结合性能，而且包括结合后的使用性能。从理论上分析，只要在融化状态下能够相互形成溶液或共晶的任意两种金属或合金都可以经过熔焊形成接头。同种金属或合金之间当然是可以形成焊接接头的。许多异种金属或合金之间也是可以形成焊接接头的只是有时是需要通过中间过渡层的。因此，可以认为上述几种情况都可以看做是“具有一定的焊接性的”。差别在于有的工艺过程很简单，有的工艺过程很复杂;有的接头质量高、性能好、有的接头质量低、性能差。所以，金属焊接工艺过程简单有接头质量高、性能好时,就称作焊接性好;反之，就称焊接性差。所谓工艺焊接性，是指在一定焊接工艺条件下,能否获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。对于一般熔焊来讲,焊接都要经过加热熔化、冶金反应和和随后冷却过程。因此,工艺焊接性又分为“热焊接性”和“冶金焊接性.热焊接性是指焊接热过程中，对焊接热影响区组织性能及产生的缺陷的影响程度,它用于评定被焊金属对热作用的敏感性；冶金焊接性是指冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度。所谓使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足各种使用性能的程度，其中包括力学性能、低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度，以及抗腐蚀性能和耐腐蚀性能等.焊接性的提出为判断材料能否适应焊接加工,提供了可抗的依据。现阶段，用来判断可焊性的方法很多，如可以直接采用焊接试验，也可以通过分析金属的化学成分、物理特性、与各种气体的亲和力、相图特点，CCT图或SCCT图、热处理状态、焊接工艺条件、保护方式、工艺措施等来评价焊接性。在本论文中将简单介绍焊接性及其试验方法，对低碳调质钢的焊接性能及焊接工艺进行研究。低碳调质钢的S一般为441980MPa，在调质态供货和使用。其特点是含碳量更低,淬火组织为低碳马氏体，不仅强度高，并且兼有良好的塑性和韧性，可以直接在调制状态下进行焊接，焊后也不需要进行调质处理.必要时可采取消除应力处理。这类钢由于强度高，主要用于高压设备。这类钢为了保证良好的综合性能和焊接性，要求C0.22%，实际上含碳量都在0.18以下.S441490MPa的低合金高强度钢中有调质和正火(正火+回火）两类。调质钢的韧性和焊接性通常都比同一强度等级的正火钢好;热影响区的淬硬倾向小,冷裂纹敏感性低.焊接裂纹是金属焊接时产生的主要缺陷，在焊缝中的应力大该部分的塑性变形(即延伸性）小的情况下产生的。焊缝裂纹产生的主要元婴，通常随发生场所、发生时期及其形态的不同可有冷裂纹和热裂纹两种。焊接金属裂纹主要由焊接金属凝固时的收缩应力所引起.评定母材焊接性优劣程度的试验称为焊接性试验。其主要内容有：焊接热裂纹试验、焊接冷裂纹试验。焊接冷裂纹和层状撕裂试验、焊接热影响区缺口脆性试验和焊接接头的使用性能试验。在本论文中，对低碳调质钢18MnMoNb进行了斜Y型焊接冷裂纹实验研究并用扫描电镜对裂纹断口进行观察,判断出裂纹的断裂形式,对18MnMoNb钢焊接热影响区组织性能进行了研究，并对其焊接接头组织进行了金相分析及显微硬度分析。随着人社会对物质文明的追求、各种新型材料的不断发展，焊接技术已经成为一门独立的科学。它广泛地应用于石油化工、电力、航天航空、海洋工程、核动力工程、微电子技术，桥梁、船舶舰艇，以及各种金属结构等工业部门。而可焊性是焊接的首要条件，可以预料,随着焊接工业的发展,焊接将会向着更加髙效、环保、新型的方向发展.第二章 低合金结构钢的类别、应用及焊接特点钢的分类方法很多，一般是根据不同需要采用不同的分类方法。