焊接操作技能指導教師班培訓課件第一頁，共192頁。⒈化學成分⑴碳（C）：含碳量C%增加，則強度、硬度提高，而塑性、韌性下降。但含碳量減少，除強度、硬度下降外，還會增加時效敏感性。綜合考慮含碳量控制在0.1~0.3%之間，一般鍋爐鋼材使用的碳鋼含碳量通常0.2%左右。⑵合金元素的不同作用：硅（Si）:在碳素鋼中作為一種脫氧劑（硅鐵）加入鋼水中而在冶煉結束殘留在鋼中。對于鎮(zhèn)靜鋼硅含量應不少于0.1%，而作為一種合金元素，一般不應低于0.4%。硅在鋼中是以固溶體的形式存在于鐵素體或奧氏體中，可以提高鋼的強度和冷加工硬化程度，而使鋼的韌性和塑性降低。硅會使鋼的可焊性惡化。第二頁，共192頁。錳（Mn）：在碳素鋼中也作為一種脫氧劑（錳鐵）加入鋼水中而在冶煉結束殘留在鋼中。對于鎮(zhèn)靜鋼錳含量一般在0.35~0.65%，而作為一種合金元素，一般不應低于1.0%。錳是一強化元素（固溶體），對珠光體鋼強度有顯著作用。錳含量超過1.0%時可焊性變差。V、Ti、Nb等元素可以細化晶粒，提高韌性及材料致密度。Cr、Ni提高鋼的熱強性能、高溫氧化性和耐腐蝕性。Mo、Nb、W等提高鋼中碳化物的穩(wěn)定性（熱強性），其中Mo是提高鋼的熱強性最有效的合金元素，可以提高抗蠕變能力。Cu有時效強化作用，并提高鋼的抗大氣腐蝕性能。B可以提高鋼的淬透性。微量元素Re、稀土元素，綜合力學性能有所提高。第三頁，共192頁。⑶有害元素：硫（S）：有害元素，熱脆傾向增加。硫在鋼中的偏析嚴重，惡化鋼材質量。形成低熔點共晶化合物FeS，使塑性、韌性下降，焊接、鍛造、軋制時甚至導致晶間開裂的熱脆性。但硫可改善鋼材的可切削性。焊接中將產生SO2可能在焊縫中形成氣孔和疏松。為此對硫的含量有嚴格要求，鍋爐鋼材中至少控制在0.040~0.45%以下。磷（P）：有害元素，冷脆傾向與回火脆性增加。磷在鋼中偏析嚴重，增加回火脆性及冷脆敏感性，磷多的地方往往成為脆裂的起點。磷的增加使鋼在室溫或更低的溫度下沖擊功明顯下降。為此對磷含量應越低越好，鍋爐鋼材中磷含量至少控制在0.040%以下。第四頁，共192頁。（4）有害氣體氧：在煉鋼過程中鋼水中含有較多FeO，加入錳鐵、硅鐵、鋁等進行脫氧，其與之反應生成MnO、SiO2、AlO3等浮入渣中而被除去。如鋼水中含氧太多或冶煉及脫氧不當，可能留下部分氧化物夾于鋼中。造成鋼的強度、韌性及疲勞強度降低。氫：氫在鋼的液體與固體狀態(tài)下，其溶解度相差極大。在固體狀態(tài)下隨溫度下降氫的溶解度也下降。鋼冷卻凝固較快時氫原子來不及向金屬外部擴散，將聚集于晶粒缺陷、晶界處，并形成分子狀態(tài)的氫——氫白點。氮：鋼中的氮可以提高強度和硬度，但增加時效敏感性。氧、氫、氮等有害氣體是鋼在冶煉過程中與氣體接觸而吸收的。而鋼材標準中一般不明確規(guī)定其允許含量，但對于性能的影響及造成的缺陷是有明確要求。第五頁，共192頁。⒉組織結構、晶粒度及供貨狀態(tài)①常見的顯微組織：奧氏體（A）——強度硬度不高，塑性韌性很好，無磁性。鐵素體（F）——強度硬度低，塑性韌性好。滲碳體（Fe3C）——硬而脆，隨C%增加，滲碳體增加，強度硬度提高，而塑性、韌性下降。珠光體（P）——性能介于F與Fe3C之間。馬氏體（M）——具有很高的強度和硬度，但很脆；延展性差，易導致裂紋。魏氏組織——粗大的過熱組織，塑性韌性下降，使鋼變脆。帶狀組織——雙相共存的金屬材料在熱變形時沿主伸長方向呈帶狀或層狀分布的組織。

第六頁，共192頁。②晶粒度：常見1～8級。8級細小而均勻、綜合力學性能好。③供貨狀態(tài)：熱軋、調質、正火，以正火狀態(tài)組織性能最好。⒊加工工藝對組織性能影響冷作變形會帶來纖維組織、加工硬化及殘余內應力。熱變形會提高材料塑性變形能力及降低變形抗力。第七頁，共192頁。1.按化學成分分類：鋼、鐵（1）鋼①碳素鋼（簡稱碳鋼）：除鐵、碳外主要含有少量Si、Mn及P、S等雜質，這些總含量不超過2%，按含碳量不同分為：

低碳鋼——含碳量0.02～0.25%

中碳鋼——含碳量等于0.25%～0.6%

高碳鋼——含碳量大于0.6%第八頁，共192頁。合金鋼：碳鋼所含元素外，還含有其它一些合金元素，如Cr、Ni、Mo、W、V、B等，按合金元素含量不同分類：

低合金鋼——含量小于5%

中合金鋼——含量等于5%～10%

高合金鋼——含量大于10%（2）鐵：工業(yè)純鐵——含碳量小于0.02%

生鐵——含碳量大于2.0%

鑄鐵——含碳量大于2.0%，灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵第九頁，共192頁。⒉按冶煉方法分類：（1）按冶煉設備分——平爐鋼、電爐鋼、轉爐鋼冶煉方法：平爐、轉爐、電爐（+真空精煉）（2）按脫氧方式分：①沸騰鋼（F）②鎮(zhèn)靜鋼（Z）③半鎮(zhèn)靜鋼（b）④特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）

3.按品質分類：P、S雜質含量分類①普通鋼②優(yōu)質鋼③高級優(yōu)質鋼（A）④特級優(yōu)質鋼（E）第十頁，共192頁。⒋按用途分類：①結構鋼——碳鋼、低合金鋼等。②工具鋼③特殊用途用鋼——不銹鋼、耐熱鋼、磁鋼等。5.按材料供貨類型分類：

①鋼板②鋼管③鍛件④鑄鋼件⑤棒材⑥型材第十一頁，共192頁。碳素鋼：

Q235-AFQ:屈服強度235：屈服強度值

A:質量等級F:鋼的脫氧程度（沸騰鋼）

Q245RQ:屈服強度245：屈服強度值

R：鍋爐壓力容器用鋼2020：含碳量≤0.2%優(yōu)質鋼第十二頁，共192頁。合金鋼：16MnDR

16:含碳量≤0.2%Mn:合金含量

DR：低溫容器用鋼第十三頁，共192頁。鋼-----碳含量小于2.11%的鐵碳（或鐵基）合金。不銹鋼是不銹鋼和耐酸鋼的簡稱。在材料科學領域中，將Cr含量大于10.5%，且以耐蝕性和不銹性為主要使用性能的一系列鐵基合金稱為不銹鋼。通常對在大氣、水蒸氣和淡水中等腐蝕性較弱的介質中不銹和耐蝕的鋼種稱為不銹鋼，對在酸堿鹽等腐蝕性強烈的環(huán)境中具有耐蝕性的鋼種稱為耐酸鋼。第十四頁，共192頁。不銹鋼不銹的特性與鋼中的鉻含量有直接關系，隨著鉻含量的提高而增強。當鉻含量達到10.5%以上時鋼的這一特征發(fā)生突變，從易生銹到不銹，從不耐蝕到耐腐蝕，見圖4-1和圖4-2。而且含鉻量從10.5%以后隨著鉻含量的不斷提高，其耐銹性和耐蝕性也不斷得到改善。一般不銹鋼的最高鉻含量為26%，更高的鉻含量已沒有必要。第十五頁，共192頁。

常用的不銹鋼的分類方法主要有：1）按鋼的組織結構分類可分為：奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。2）按鋼的化學成分分類可分為：Cr不銹鋼、Cr-Ni不銹鋼、Cr-Mn-N-Ni不銹鋼、超低碳不銹鋼、高純不銹鋼等。3）按鋼的功能分類可分為：低溫不銹鋼、耐熱不銹鋼、耐磨不銹鋼、無磁不銹鋼、易切削不銹鋼和超塑性不銹鋼等。第十六頁，共192頁。304:由于具有較好的耐腐蝕性，強度高，壽命長，并且有良好的色澤和表面光澤度，因此作為不銹耐熱鋼使用最廣泛，適用于食品用設備，一般化工設備，特別是裝飾行業(yè)例如不銹鋼圍欄。316、317系列：與0Cr18Ni9相比Mo的合金化使鋼耐酸性和耐氯化物孔蝕的性能明顯提高，被用于的石油、化工、化肥等工業(yè)的設備、容器、管道等部件。321系列：作焊芯、抗磁儀表、醫(yī)療器械、耐酸容器、設備襯里及輸送管道等設備和零件。第十七頁，共192頁。

目前已知的化學元素有100多種，在工業(yè)中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學元素約二十多種。對于人們在與腐蝕現象作長期斗爭的實踐而形成的不銹鋼這一特殊鋼系列來說，最常用的元素有十幾種，除了組成鋼的基本元素鐵以外，對不銹鋼的性能與組織影響最大的元素是：碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、硅、氮以外，都是化學元素周期表中位于過渡族的元素。

實際上工業(yè)上應用的不銹鋼都是同時存在幾種以至十幾種元素的，當幾種元素共存于不銹鋼這一個統一體中時，它們的影響要比單獨存在時復雜得多，因為在這種情況下不僅要考慮各元素自身的作用，而且要注意它們互相之間的影響，因此不銹鋼的組織決定于各種元素影響的總和。

第十八頁，共192頁。1.鉻在不銹鋼中的決定作用

決定不銹鋼性屬的元素只有一種，這就是鉻，每種不銹鋼都含有一定數量的鉻。迄今為止，還沒有不含鉻的不銹鋼。鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素，根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后，促使其內部的矛盾運動向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發(fā)展。這種變化可以從以下方面得到說明：

①鉻使鐵基固溶體的電極電位提高

②鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化

鈍化是由于陽極反應被阻止而引起金屬與合金耐腐蝕性能被提高的現象。構成金屬與合金鈍化的理論很多，主要有薄膜論、吸附論及電子排列論。

第十九頁，共192頁。2.碳在不銹鋼中的兩重性

碳是工業(yè)用鋼的主要元素之一，鋼的性能與組織在很大程度上決定于碳在鋼中的含量及其分布的形式，在不銹鋼中碳的影響尤為顯著。碳在不銹鋼中對組織的影響主要表現在兩方面，一方面碳是穩(wěn)定奧氏體的元素，并且作用的程度很大（約為鎳的30倍），另一方面由于碳和鉻的親和力很大，與鉻形成—系列復雜的碳化物。所以，從強度與耐腐燭性能兩方面來看，碳在不銹鋼中的作用是互相矛盾的?？偟膩碇v，目前工業(yè)中獲得應用的不銹鋼的含碳量都是比較低的，大多數不銹鋼的含碳量在0.1～0.4％之間，耐酸鋼則以含碳0.1～0.2％的居多。含碳量大于0.4％的不銹鋼僅占鋼號總數的一小部分，這是因為在大多數使用條件下，不銹鋼總是以耐腐蝕為主要目的。此外，較低的含碳量也是出于某些工藝上的要求，如易于焊接及冷變形等。第二十頁，共192頁。3.鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發(fā)揮出來的：鎳是優(yōu)良的耐腐蝕材料，也是合金鋼的重要合金化元素。鎳在鋼中是形成奧氏體的元素，但低碳鎳鋼要獲得純奧氏體組織，含鎳量要達到24％；而只有含鎳27％時才使鋼在某些介質中的耐腐蝕性能顯著改變。所以鎳不能單獨構成不銹鋼。但是鎳與鉻同時存在于不銹鋼中時，含鎳的不銹鋼卻具有許多可貴的性能。

基于上面的情況可知，鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用，在于它使高鉻鋼的組織發(fā)生變化，從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能獲得某些改善。第二十一頁，共192頁。4.錳和氮可以代替鉻鎳不銹鋼中鎳

錳對于奧氏體的作用與鎳相似。但說得確切一些，錳的作用不在于形成奧氏體，而是在于它降低鋼的臨界淬火速度，在冷卻時增加奧氏體的穩(wěn)定性，抑制奧氏體的分解，使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫。在提高鋼的耐腐蝕性能方面，錳的作用不大，如鋼中的含錳量從0到10．4%變化，也不使鋼在空氣與酸中的耐腐蝕性能發(fā)生明顯的改變。這是因為錳對提高鐵基固溶體的電極電位的作用不大，形成的氧化膜的防護作用也很低，所以工業(yè)上雖有以錳合金化的奧氏體鋼（如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13鋼等），但它們不能作為不銹鋼使用。錳在鋼中穩(wěn)定奧氏體的作用約為鎳的二分之一，即2％的氮在鋼中的作用也是穩(wěn)定奧氏體，并且作用的程度比鎳還要大。例如，欲使含18％鉻的鋼在常溫下獲得奧氏體組織，以錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼與元鎳的鉻錳氮不誘鋼，目前已在工業(yè)中獲得應用，有的已成功地代替了經典的18-8鉻鎳不銹鋼。第二十二頁，共192頁。5.不銹鋼中加鈦或鈮是為了防止晶間腐蝕。

6.鉬和銅可以提高某些不銹鋼的耐腐蝕性能。

7.硅形成鐵素體的元素，在一般不銹鋼中為常存雜質元素。

8.磷在一般不銹鋼中都是雜質元素，但其在奧氏體不銹鋼中的危害性不像在一般鋼中那樣顯著，故含量可允許高一些，如有的資料提出可達0．06％，以利于冶煉控制。個別的含錳的奧氏體鋼的含磷量可達0．06％（如2Crl3NiMn9鋼）以至0.08％（如Cr14Mnl4Ni鋼）。利用磷對鋼的強化作用，也有加磷作為時效硬化不銹鋼的合金元素，PH17－10P鋼(含0．25％磷)乃PH－HNM鋼（含0．30磷）等。