参照国家标准ISO制定的新的国家标准GB/T13304-1991钢分类中包括了“钢按化学成分分类”和“钢按主要质量等级和主要性能及使用特性分类”两部分。按化学成分，钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢三类。非合金钢按质量等级又分为普通质量、优质与特殊质量三类，每一类又按主要特性分为若干小类。研究焊接结构钢用合金结构钢的焊接性和焊接工艺时，在综合考虑成分、性能、用途等因素的基础上，分为高强度钢和专业用钢两大类。这种分类方法的优点是，同一类的钢使用条件基本相同，主要质量要求一致，因而在编制焊接工艺时，为保证质量所依据的原则（选用焊接材料的原则、确定焊接参数的原则等)有较多的共同之处。凡是可以制造工程结构和机器零件的钢统称为结构钢.合金结构钢是在碳素钢的基础上加入一种或几种合金元素冶炼而成。加入合金元素的目的，使在保证足够的塑性和韧性的基础上获得较高的满足结构工作条件提出的某些特殊要求,如耐蚀性、高温强度等.焊接结构制造中,合金结构钢主要用于制造压力容器、桥梁、船舶、大型金属构架及矿山冶金设备上的大型零部件。按GB/T133041991规定，屈服点S295MPa、抗拉强度b390MPa的钢，均称为高强度钢。这类钢主要用来制造一些在常规条件下承受静载荷或动载荷的零件或结构。对材料的主要的使用要求是保证产品在预定的工作条件下的力学性能.低合金高强度钢与含碳量相同的碳素钢相比，不仅强度明显提高，而且具有较好的耐蚀性.而与强度相同的碳素钢相比,具有较高的塑性、韧性和较低的韧脆转变温度，并且焊接性良好。部分低合金高强度钢的冶炼工艺比较简单，轧制工艺与普通碳素钢相近。近年来,对某些强度较高的钢种采用了控制轧制工艺，把轧钢与热处理结合起来,获得良好的综合性能.高强度钢常用的热处理工艺比较简单，一般为正火或正火+回火;有些强度较高的钢则采用调质(淬火+回火)处理.1994年我国对GB1591低合金结构钢进行了一次修订，在修订后的GB/T1591-1994中对钢的牌号、质量等级作了新的规定。钢的牌号冠以汉语拼音字母Q（表示屈服点)，后缀表示钢的最小屈服点的三位数字。每个钢种按质量还可以分为若干等级。高强度钢的种类很多，强度差别也很大，在讨论焊接性时，按照钢材供货的热处理状态将其分为热轧及正火钢、低碳调质钢和中碳调质钢三类。采用这样的分类方法,是因为钢的热处理供货状态是由其合金系统、强化方式、显微组织所决定的，而这些因素又直接影响钢的焊接性与力学性能，所以同一类的钢焊接性是比较接近的.以热轧或正火状态供货和使用的钢称为热轧及正火钢。这类钢的S=295490MPa，通过合金元素的固溶强化和沉淀强化而提高强度，属于非热处理强化钢。热轧及正火钢的冶炼工艺较简单，几个较低，综合力学性能良好,且具有良好的焊接性，因而得到广泛的应用。70年代以以来发展的微合金化控制轧钢，S340MPa的低裂纹敏感性钢(CF）,超低硫抗层状撕裂的Z向钢种等新钢种,实质上都属于新发展的正火钢分支。因此，热轧及正火钢是焊接结构制造中最广泛的一大类钢,也是品种与质量发展最快的一类钢。但热轧及正火钢的强度受到强化方式的限制，只有通过热处理强化，才能在保证综合力学性能的基础上进一步提高强度。低碳调质钢的S=441980MPa，c0.25，在调质状态下供货和使用，属于热处理强化钢。这类钢不仅强度高,而且具有优良的塑性和韧性,可直接在调质状态下焊接，焊后不需再进行调质处理。在焊接结构制造中，低碳调质钢越来越受到重视，是具有广阔发展前途的一类刚。低碳调质钢中合金元素的主要作用是提高钢的淬透性，通过调质处理得到低碳马氏体或贝氏体,不但提高了强度，而且保证了塑性和韧性。对同一强度级别的刚来说，调制钢比正火钢的合金元素含量低,从而具有更好的韧性和焊接性.新发展的S490MPa的CF钢，就属于含碳量极低（c=0。