第二十三頁，共192頁。9.硫和硒在一般不銹鋼中也是常有雜質元素。但向不銹鋼中加0．2～0．4％的硫，可提高不銹鋼的切削性能，硒也具有同樣的作用。硫和硒提高不銹鋼的切削性能，是因為它們降低不銹鋼的韌性，例如一般18－8鉻鎳不銹鋼的沖擊值可達30公斤/厘米2。含0．31％硫的18－8鋼（0．084％C、18．15％Cr、9．25％Ni）的沖擊值為1．8公斤/平方厘米；含0。22％硒的18－8鋼（0．094％C、18．4％Cr、9％Ni）的沖擊值為3．24公斤/平方厘米。硫與硒均降低不銹鋼的耐腐蝕性能，所以實際應用它們作為不銹鋼的合金化元素的很少。第二十四頁，共192頁。GB/T221-2008《鋼鐵產品牌號表示方法》GB/T699-2008《優(yōu)質碳素結構鋼》GB/T700-2006《碳素結構鋼》GB713-2014《鍋爐和壓力容器用鋼板》GB3531-2008《壓力容器用低合金鋼板》GB/T8163-2008《輸送流體用無縫鋼管》GB19189-2011《壓力容器用調質高強度鋼板》NB/T47008（JB4726）-2011《承壓設備用碳素鋼和合金鋼鍛件》NB/T47009（JB4726）-2010《低溫承壓設備用合金鋼鍛件》NB/T47010（JB4726）-2010《承壓設備用不銹鋼和耐熱鋼鍛件》GB13296-2007《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管》GB/T14976-2012《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》GB9948-2006《石油裂化用無縫鋼管》第二十五頁，共192頁。壓力容器常用金屬材料特點對壓力容器用鋼性能要求壓力容器在運行中，各個受壓元件不但承受壓力的作用，而且還受到各種介質腐蝕的影響以及溫度的影響。因此對壓力容器用鋼要求高，主要有：（1）足夠的強度——抗拉強度、屈服強度（2）規(guī)定的伸長率和韌性、低溫韌性（低溫工況時）（3）良好的加工工藝性，包括冷熱加工成型與焊接性能（4）良好的低倍組織和表面質量（5）良好的高溫性能——蠕變強度、持久強度與塑性，高溫組織穩(wěn)定性與抗氧化性（高溫工況時）（6）與腐蝕介質接觸的材料應具有優(yōu)良的抗腐蝕性能第二十六頁，共192頁。2.壓力容器常用金屬材料特點（1）碳鋼：主要是低碳鋼，如Q235B、20、Q245R等。該類鋼材強度較低，塑性與韌性好，可焊性良好，冷熱加工性好。但熱強性較差，超過450℃長期使用會出現石墨化現象。是壓力容器使用最廣泛的鋼材。（2）低合金鋼：主要是鋼，如Q345R、Q370R、15CrMo等。該類鋼材強度較高，有一定的塑性與韌性，但可焊性較低碳鋼差，主要用于壓力容器強度要求較高的部件上。（3）奧氏體不銹鋼：該類鋼材強度較低，塑性與韌性好，熱強性和抗高溫氧化性強，具有良好的耐腐蝕性，但可焊性較差。主要用于壓力容器低溫、高溫或耐蝕要求的部件上。第二十七頁，共192頁。1.常用碳素鋼牌號及特性

Q235AF、A235A、Q235B、A235C、Q245R、20等Q235AF、A235A明確規(guī)定不能用于受壓元件。2.常用低合金高強度鋼牌號及特性

Q345R、Q370R、20MnMo、20MnMoNb、13MnNiMoNbR（BHW35）、07MnCrMoVR(調質鋼)3.常用低合金耐熱鋼牌號及特性

12CrMo、15CrMoR4.常用低溫用鋼牌號及特性

16MnDR（-40℃）、09Mn2VDR（-50℃）、09MnNiDR（-70℃）第二十八頁，共192頁。5.常用不銹耐酸鋼牌號及特性（GB24511標準）：不銹耐酸鋼為不銹鋼和耐酸鋼兩類鋼的統稱。（1）奧氏體不銹鋼：06Cr19Ni10（S30408）、022Cr19Ni10（S30403）、022Cr17Ni12Mo2（S31603）（2）鐵素體不銹鋼：06Cr13（S11306）（3）馬氏體不銹鋼：

Cr13型不銹鋼，熱處理為淬火加回火。（4）雙相不銹鋼（奧氏體-鐵素體）：

022Cr22Ni5Mo3N（S22253）第二十九頁，共192頁。6.常用鋼鍛件牌號及特性

16MnD、20MnMo、20MnMoNb

材料標準：NB/T47008（碳素鋼和低合金鋼）、NB/T47009（低溫合金鋼）、NB/T47010（不銹鋼和耐熱鋼）7.常用鋼管牌號及特性

20、15CrMo、1Cr5Mo、16Mn（-40℃）材料標準：GB/T8163、GB5310、GB6479、GB9948第三十頁，共192頁。Q345R：Q345R鋼是屈服強度為345MPa級的壓力容器專用板，它具有良好的綜合力學性能和工藝性能。磷、硫含量略低于低合金高強度鋼板Q345(16Mn)鋼，除抗拉強度、延伸率要求比Q345(16Mn)鋼有所提高外，還要求保證沖擊韌性。它是目前我國用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板。Q345R。Q—“屈”漢語拼音首位字母。345—屈服強度值。R：“容”漢語拼音首位字母。第三十一頁，共192頁。注：根據2008年9月1日實施的《GB713-2008鍋爐和壓力容器用鋼板》的新分類，16Mng和16MnR、19Mng合并為Q345R。Q345R是普通低合金鋼,是鍋爐壓力容器常用鋼材，交貨狀態(tài)分：熱軋或正火，屬低合金鋼。性能與Q345(16Mn)的（16mm鋼板的屈服強度大于345Mpa）性能相近，抗拉強度為（510-640）之間，伸長率大于21%，零度V型沖擊功大于34J。Q345R工藝參考標準GB713-2008（GB713-2014于2015年4月1日實施，替換2008版）。第三十二頁，共192頁。Q345R注意問題：一、必須考慮設備的操作條件（如設計壓力、設計溫度、介質的特性）、材料的焊接性能、冷熱加工性能、熱處理以及容器的結構等。二、在滿足第一條的前提下，考慮經濟合理性：1、所需鋼板厚度小于8mm時，在碳鋼與低合金高強度鋼之間，應盡量采用碳鋼板（多層容器除外）。2、在剛度或結構設計為主的場合，應盡量選用普通碳素鋼。在強度設計為主的場合，應根據壓力、溫度、介質等使用限制，依次選用Q235B、20R(20g)、Q345R(16MnR)等鋼板。3、所需不銹鋼厚度大于12mm時，應盡采用襯里、復合、堆焊等結構形式。第三十三頁，共192頁。Q345R注意問題：4、不銹鋼應盡量不用作設計溫度小于等于500攝氏度的耐熱用鋼。5、珠光體耐熱鋼應盡量不用作設計溫度小于等于350攝氏度的耐熱鋼。在必須使用珠光體耐熱鋼作耐熱鋼或抗氫用途時，應盡量減少、合并鋼材的品種、規(guī)格。三、厚度大于60mm的Q345R鋼板，碳含量上限可提高至0.22%。四、Q345R鋼板中可添加鈮，釩，鈦元素，其含量應填寫在質量證明書中，上述3個元素含量總和應分別不大于0.050%、0.10%、0.12%。第三十四頁，共192頁。06Cr19Ni10（S30408）：06Cr19Ni10在空氣中或化學腐蝕介質中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼。06Cr19Ni10不銹鋼也就是舊標準中的0Cr18Ni9不銹鋼。06Cr19Ni10是一種通用性的不銹鋼，它廣泛地用于制作要求良好綜合性能（耐腐蝕和成型性）的設備和機件。為了保持不銹鋼所固有的耐腐蝕性，鋼必須含有12%以上的鉻。允許使用溫度：-196℃~800℃第三十五頁，共192頁。06Cr19Ni10材料出現生銹現象，可能有以下幾個原因：1.使用環(huán)境中存在氯離子。氯離子廣泛存在，比如食鹽、汗跡、海水、海風、土壤等等。不銹鋼在氯離子存在下的環(huán)境中，腐蝕很快，甚至超過普通的低碳鋼。所以對不銹鋼的使用環(huán)境有要求，而且需要經常擦拭，除去灰塵，保持清潔干燥。（這樣就可以給他定個“使用不當”。）美國有一個例子：某企業(yè)用一橡木容器盛裝某含氯離子的溶液，該容器已使用近百余年，上個世紀九十年代計劃更換，因橡木材料不夠現代，采用不銹鋼更換后16天容器因腐蝕泄漏第三十六頁，共192頁。2.沒有經過固溶處理。合金元素沒有溶入基體，致使基體組織合金含量低，抗蝕性能差。3.這種不含鈦和鈮的材料有天生的晶間腐蝕的傾向。加入鈦和鈮，再配以穩(wěn)定處理，可以減少晶間腐蝕。在空氣中或化學腐蝕介質中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼，不銹鋼是具有美觀的表面和耐腐蝕性能好，不必經過鍍色等表面處理，而發(fā)揮不銹鋼所固有的表面性能,使用于多方面的鋼鐵的一種，通常稱為不銹鋼。代表性能的有13鉻鋼，18-8鉻鎳鋼等高合金鋼。從金相學角度分析，因為不銹鋼含有鉻而使表面形成很薄的鉻膜，這個膜隔離開與鋼內侵入的氧氣起耐腐蝕的作用。第三十七頁，共192頁。一.TSGR0004-2009《固容規(guī)》材料基本要求二.TSGG0004-2009《固容規(guī)》材料其它要求第三十八頁，共192頁。1.通用要求(1)壓力容器的選材應當考慮材料的力學性能、化學性能、物理性能和工藝性能；(2)壓力容器用材料的質量、規(guī)格與標志，應當符合相應材料的國家標準或行業(yè)標準的規(guī)定，其使用方面的要求應當符合本規(guī)程引用標準的規(guī)定；第三十九頁，共192頁。(3)壓力容器專用鋼板（帶）的制造單位應當取得相應的特種設備制造許可證；(4)材料制造單位應當在材料上的明顯部位作出清晰、牢固的鋼印標志或者采用其他方法的標志，實施制造許可的壓力容器專用材料，質量證明書和材料上的標志內容還應當包括制造許可標志和許可證編號；(5)材料制造單位應當向材料使用單位提供質量證明書，材料質量證明書的內容應當齊全、清晰，并且蓋有材料制造單位質量檢驗章；第四十頁，共192頁。(6)對于壓力容器專用鋼板，由材料制造單位直接向壓力容器制造單位供貨時，雙方商定鋼板質量證明書的份數；由非材料制造單位供貨時，材料制造單位應當分別為每張鋼板出具質量證明書；(7)壓力容器制造單位從非材料制造單位取得壓力容器用材料時，應當取得材料制造單位提供的質量證明書原件或者加蓋供應單位檢驗公章和經辦人章的復印件（壓力容器專用鋼板除外）；壓力容器制造單位應當對所取得的壓力容器用材料及材料質量證明書的真實性和一致性負責。第四十一頁，共192頁。

壓力容器受壓元件用鋼，應當是氧氣轉爐或者電爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼。對標準抗拉強度下限值大于或者等于540MPa的低合金鋼板和奧氏體—鐵素體不銹鋼鋼板，以及用于設計溫度低于-20℃的低溫鋼板和低溫鋼鍛件，還應當采用爐外精煉工藝。第四十二頁，共192頁。（1）用于焊接的碳素鋼和低合金鋼：

C≤0.25％，P≤0.035％、S≤0.035％。（2）壓力容器專用鋼中的碳素鋼和低合金鋼（鋼板、鋼管和鋼鍛件）磷、硫含量應當符合下列要求：A）基本要求：P≤0.030％、S≤0.020％；B）鋼材標準抗拉強度下限值540MPa的鋼材，P≤0.025％、S≤0.015％；C）用于設計溫度低于-20℃并且鋼材標準抗拉強度下限值小于540MPa的鋼材，P≤0.025％、S≤0.012％；D）用于設計溫度低于-20℃并且鋼材標準抗拉強度下限值≥540MPa的鋼材，P≤0.020％、S≤0.010％。第四十三頁，共192頁。（1）沖擊功厚度不小于6mm的鋼板、直徑和厚度可以制備寬度為5mm小尺寸沖擊試樣的鋼管、任何尺寸的鋼鍛件，按照設計要求的沖擊試驗溫度下的V型缺口試樣沖擊功（KV2）指標應當符合表1的規(guī)定。

表1碳素鋼和低合金鋼（鋼板、鋼管和鋼鍛件）沖擊功（注1）

鋼材標準抗拉強度下限值3個標準試樣沖擊功平均值

Rm（MPa）KV2（J）≤450≥20>450~510≥24>510~570≥31>570~630≥34>630~690≥38第四十四頁，共192頁。(1)試樣取樣部位和方法應當符合相應鋼材標準的規(guī)定；(2)沖擊試驗每組取3個標準試樣（寬度為10mm），允許1個試樣的沖擊功數值低于表列數值，但不得低于表列數值的70%；(3)當鋼材尺寸無法制備標準試樣時，則應當依次制備寬度為7.5mm和5mm的小尺寸沖擊試樣，其沖擊功指標分別為標準試樣沖擊功指標的75%和50%；(4)鋼材標準中沖擊功指標高于表1規(guī)定的鋼材，還需要符合相應鋼材標準的規(guī)定。第四十五頁，共192頁。A）壓力容器受壓元件用鋼板、鋼管和鋼鍛件的斷后伸長率應當符合本規(guī)程引用標準以及相應鋼材標準的規(guī)定；B）焊接結構用碳素鋼、低合金高強度鋼和低合金低溫鋼鋼板，其斷后伸長率（A）的指標應當符合表2-2的規(guī)定；采用不同尺寸試樣的斷后伸長率指標，應當按照GB/T17600.1《鋼的伸長率換算第1部分：碳素鋼和低合金鋼》和GB/T17600.2《鋼的伸長率換算第2部分：奧氏體鋼》進行換算，換算后的指標應當符合本條規(guī)定。第四十六頁，共192頁。表2鋼板斷后伸長率指標（注2）鋼材標準抗拉強度下限值斷后伸長率