04%0。09%）的微合金化调质钢。低碳调质钢的缺点是:生产工艺复杂，成本高,进行热加工(成形、焊接等）时对工艺参数限制比较严格。这类钢由于含碳量较高（c0.3%），S=8801170MPa，也是热处理强化钢。与低碳调质钢相比，其合金系统比较简单。含碳量高可有效地提高了调质处理后的强度,但韧性、塑性相应下降,而且恶化了焊接性。一般需要在退火状态下进行焊接，焊后进行调质处理。这类钢主要用于制造大型机器上的零件和要求强度较高而自重较小的构件。这类钢的特点是含碳量低，因此淬火后的组织是强度和韧性都较高的低碳马氏体+贝氏体,使有可能在一般的电弧焊的条件下,获得性能与母材相近的热影响区.在焊接这类钢时要注意两个基本问题：一是在马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一“自回火”作用,以免冷裂纹的产生；二是在800500之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。这两个问题是制定低碳调质钢焊接工艺的主要依据。至于热影响区的软化问题，在采用小线能量焊接后就可基本解决。第三章 热轧18MnMoNb钢化学成分、基本性能、应用热轧及正火钢包括热轧钢及政纲。正火钢中的含钼钢需在正火+回火状态下才能保证良好的塑性和韧性.因此，正火钢又可分为在正火状态下使用和正火+回火状态下使用的两类。表31 18MnMoNb低合金高强钢化学成分材料名称CSiMnNbMoPS18MnMoNb0。170。220。170.371.351。650.0250.050.450.0350。035表32 18MnMoNb钢的力学性能板厚/mmS/MPab/MPadS/AKV（0)/Jcm23049063716U型69正火钢是通过沉淀析出和细化晶粒来提高强度并保证韧性符合要求的。为了进一步大幅度提高钢的强度,光靠增加合金元素和正火是达不到理想结果的。一般来说，加入的合金元素就越多，强度越高.但当合金元素的含量达到一定范围之后，钢的塑性和韧性会严重恶化，合金元素在强化的同时，对钢材塑性和韧性的影响是比较复杂的，固溶强化的同时，往往会引起塑性和韧性的下降，只有少数一些元素（如Mn和Ni等)在一定含量的范围内，能强化的同时对韧性也有所改善，而沉淀强化往往会伴随着韧性和塑性的较大损失。所以，一般来说，合金元素对塑性和韧性的影响大体上与其强化作用相反,即强化效果越大,塑性和韧性的降低越多。当合金元素的含量超过一定范围之后，会出现韧性大幅度下降。在正火条件下，通过增加合金元素来进一步提高强度时引起韧性急剧恶化的现象。因此，S490MPa的高强钢都需要调质.调质钢主要是靠调质处理,可以充分地发挥合金元素的强化作用,因此在正火钢的基础上，只需添加少量合金元素就能通过淬火和回火来更有效地提高强度并保证韧性。低碳调质钢的S一般为441980MPa，在调质态供货和使用.其特点是含碳量更低，淬火组织为低碳马氏体，不仅强度高，并且兼有良好的塑性和韧性，可以直接在调质状态下进行焊接，焊后也不需要进行调质处理。这类钢由于强度高,主要用于高压设备.这类刚为了保证良好的综合性能和焊接性，要求C0.22%，实际上含碳量都在0。18%以下。S 441490MPa的低合金高强钢中有调质和正火（或正火+回火）两类。调质钢中最简单的一类,就是将S343MPa的Mn-Si钢进行调质处理后达到的S441490MPa。但当板厚加大或强度级别要求更高时,就需添加一些其他的合金元素，如Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Ti、Zr和Cu等元素，来保证达到足够的淬透性和抗回火性.