Rm（MPa）A（%）≤420≥23>420~550≥20>550~680≥17

注2：鋼板標準中斷后伸長率指標高于本表規(guī)定的，還應當符合相應鋼板標準的規(guī)定。第四十七頁，共192頁。.1鑄鐵材料的應用限制

鑄鐵不得用于盛裝毒性程度為極高、高度或中度危害介質，以及設計壓力大于等于0.15MPa的易燃介質壓力容器的受壓元件，也不得用于管殼式余熱鍋爐的受壓元件。除上述壓力容器之外，允許選用以下鑄鐵材料：(1)灰鑄鐵，牌號為HT200、HT250、HT300和HT350；(2)球墨鑄鐵，牌號為QT400-18R和QT400-18L。.2設計壓力、溫度限制(1)灰鑄鐵，設計壓力不得大于0.8MPa，設計溫度范圍為10℃～200℃；(2)球墨鑄鐵，設計壓力不得大于1.0MPa，QT400-18R的設計溫度范圍為0℃～200℃，QT400-18L的設計溫度范圍為-10℃～200℃。第四十八頁，共192頁。壓力容器用復合鋼板應當按照本規(guī)程引用標準的規(guī)定選用，并且符合以下要求：(1)復合鋼板復合界面的結合剪切強度，不銹鋼-鋼復合板不小于210MPa，鎳-鋼復合板不小于210MPa，鈦-鋼復合板不小于140MPa，銅-鋼復合板不小于100MPa；(2)復合鋼板基材的使用狀態(tài)符合本規(guī)程引用標準的規(guī)定；(3)碳素鋼和低合金鋼基材（包括鋼板和鋼鍛件）應當按基材標準的規(guī)定進行沖擊試驗，沖擊功合格指標應當符合基材標準或訂貨合同的規(guī)定。第四十九頁，共192頁。1.境外牌號材料的使用.1境外材料制造單位制造的材料(1)境外牌號材料應當是壓力容器現行標準規(guī)范允許使用并且境外已經有使用實例的材料，其使用范圍應當符合境外相應產品標準的規(guī)定，如本規(guī)程引用標準列有相近化學成分和力學性能的牌號時，其使用范圍還應當符合本規(guī)程引用標準的規(guī)定；(2)境外牌號材料的技術要求不得低于境內相近牌號材料的技術要求（如磷、硫含量，沖擊試樣的取樣部位、取樣方向和沖擊功指標，斷后伸長率等）；第五十頁，共192頁。(3)材料質量證明書和材料標志應當符合本規(guī)程2.1的規(guī)定；(4)壓力容器制造單位應當對進廠材料與材料質量證明書進行審核，并且對材料的化學成分和力學性能進行驗證性復驗，符合相關要求后才能投料使用；(5)用于焊接結構壓力容器受壓元件的材料，壓力容器制造單位在首次使用前，應當掌握材料的焊接性能并且進行焊接工藝評定；第五十一頁，共192頁。(6)對標準抗拉強度下限值大于或者等于540MPa的鋼材，以及用于壓力容器設計溫度低于-40℃的低合金鋼鋼材，材料制造單位還應當按照本規(guī)程1.9的規(guī)定通過技術評審，其材料方可允許使用。.2境內材料制造單位制造的材料境內材料制造單位制造的境外牌號材料，除應當符合本規(guī)程2.9.1的各項要求外，還應當按照本規(guī)程1.9的規(guī)定通過技術評審，評審內容包括制造單位的相關條件和材料的試制技術文件。.3境外牌號材料的選用設計單位若選用境外牌號的材料，應當在設計文件中充分說明其必要性和經濟性。第五十二頁，共192頁。.1未列入本規(guī)程引用標準的材料壓力容器主要受壓元件采用未列入本規(guī)程引用標準的材料，試制前材料的研制單位應當進行系統的試驗研究工作，并且應當按照本規(guī)程1.9的規(guī)定通過技術評審，該材料方可允許試用。.2已列入本規(guī)程引用標準的材料對列入GB150或者JB4732的標準抗拉強度下限值大于或者等于540MPa的鋼材，以及用于壓力容器設計溫度低于-40℃的低合金鋼鋼材，如果鋼材制造單位沒有該鋼材的制造或者壓力容器應用業(yè)績，則應當進行系統的試驗研究工作，并且應當按照本規(guī)程1.9的規(guī)定通過技術評審，該材料方可允許試用。第五十三頁，共192頁。(1)壓力容器制造單位應當通過對材料供貨單位進行考察、評審、追蹤等方法，確保所使用的壓力容器材料符合本規(guī)程的要求，并且在材料進廠時審核材料質量證明書和材料標志；(2)對于采購的第Ⅲ類壓力容器用Ⅳ級鍛件，以及不能確定質量證明書的真實性或者對性能和化學成分有懷疑的要求受壓元件材料，壓力容器制造單位應當進行復驗，符合本規(guī)程的規(guī)定后方可投料使用；(3)用于制造壓力容器受壓元件的材料在分割前應當進行標志移植。第五十四頁，共192頁。(1)用于制造壓力容器受壓元件的焊接材料，應當保證焊縫金屬的力學性能高于或者等于母材規(guī)定的限值，當需要時，其他性能也不得低于母材的相應要求；(2)焊接材料應當滿足相應焊材標準和本規(guī)程引用標準的要求，并且附有質量證明書和清晰、牢固的標志；(3)壓力容器制造單位應當建立并且嚴格執(zhí)行焊接材料驗收、復驗、保管、烘干、發(fā)放和回收制度。NB/T47018-2011《承壓設備用焊接材料訂貨技術條件》第五十五頁，共192頁。壓力容器制造或現場組焊單位對主要受壓元件的材料代用，應當事先取得原設計單位出具的設計更改批準文件，對改動部位應當在竣工圖上做詳細記錄。第五十六頁，共192頁。1．焊接概念(welding)

焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，用或不用填充材料，使兩工件產生原子間結合的加工工藝和聯接方式。焊接應用廣泛，既可用于金屬，也可用于非金屬。第五十七頁，共192頁。（1）焊接（GB3375《焊接術語》）：通過加壓或不加壓，用填充材料或不用以實現工件間的結合的連接稱為焊接。

（2）焊接接頭（NB/T47014-2011）：由兩個或兩個以上零件組合或已經焊合的接點。檢驗接頭性能應考慮焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)甚至母材等不同部位的相互影響。

（3）焊縫：焊縫是指焊件經焊接后所形成的結合部分。（4）焊接熱影響區(qū)（HAZ）：靠近焊縫的母材經過焊接熱循環(huán)而發(fā)生組織或性能改變區(qū)域。第五十八頁，共192頁。第五十九頁，共192頁。第六十頁，共192頁。第六十一頁，共192頁。焊接分類方法有很多，這里介紹按焊接性質來分類。一般分為熔化焊、壓力焊和釬焊。1.壓力焊：（1）概念：壓力焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實現原子間結合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當電流通過兩工件的連接端時，該處因電阻很大而溫度上升，當加熱至塑性狀態(tài)時，在軸向壓力作用下連接成為一體。（2）種類：冷壓焊、超聲波焊、爆炸焊、鍛焊、擴散焊、摩擦焊、電阻對焊、電阻點焊和電阻縫焊等。第六十二頁，共192頁。2.釬焊：（1）概念：釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實現原子間的相互擴散，從而實現焊接的方法。（2）種類：如火焰釬焊、感應釬焊、爐釬焊、鹽浴釬焊、電子束釬焊和真空釬焊等。第六十三頁，共192頁。3.熔化焊：

（1）概念：熔化焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔化焊時，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。（2）種類：又分為鋁熱焊、電渣焊、電子束焊、激光焊、電弧焊和氣焊等，對于壓力容器焊接主要采用熔化焊中的電弧焊。（3）電弧焊分類：焊條電弧焊、鎢極氣體保護焊、熔化極氣體保護焊、埋弧焊、等離子弧焊等。第六十四頁，共192頁。第六十五頁，共192頁。第六十六頁，共192頁。第六十七頁，共192頁。第六十八頁，共192頁。第六十九頁，共192頁。第七十頁，共192頁。1.手工焊條電弧焊（1）原理：手工焊條電弧焊是手工操作利用焊條與焊件間產生的電弧熱將金屬（焊條和焊件）熔化而形成焊縫的焊接方法。

手工焊條電弧焊焊接過程中，在電弧的高溫作用下，焊條藥皮熔化分解生成氣體和熔渣。在氣體和溶渣的聯合保護下，有效地排除了周圍空氣對熔化金屬的有害影響。通過高溫下熔化與熔渣的冶金反應，還原并凈化焊縫金屬，從而得到優(yōu)質的焊縫。第七十一頁，共192頁。第七十二頁，共192頁。第七十三頁，共192頁。第七十四頁，共192頁。（4）焊條

①焊條組成焊芯電極填充金屬藥皮保護作用冶金作用工藝性能第七十五頁，共192頁。②焊條型號是在國家標準及權威性國際組織(ISO)的有關法規(guī)中，根據焊條特性指標明確劃分規(guī)定的，是焊條生產、使用、管理及研究等有關單位必須遵守執(zhí)行的。例：GB/T5117—1995

Exx

x

x焊條最小抗拉強度σbKg.f/mm2焊接位置藥皮類型和焊接電源種類第七十六頁，共192頁。（1）組成與基本要求

a）

組成：焊條由焊芯和壓涂在焊芯表面的藥皮組成。

b）

基本要求：①容易引弧；②具有摻合金和冶金處理作用；③對熔渣的保護作用；④適用于各種位置焊接；⑤吸潮性和偏心度要小。（2）焊芯：GB/3294《焊接用鋼盤條》對焊芯有明確規(guī)定，總的要求是低含硫、磷的優(yōu)質鋼。第七十七頁，共192頁。第七十八頁，共192頁。第七十九頁，共192頁。第八十頁，共192頁。第八十一頁，共192頁。Ⅰ.平焊：手工平焊影像明顯可見的均勻分布的焊條運行波紋，成形較規(guī)正，其波紋圖形如同水的波紋一樣。第八十二頁，共192頁。Ⅱ.立焊：手工立焊影像明顯可見魚鱗狀三角波紋，有時呈三角溝槽，成形較規(guī)正。第八十三頁，共192頁。Ⅲ.橫焊：手工橫焊影像明顯可見焊道與焊道之間的溝槽，橫焊時，焊條不上下擺動，故無運條的波紋。第八十四頁，共192頁。Ⅳ.仰焊：手工仰焊，由于焊條擺動方式與平、立、橫均不相同，其影像無平、立、橫的運條波紋，如同許多個圓餅形紋組成的焊縫影像，黑度不均勻，若其背面為平焊縫，則還可見不太明顯的平焊波紋。第八十五頁，共192頁。焊接過程中，主要的焊接操作如引燃及熄滅電弧、送進焊絲、移動焊絲或工件都由機械自動完成，且電弧被掩埋在焊劑下面實施焊接，所以稱為埋弧自動焊。（1）原理：埋弧（自動）焊是電弧在焊劑層下燃燒的一種焊接方法。在焊劑層下，電弧在焊絲末端與焊件之間燃燒，使焊劑、蒸發(fā)，形成氣體，在電弧周圍形成一個封閉空腔，電弧在這個空腔中穩(wěn)定燃燒焊絲不斷送入，以熔滴狀進入熔池，與熔化的母材金屬混合，并受到熔化焊劑的還原、凈化及合金化作用。隨著焊接過程的進行，電弧向前移動，熔池冷卻凝固后形成焊縫，比重較輕的熔渣浮在熔池的表面，有效地保護熔池金屬，冷卻后形成渣殼。第八十六頁，共192頁。埋弧焊原理（示意圖）第八十七頁，共192頁。第八十八頁，共192頁。優(yōu)點：①埋弧焊生產效率高，因為可以使用大電流而增大了金屬熔化量；②由于采用自動焊，其焊縫質量穩(wěn)定、表面美觀；③節(jié)省焊接材料和電能（熔透性強，一定厚度的焊件可不開坡口）；④改善了焊工勞動條件（由于電弧在焊劑層下燃燒，消除了弧光及煙塵的有害影響）。缺點：①埋弧焊的局限性是設備比較復雜昂貴，機械化焊的坡口加工與裝配精度要求；②應用范圍比較窄，焊接位置受到一定限制，一般限于平焊形狀簡單的長焊縫。

第八十九頁，共192頁。（3）應用：主要用于壓力容器殼體的主焊縫的焊接。（4）焊絲與焊劑（見“焊接材料”）（5）焊接規(guī)范：①焊接電流②電弧電壓③焊接速度④焊絲直徑和伸出長度第九十頁，共192頁。焊接材料●焊絲——鋼芯(與手工焊鋼芯同屬一個國家標準)