日本的K-TEN62M就是调质的MnV钢；美国A533标准中的几个压力容器用高强度调质钢，其实就是A302标准中的几个正火+回火的Mn-Mo和No-NiMo系钢,通过调质处理后，将原来的S343MPa提高到S490MPa的水平。第四章热轧18MnMoNb钢的焊接性这类钢主要作为高强度的焊接结构用钢，因此含碳量限制得较低，在合金成分的设计上也都考虑到了焊接性的要求。所以这类钢焊接时的主要问题和工艺要求基本上与正火钢类似，差别只在于在这类钢是通过调质获得强化效果的,因此在热影响区内，除了脆化外还有软化问题需要讨论.（1）焊缝中的热裂纹 低碳调质钢一般含碳量都较低，含锰量又较高，而且对S、P杂质的控制也较严，因此热裂倾向小。一次只要正确地选择相应的焊接材料，焊接热裂纹是不会产生的。（2）热影响区液化裂纹 这种裂纹在一般钢中并不常见，主要发生于这类高Ni低Mn的低合金高强钢中。液化裂纹的产生倾向主要也和Mn/S比有关。含碳量越高,要求的Mn/S比也越高。当含碳量不超过0.2%，Mn/S比大于30时,液化裂纹敏感性较小；Mn/S比超过50后,液化裂纹的敏感性很低。此外，Ni在这方面起着明显的有害作用，因此像HY80这种钢，由于Mn/S比较低,含Ni量又较高，所以对液化裂纹也必然较敏感。相反，HY-130钢含Ni量虽然比HY-80还高，但由于含碳量很低(0.12%），含S量也较低（0。01),Mn/S比高达6090,因此它对热影响区的液化裂纹并不敏感。由此可见，避免这类裂纹的关键在于控制C和S的含量，保证高的Mn/S比,尤其当含Ni量高时，对此要求更为严格。此外，线能量与熔池的形状对液化裂纹的形成也起很大的作用。线能量越大，晶粒长得越细，晶界熔化越严重,而且液态晶间层存在的时间越长，液化裂纹产生的倾向也就越大；如果熔合线呈明显的蘑菇状，则由于在熔合线的凹处基本金属过热更严重，因此易于促使裂纹在该处形成,而且裂纹倾向随凹度的增大而提高。为了防止这类裂纹的产生，从工艺上可以采取用小线能量的焊接方法、控制熔池的形状、减小凹度等措施.(3）冷裂纹 这类钢的合金化原理，就是在低碳的基础上通过加入多种提高淬透性的合金元素，来保证获得强度高、韧性好的低碳马氏体和部分下贝氏体的混合组织，由于这类钢的淬硬倾向相当大，本应有很大的冷裂倾向，但由于这类钢的特点是马氏体含量很低，所以它的转变温度MS点较高,如果在该温度下冷却较慢，则生成的马氏体还能来的及进行一次“自回火”处理，因而实际上冷裂倾向并不一定很大。也就是说,在马氏体形成后如果能从工艺上提供一个“自回火处理的条件,即保证马氏体转变的冷却速度较慢，则冷裂纹是有可能避免的;若马氏体转变的冷却速度很快,得不到“自回火效果，则冷裂倾向就必然会增大。(4)再热裂纹 从低碳调质钢的合金系统来看,在为加强淬透性和抗回火性而加的一些合金元素中，大多数是属于能引起再热裂纹的元素，如Cr、Mo、Cu、V、Nb、Ti和B等，其中V的影响最大,Mo次之,而且V和Mo同时加入是就更严重。Cr的影响与含量有关。在CrMo和CrMoV钢中,当Cr1时，随着含Cr量的增加再热裂纹的倾向加大；当Cr1后，继续增加含Cr量时再热裂纹倾向减小.一般认为Mo-V钢，尤其是CrMo-V钢对再热裂纹较敏感；MoB钢和CrMo钢也都有一定的再热裂纹倾向。此外,在焊接CrNiMo、Cr-Ni-Mo-V和Ni-MoV等类型钢时，都要注意再热裂纹的问题6.（5)层状撕裂 生产这类钢时，由于采用了现代的冶炼技术，对夹杂物控制较严，纯净度较高，因此它的层状撕裂的敏感性较低。例如HY-80、HY130等钢的层状撕裂敏感性都是很低的,没有报道过有关这方面的问题。(6)热影响区的性能变化 这类钢由于含有较多的固N元素，因此热影响区中不会产生明显的热应变脆化。对调质钢来说，过热区的脆化是一个主要的问题，此外，在Ac1附近还存在一个强度下降的软化区.过热区的脆化 这类钢与热轧和正火钢不同，它的合金化原理是通过提高淬透性来保证获得高强度和高韧性的低碳马氏体和下贝氏体。因此它的含C量很低,一般限制在0.18以下。对其中一些韧性要求更高的钢,其含C量就更低(如HY-130中C0。12%）.一些强度级别高的钢都存在一个韧性最佳的冷却时间t8/5，这时刚好对应于马氏体+下贝氏体的组织。焊接热影响区的软化这是焊接调质钢时的一个普遍问题，热影响区内凡是加热温度高于母材回火温度至Ac1的区域，由于碳化物的积聚长大而使钢材软化，而且温度越接近于Ac1的区域,软化越严重，因此对焊后不再进行调质处理的低碳调质钢来说尤其重要。从强度出发，这是焊接接头的一个薄弱环节,强度级别越高这一问题就越突出.此外,软化的程度和软化区的宽度也与焊接工艺也有很大关系。因此，在制定这类钢的焊接工艺时必须考虑到这一问题.第五章 热轧18MnMoNb钢的焊接工艺性1.焊前准备对于S600MPa的低碳低合金调质钢，焊缝布置与接头的应力集中程度都对接头质量有明显的影响。合理的接头设计应是应力集中系数尽可能小，且具有好的焊接可达性，并便于焊后检验。为此,应避免将焊缝布置在断面突然变化的部位，并要考虑施焊方便。一般来说，对接焊缝比角焊缝更为合理，因为后者应力集中系数大,并有明显的缺口效应；同时，对接焊缝更便于进行射线和超声波探伤。坡口形式以U形或V形最佳,单边V形或J形破口也可以采用,但必须在工艺规程中注明要求两个坡口面必须完全焊透。为了降低焊接应力，可采用双V形或双U形坡口。强度较高的低碳低合金调质钢在焊缝成形不良时，在焊趾处将产生严重的应力集中。因此，无论用何种形式的接头或坡口，都必须要求焊缝与母材交界处平滑过渡。低碳低合金调质钢的坡口可以用气割切制，但切割边缘有硬化层，应通过加热或机械加工消除之。板厚100mm时,切割前不需预热。板厚100mm时，应进行100150预热。强度等级较高的钢，最好用机械切割或等离子弧切割。2.焊接工艺方法选择调质状态下的钢材，只要加热温度超过了它的回火温度后，性能就会发生变化。因此，焊接时由于热的作用使热影响区强度和韧性的下降几乎是不可避免的。这个问题随着材料强度级别的提高,显得越来越突出.解决的办法： 是采用焊后重新调质处理；是焊后不再进行调质处理，而是尽量限制焊接过程中热量对母材的作用。对于S低于980MPa的低碳调质钢来说，手工电弧焊、埋弧自动焊、熔化极气体保护焊和钨极氩弧焊等都能采用。但对S686MPa的钢来说，熔化极气体保护焊是最合适的自动焊工艺方法。此外，如果一定要采用多丝埋弧焊和电渣焊等热输入很大、冷却速度很低的自动焊工艺方法时，就必须进行焊后的调质处理。3.焊接材料的选择低碳调质钢焊后一般不进行热处理，因此在选择焊接材料时，要求所得焊缝金属应具有接近与母材的力学性能。在特殊情况下，如结构的刚度很大，冷裂纹很难避免时，必须选择比母材强度稍低一些的材料作为填充金属。4.焊接工艺参数的选择从防止冷裂出发，要求冷却速度慢为佳,但对防止脆化来说，却要求冷却较快为好，因此应该确定兼顾两者的冷却速度范围。这个范围的上限取决于不产生冷裂纹，下限取决于热影响区不出现脆化的混合组织。但在焊接厚板时，即使采用了大的线能量，冷却速度往往还是超过了它的上线,这就必须通过预热的极限值.因此,正确选择线能量和预热这两个参数使保证不出裂纹和脆化的关键。（1）焊接线能量的确定 从保证不出裂纹的角度出发,在满足热影响区韧性的条件下，线能量应尽可能选得大一些。例如:为保证HY80和HY-130钢的热影响区缺口韧性，规定板厚小于13mm时，最大线能量为17000J/cm；板厚超过13mm后，最大线能量为21600J/cm。（2)预热温度的确定 当线能量提高到最大允许值时裂纹还不能避免，那就必须采取预热措施。对低碳调质钢来说，预热的目的主要就是为了防止冷裂纹，因此一般在焊接低碳调质钢时都采用较低的预热温度（200）.