根據化學成分和用途不同:例：

H08A鋼焊絲平均含碳量0.08%高級優(yōu)質鋼第九十一頁，共192頁。焊劑焊劑是焊接時能夠形成熔渣和氣體，對熔化金屬起保護和冶金處理作用的物質。焊劑是埋弧和電渣焊不可缺少的焊接材料。焊劑按按制造方法分為熔煉焊劑和非熔煉焊劑，如常用的HJ431就是熔煉焊劑。還有按焊劑主要化學成分分以及按焊劑熔渣堿度分等分類方法。焊劑標準主要有GB/T5293-1999《埋弧焊用碳鋼絲和焊劑》和GB/T12470-1990《低合金鋼埋弧焊用焊劑》。第九十二頁，共192頁。（1）原理：手工鎢極氬弧焊是依靠不熔化的鎢極與焊件之間的電弧熔化基本金屬和填充焊絲（也可不加填充焊絲），借助噴嘴流出的氬氣在電弧及熔池周圍形成連續(xù)、封閉的氣流，保護鎢極及熔池不被氧化的一種熔化焊焊接方法。（2）特點：保護為惰性氣體（無化學反應，不溶于金屬），保護效果好，焊縫質量高；適用范圍廣；電弧集中，焊接熱影響區(qū)小，根部易焊透；無熔渣；適用于全位置焊。但效率低、成本高。適用于不銹鋼、耐熱鋼及銅、鈦、鋁、鎂等有色金屬的（＜3mm）薄板焊接或重要構件的打底焊第九十三頁，共192頁。第九十四頁，共192頁。第九十五頁，共192頁。第九十六頁，共192頁。氣體保護電弧焊第九十七頁，共192頁。4.等離子弧焊1).定義：借助水冷噴嘴對電弧的拘束作用，利用機械壓縮效應（電弧通過噴嘴細小孔道時的被迫收縮）、熱壓縮效應（在冷氣流的強迫冷卻下，帶電粒子流〈離子和電子〉往弧柱中心集中）和電磁收縮效應（弧柱帶電粒子的電流線為平行電流線，相互磁場作用使電流線產生相互吸引而收縮）將電弧壓縮為細小的等離子體，獲得較高能量密度的等離子弧進行焊接的方法稱為等離子弧焊。第九十八頁，共192頁。等離子弧能量密度大（105～106W/cm2），弧柱溫度高（24000K以上），穿透能力強。10～12mm厚鋼材可不開坡口，一次焊透雙面成型，焊接速度快，生產率高，應力變形小。電流小到0.1A時，電弧仍能穩(wěn)定燃燒，能保持良好的挺直度與方向性，所以可焊接很薄的箔材。等離子弧焊接在生產中已廣泛應用，特別是國防工業(yè)及尖端技術所用的銅合金、合金鋼、鎢、鉬、鈷、鈦等金屬的焊接。如鈦合金導彈殼體、波紋管及膜盒、微型繼電器、電容器的外殼封焊以及飛機上一些薄壁容器均可用等離子弧焊接。但等離子弧焊接設備比較復雜，氣體耗量大，只宜于室內焊接。等離子弧特點和應用第九十九頁，共192頁。1)焊接可采用等離子和自動鎢極氬弧焊同時進行或兩種焊接方法分開作業(yè)。2）采用等離子弧焊接打底，自動鎢極氬弧焊蓋面，或等離子弧焊接打底自動鎢極氬弧焊填充蓋面等工藝方法；3）采用等離子弧焊接打底，自動鎢極氬弧焊蓋面，蓋面應適當填絲，防止焊縫低于母材。4）焊接應由專業(yè)進行培訓過的人員進行操作或現場指導，否則不得進行等離子焊和自動鎢極氬弧焊的焊接作業(yè)。5）焊接前應按工藝要求調整離子焊接規(guī)范參數，并按操作規(guī)程要求進行焊接；6）焊接過程中應認真觀察跟蹤視頻，及時調整焊槍位置，防止焊偏；等離子弧焊接第一百頁，共192頁。

等離子弧焊和手工鎢極氬弧焊雙搶焊接結束后，一般不需要打磨處理，保持焊縫原始表面即可。1）焊接接頭應進行表面質量檢測，符合標準要求，表面余高盡量保持不高于1.0mm.2）按工藝和圖紙要求進行其他無損檢測，并符合相關標準要求。等離子弧焊接接頭質量檢測第一百零一頁，共192頁。1）等離子焊接后焊縫可能會出現未焊透，咬邊等缺陷；2）對焊后存在焊偏造成局部未焊透，咬邊等缺陷時，應采用手工鎢極氬弧焊進行修補，焊前應將缺陷采用砂輪打磨去除干凈，對于鈦、鋯等活性金屬砂輪打磨后應采用刮刀清除0.5mm打磨層，去除因打磨滲入金屬表層的氧化磨粒等雜物采用丙酮將補焊區(qū)域周圍20mm范圍內擦洗干凈，按補焊工藝要求進行補焊并完成焊縫按圖紙和工藝要求對接頭進行無損檢測同時盡量保持余高不高于1.0mm.等離子弧焊接缺陷處理第一百零二頁，共192頁。等離子弧焊第一百零三頁，共192頁。等離子弧焊第一百零四頁，共192頁。等離子弧焊焊縫等離子弧焊＋自動鎢極氬弧焊焊縫第一百零五頁，共192頁。等離子弧焊＋自動鎢極氬弧焊焊縫第一百零六頁，共192頁。5.電渣焊1）定義：利用電流通過熔渣時產生的電阻熱加熱和熔化焊絲和母材來進行焊接的一種熔化焊方法。分為絲極、板極、熔嘴和熔管電渣焊。第一百零七頁，共192頁。2）電渣焊特點宜在垂直位置焊接適于大厚度件焊接，生產率高，焊接材料消耗少渣池對被焊件有較好預熱作用，不易出現淬硬組織高溫停留時間長，組織粗大，焊后必須進行正火和回火熱處理焊縫成形系數調節(jié)范圍大，有利于防止熱裂紋的產生第一百零八頁，共192頁。3）應用電渣焊適用于板厚40mm以上結構的焊接。一般用于直焊縫焊接。目前電渣焊已在我國水輪機、水壓機、軋鋼機、重型機械、鍋爐制造、石油化工等大型設備制造中得到廣泛使用。電渣焊除焊接碳鋼、低合金、中合金鋼和高合金鋼以及鑄鐵外，也可用來焊接鋁及鋁合金、鎂合金、鈦及鈦合金和銅。第一百零九頁，共192頁。6.熔化極氣體保護焊：是在惰性或活性氣體保護下采用熔化電極進行電弧焊的方法。7.摩擦焊：是利用焊件表面互相摩擦產生的熱使端面達到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種壓力焊方法。第一百一十頁，共192頁。

——焊接過程中，必須對焊件施加壓力（加熱或不加熱）來完成焊接的焊接方法第一百一十一頁，共192頁。電阻焊——利用電流通過接頭產生電阻熱，將被焊金屬的接觸部位加熱至塑性狀態(tài)或局部熔化狀態(tài)，然后施加一定的壓力使金屬原子間相互結合形成焊接接頭。第一百一十二頁，共192頁。1點焊——將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩極之間，接通電流后利用電阻熱將焊件局部熔化，形成焊點的方法。

■是一種高速、經濟的連接方法。適用于可以采用搭接接頭不要求氣密性，厚度＜3mm沖壓、軋制的薄板結構。第一百一十三頁，共192頁。2縫焊——是焊件搭接或對接接頭并置于兩滾輪電極之間，滾輪加壓焊件并轉動連續(xù)或斷續(xù)放電，從而產生一連串熔核，相互搭疊得密封焊縫的電阻焊方法。第一百一十四頁，共192頁。3對焊——把兩焊件端部相對放置，利用焊接電流加熱，然后加壓完成焊接的電阻焊方法?！裆a效率高，易實現自動化?！窆ぜ娱L●環(huán)形工件●部件組焊●異質金屬對接第一百一十五頁，共192頁。①電阻對焊先壓緊工件+通電+頂鍛力加熱沿徑向不均，軸向較均勻，且低于熔點。適用于焊接截面F＜250mm2,形狀緊湊(如棒、厚壁管金屬型材）的材料。②閃光對焊先接通電源+工件靠近+閃光+頂鍛端面加熱均勻，適用于斷面F為1000mm2左右的閉合零件的拼口。凡是可以鍛造的金屬都能進行閃光焊。第一百一十六頁，共192頁。摩擦焊

1原理——利用焊接接觸面相對旋轉運動中相互摩擦所產生的熱使工件工件段不大到熱塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種壓焊的方法。