预热主要希望它能降低马氏体转变时的冷却速度,通过马氏体的自回火作用来提高抗裂性能。当预热温度过高时,不仅对防止冷裂纹没有必要，反而会使800500的冷却速度低于出现混合组织的临界冷却速度,使热影响区出现明显的脆化。(3）焊后热处理的确定 这类钢的最大特点是，低碳马氏体和下贝氏体组织性能保证焊接热影响区在快冷条件下具有高的强度和韧性.一般情况下不采取消除应力处理，只有在要求耐应力腐蚀的焊件中采用.为了保证材料的强度，消除应力处理的温度比钢材原来的回火温度低30左右。第六章 防止热轧18MnMoNb钢焊接裂纹的措施1。焊接热裂纹的预防方法(1）冶金措施首先选用具有双相组织的焊接材料，必须控制铬镍当量比Creq/Nieq，以保证获得“先铁素体”凝固模式。其次要限制焊缝中的有害杂质,如S、P等的含量.（2)工艺措施限制过热.可以采用小的焊接电流和小的焊接速度，降低焊接热输人量。控制成形系数。成形系数的控制与焊接参数相关，合理的成形系数(在不提高焊接速度前提下,采用减小焊接电流工艺所获的）对控制热裂纹有一定作用.减小熔合比。在减小母材对焊缝稀释率时，同样要求降低焊接电流。降低拘束度。控制装配间隙、改进装配质量等。2、焊接冷裂纹的预防方法焊接冷裂纹在焊后较低的温度下形成，一般在马氏体开始转变温度以下，一般认为它在100100的温度范围内形成。由于这种裂纹与氢有关,又有延迟开裂的性质，因此又称焊接氢致裂纹或延迟裂纹。防止产生焊接冷裂纹的措施：（1)尽量减少氢的来源 首先一定要选用低氢型的焊条，必要时可采用超低氢型的焊条。其次焊条一定要烘干，在使用时放入保温筒内随用随取。焊接坡口及附近区域要仔细除锈，去除油污、水汽及其他赃物。焊接环境应按GB1233790钢制球形储罐的规定。施工单位搭风棚是防风的有效措施。焊接时焊条角度要正确，电弧尽量压低。 （2）选用冷裂纹不敏感的材料 在选用母材时应尽量选用对冷裂纹不敏感的板材,即尽量选用碳当量或PCM低的钢种。（3）选用适当的预热温度，方法如下；所选用的预热温度应由直接试验法确定或验证。 （4）选用适当的后热制度 后热可加速氢的逸出，同时也能改善焊接接头的组织,当为防止冷裂需要较高的预热温度，使劳动条件恶化时，可采用这种紧急的后热处理措施。 在焊接过程中要保持适当的层间温度。层间温度和后热制度一般应由焊接工艺评定结果来决定. （5）采用合适的线能量 焊接线能量过小，在焊接热影响区出现淬硬的组织；线能量大时，对避免出现冷裂纹是有利的,但可能损害热影响区的性能。因此线能量的选择要综合考虑焊接接头的其他性能.(6）防止角变形与错边 这二者会增加焊接过程中的应力与残余应力，同时也应防止过分的强制性装配。（7）制定与遵守合理的焊接顺序 合理的焊接顺序能使焊接时的拘束度减至最小的程度。（8)在焊接中尽量避免工艺性缺陷的产生 避免如咬边、未熔合、长条形夹渣等工艺性缺陷产生。(9）特别要注意定位焊、夹具焊接时的预热及夹具拆除方法问题 一些施工现场的定位焊与夹具的焊接根本不预热.在拆除夹具时要用碳弧气刨或火焰切割，严禁用大型敲击的方法。用大锤敲击往往会撕去一大块母材，而且在撕去母材后的坑底产生微裂纹,在补焊时促使冷裂纹的产生。3。防止产生焊接再热裂纹的措施焊后焊件在一定温度范围内再次加热(消除应力热处理或其它加热过程)而产生的裂纹称为再热裂纹。再热裂纹通常发生在熔合线附近的粗晶区中，从焊趾部位开始，延向细晶区停止。钢中Cr、Mo、V、Nb、Ti等元素会促使形成再热裂纹，其影响可用下式表示Cr+3。3Mo+8.1V+10C22时，对再热裂纹敏感;1.52时，一般；1.5时,对再热裂纹不敏感。防止产生再热裂纹的方法:(1)预热预热温度为200450。若焊后能及时后热，可适当降低预热温度。例如,18MnMoNb钢焊后在180热处理2h，预热温度可降低至180。（2）应用低强度焊缝,使焊缝强度低于母材以增高其塑性变形能力。（3）减少焊接应力,合理地安排焊接顺序、减少余高、避免咬边及根部未焊透等缺陷以减少焊接应力。第七章 热轧18MnMoNb钢焊接质量检验方法1.渗透探伤法在焊接检测中的应用（1)渗透探伤的原理着色渗透探伤法属于无损探伤中的一种方法，就是在清洗过的工件表面涂上渗透剂，如果有缺陷,渗透剂就会渗入缺陷中.然后把工件表面多余的渗透剂清除干净，再涂上显像剂，由于毛细现象，缺陷里残存的渗透剂被吸出.(2)操作步骤预处理 在渗透探伤前,应对受检表面及附近30mm范围内进行清理，不得有污垢、焊渣、氧化皮等。用丙酮清洗受检表面，再用清洗剂将受检表面洗净,然后烘干或晾干.渗透 用喷涂法将渗透剂施加于受检表面，喷嘴距受检表面，宜为20mm，渗透剂必须湿润全部受检表面，并保证足够的渗透时间（一般为1530min)。清洗 施加的渗透剂达到规定的渗透时间后，可用布将表面上多余的渗透剂除去,然后用清洗剂清洗。当采用溶剂去除型渗透剂时，需在受检表面喷涂溶剂，以除去多余的渗透剂。干燥 用清洗剂清洗时，应自然干燥或用布纸擦干，不得加热干燥，否将影响显像剂的效果。显像 清洗后，在受检表面上喷涂一层薄而均匀的显像剂，厚度为0.050.07mm，显像剂将缺陷处的渗透液吸附到零件表面，好似“流血，30min后进行观察。观察 着色渗透可在日光下用肉眼观察.质量评定(3）缺陷显示痕迹分类除确认显示迹痕是由外界因素或操作不当造成的之外， 其它任何大于或等于0.5mm的显示迹痕均作为缺陷显示迹痕处理。长度与宽度之比大于3的缺陷显示迹痕, 按线性缺陷处理； 长度与宽度之比小于或等于3的缺陷显示迹痕， 按圆形缺陷处理。缺陷显示迹痕长轴方向与工件轴线或母线的夹角大于或等于30时, 按横向缺陷处理, 其它按纵向缺陷处理.两条或两条以上缺陷显示迹痕在同一条直线上间距小于或等于2mm时， 按一条缺陷处理， 其长度为显示迹痕长度之和加间距.不允许存在的缺陷有: 任何裂纹和白点， 任何横向缺陷显示, 焊缝及紧固件上任何长度大于1。5mm的线性缺陷显示。锻件上任何长度大于2mm的线性缺陷显示, 单个尺寸或等于4mm的圆形缺陷显示。2.斜Y形坡口焊接裂纹试验法此法（YSilt Type Cracking TeSt)主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性.试件的形状及尺寸如图3-1。其坡口经机械加工，试验所用焊条应严格烘干。焊接工艺参数为：焊条直径4mm,焊接电流17010A，电弧电压242V,焊接速度15010m.（1）斜Y型坡口的加工制备：试件坡口采用机械切削加工,步骤如下: 用刨床把试件从中间刨开。图7-1 斜Y形坡口焊接裂纹试验用试件形状及尺寸用刨床把试件加工成试验焊缝的坡口形状。后用气割机把拘束焊缝气割成大致图3-1的形状. 砂轮把坡口磨平拘束焊缝为双面焊接，应事先焊好，注意防止角变形和未焊透。试验焊缝采用手弧焊和采用自动送进焊条电弧焊时应分别按图72中的两图所示进行。试验焊缝可在各种不同温度下施焊，焊后静置24h再检测和解剖。检测裂纹可用肉眼和放大镜来观察焊接接头的表面和断面上是否存在裂纹，并用下述方法分别计算出表面裂纹率、根部裂纹率和断面裂纹率。a)b）图7-2 试验焊缝的焊接方法 a）手弧焊 b）埋弧焊（2）试样上裂纹长度的计算，见图73。a） b） c）图7-3 试样上裂纹长度计算a）表面裂纹 b）根部裂纹 c）断面裂纹）采用下列公式计算表面裂纹率: (71）式中 Cf表面裂纹率,%；表面裂纹长度之和，mm； L-试验焊缝长度，mm.将试件采用适当的方法着色后拉断或弯断，然后检测根部裂纹,并按下述公式计算出根部裂纹率. （72)式中 Cr根部裂纹率，； 根部裂纹长度之和，mm； L试验焊缝长度，mm。对试件的五个横断面进行断面裂纹检查，按要求测出裂纹的高度，用下式对这五个横断面分别计算其裂纹率，然后求出其平均值来. （7-3)式中 CS断面裂纹率，； 5个断面上裂纹浓度之和，mm； 5个断面焊缝最小厚度之和,mm。就低合金钢而言由于这种接头形式的刚度极大,所以，一般认为表面裂纹率小于20%时，用于生产是安全的，但不应有根部裂纹.3。渗透探伤法在焊接检测中的应用（1）渗透探伤的原理着色渗透探伤法属于无损探伤中的一种方法，就是在清洗过的工件表面涂上渗透剂，如果有缺陷，渗透剂就会渗入缺陷中。然后把工件表面多余的渗透剂清除干净，再涂上显像剂，由于毛细现象，缺陷里残存的渗透剂被吸出。（2)操作步骤预处理 在渗透探伤前,应对受检表面及附近30mm范围内进行清理,不得有污垢、焊渣、氧化皮等。用丙酮清洗受检表面，再用清洗剂将受检表面洗净，然后烘干或晾干.渗透 用喷涂法将渗透剂施加于受检表面，喷嘴距受检表面，宜为20mm，渗透剂必须湿润全部受检表面，并保证足够的渗透时间(一般为1530min）。清洗施加的渗透剂达到规定的渗透时间后，可用布将表面上多余的渗透剂除去，然后用清洗剂清洗。当采用溶剂去除型渗透剂时，需在受检表面喷涂溶剂，以除去多余的渗透剂。干燥 用清洗剂清洗时，应自然干燥或用布纸擦干，不得加热干燥，否将影响显像剂的效果。显像 清洗后，在受检表面上喷涂一层薄而均匀的显像剂，厚度为0.050。07mm，显像剂将缺陷处的渗透液吸附到零件表面，好似“流血”,30min后进行观察.观察 着色渗透可在日光下用肉眼观察11。质量评定(3）缺陷显示痕迹分类除确认显示迹痕是由外界因素或操作不当造成的之外， 其它任何大于或等于0.5mm的显示迹痕均作为缺陷显示迹痕处理。长度与宽度之比大于3的缺陷显示迹痕, 按线性缺陷处理； 长度与宽度之比小于或等于3的缺陷显示迹痕， 按圆形缺陷处理。缺陷显示迹痕长轴方向与工件轴线或母线的夹角大于或等于30时， 按横向缺陷处理， 其它按纵向缺陷处理。两条或两条以上缺陷显示迹痕在同一条直线上间距小于或等于2mm时, 按一条缺陷处理， 其长度为显示迹痕长度之和加间距.不允许存在的缺陷有: 任何裂纹和白点, 任何横向缺陷显示, 焊缝及紧固件上任何长度大于1.5mm的线性缺陷显示。锻件上任何长度大于2mm的线性缺陷显示, 单个尺寸或等于4mm的圆形缺陷显示。致谢毕业设计即将结束,我首先感谢我的指导老师薛书微老师，在的悉心指导下我得以顺利的完成我的论文。薛老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，等过程中都给了我悉心的指导。除了敬佩老师的专业水平外,她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的好榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。 在本论文的准备与材料的收集期间，我得到了陕西航空职业技术学院材料工程系的解念锁老师，钟伟老师，杜润宏老师，张玉萍老师等诸位老师的致力帮助,使我的毕业设计得以顺利完成。感谢所有对我给予关心帮助的老师、同学.参考文献1 张文钺.焊接冶金学(基本原理） M .机械工业出版社，2002:15-18.2 周振丰.焊接冶金(金属焊接性） M .北京：机械工业出版社,2001:10-12。3 冯兴奎。过程设备焊接M。北京:化学工业出版社,2002:25-27.4 再热裂纹课题协作组.压力容器用钢再热裂纹的研究M.化工与通用机械.1981：16。5 杨春利,林三宝.电弧焊基础M.哈尔滨工业大学出版社。2003:27-40。6 赵喜华主编.焊接检验。机械工业出版社,1992:12167