第一百一十七頁，共192頁。2特點●接頭焊接質量好●生產率高，成本低●以實現機械化和自動化生產●能焊接異種鋼和異種金屬●環(huán)境保護好●難焊非圓形橫斷面和薄壁管件第一百一十八頁，共192頁。焊接在各個生產領域的應用第一百一十九頁，共192頁。動車組制造現場第一百二十頁，共192頁。汽車制造第一百二十一頁，共192頁。造船行業(yè)的自動化焊接第一百二十二頁，共192頁。水下焊接第一百二十三頁，共192頁。第一百二十四頁，共192頁。（1）焊縫與焊接接頭定義焊縫是指焊件經焊接后所形成的結合部分；焊接接頭是由兩個或兩個以上零件用焊接組合或已經焊合的接點。檢驗接頭性能應考慮焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)甚至母材等不同部位的相互影響。焊縫與焊接接頭是兩個不同的概念。常見的接頭型式：

——對接接頭、角接接頭、T型接頭、搭接接頭第一百二十五頁，共192頁。第一百二十六頁，共192頁。第一百二十七頁，共192頁。焊接接頭由焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)三部分組成。熔合區(qū)焊縫母材熱影響區(qū)母材第一百二十八頁，共192頁。A）一次結晶組織：發(fā)達的柱狀晶+等軸晶，有偏析。鋼一般為奧氏體組織（焊縫）。B）二次結晶組織（固態(tài)相變）：（以低碳鋼為例）焊縫：鐵素體+少量珠光體——組織均勻，晶粒細小，綜合力學性能好；熱影響區(qū)：（部位及硬度分布見后圖）①熔合區(qū)：晶粒粗大的過熱組織②過熱區(qū)（粗晶區(qū)）：1100℃以上，存在粗大魏氏組織③正火區(qū)（重結晶區(qū)）：細晶粒的正火組織④不完全重結晶區(qū)（AC1至AC3之間）第一百二十九頁，共192頁。第一百三十頁，共192頁。

1、碳鋼的焊接焊接性——在一定的焊接工藝下，獲得優(yōu)質焊接接著的難易程度低碳鋼——含碳量低、硅錳含量少，焊接性優(yōu)良。手工電弧焊、埋弧焊、電渣焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護焊、電阻焊、氣焊及釬焊都是成熟的焊接方法第一百三十一頁，共192頁。

中碳鋼——含錳量不高時，焊接性良好。隨含碳量的增加，焊接性變差。多數情況下，需預熱和控制層間溫度，焊后應進行消應力熱處理。采用手工焊時，若要求焊縫與母材等強，應盡量選用與母材強度級別相等的低氫焊條第一百三十二頁，共192頁。碳素鋼的焊接

Q235、10、15、20等低碳鋼是應用最廣泛的焊接結構材料，由于其含碳量低于0.25%，塑性很好，淬硬傾向小，不易產生裂紋，所以焊接性最好。焊接時，任何焊接方法和最普通的焊接工藝即可獲得優(yōu)質的焊接接頭。但由于施焊條件、結構形式不同，焊接時還需注意以下問題：（1）在低溫環(huán)境下焊接厚度大、剛性大的結構時，應該進行預熱，否則容易產生裂紋。（2）重要結構焊后要進行去應力退火以消除焊接應力。低碳鋼對焊接方法幾乎沒有限制，應用最多的是手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護電弧焊和電阻焊。采用電弧焊時，焊接材料的選擇參見表。第一百三十三頁，共192頁。低碳鋼焊接材料的選擇焊接方法焊接材料應用情況手工電弧焊J421、J422、J423等一般結構J426、J427、J506、J507等承受動載荷、結構復雜或厚板重要結構埋弧焊H08配HJ430、H08A配HJ431一般結構H08MnA配HJ431重要結構CO2氣體保護焊H08Mn2SiA一般結構二、碳素鋼的焊接第一百三十四頁，共192頁。2.合金結構鋼的焊接（1）強度用鋼（高強鋼）按屈服點高低及熱處理狀態(tài)分為：●熱軋鋼●正火鋼●低碳調質鋼●中碳調質鋼第一百三十五頁，共192頁。

熱軋鋼及正火鋼常用焊接方法：手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護焊、電渣焊、壓力焊

焊接要點：●抗熱裂性比較好●有一定的冷裂傾向，隨強度級別升高而增大●沉淀強化鋼種消應力熱處理時避免600℃保溫●熱軋鋼在制造大厚件時，有層狀撕裂危險●存在過熱區(qū)脆化問題第一百三十六頁，共192頁。低合金高強度鋼常用焊接方法：手工電弧焊、氣體保護焊、電渣焊及壓力焊主要工藝措施：●預熱●選擇合適的焊接線能量●后熱及焊后熱處理第一百三十七頁，共192頁。（2）低碳調質鋼焊接要點：●含碳量低、含錳量高，熱裂傾向小●冷裂紋傾向比較大●有一定的再熱裂紋敏感性●對層狀撕裂不敏感●有過熱區(qū)脆化和熱影響區(qū)軟化問題工藝措施：●焊前預熱●避免使用大的焊接線能量第一百三十八頁，共192頁。（3）中碳調質鋼的焊接

焊接要點：●淬硬傾向大，近縫區(qū)易出現馬氏體組織●碳及合金元素高，有較大熱裂傾向●有再熱裂紋傾向●焊后淬火區(qū)出現淬硬的馬氏體，導致脆化●焊后熱影響區(qū)總有軟化區(qū)

工藝措施：●預熱及后熱●宜采用小線能量焊接●采用低碳、硫、磷焊絲第一百三十九頁，共192頁。(4)珠光體耐熱鋼常用焊接方法：手工電弧焊為主、埋弧焊和電渣焊也常用焊接要點：●成分與低碳鋼相近，焊接性也接近●主要問題是冷裂紋、再熱裂紋、粗晶區(qū)脆化以及熱影響區(qū)的軟化第一百四十頁，共192頁。二、不銹鋼的焊接不銹鋼中都含有不少于12%的鉻，還含有鎳、錳、鉬等合金元素，以保證其耐熱性和耐腐蝕性。按組織狀態(tài)，不銹鋼可分為奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼和馬氏體不銹鋼等，其中以奧氏體不銹鋼的焊接性最好，廣泛用于石油、化工、動力、航空、醫(yī)藥、儀表等部門的焊接結構中，常見牌號有：1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9等。第一百四十一頁，共192頁。1.奧氏體不銹鋼的焊接

主要問題是熱裂紋、脆化、晶間腐蝕和應力腐蝕開裂(1)熱裂紋含鎳量越高，產生熱裂傾向越大，越不容易控制防止措施：嚴格限制S、P含量調整焊縫金屬組織，金屬合金成分采用小線能量及小截面焊道第一百四十二頁，共192頁。(2)接頭脆化防止措施：嚴格控制焊縫中鐵素體含量多層焊時采用較小線能量(3)晶間腐蝕防止措施：盡量降低母材及焊縫中含碳量采用熱量集中的焊接方法在鋼中添加穩(wěn)定化元素Ti、Nb等在鋼及焊縫金屬中加鐵素體形成元素第一百四十三頁，共192頁。(4)應力腐蝕開裂防止措施：焊后消除或減少焊接殘余應力選用奧氏體－鐵素體雙相組織的母材或焊接材料

采用高Ni的鉻鎳不銹鋼焊條焊接奧氏體不銹鋼常采用手工電弧焊、鎢極氬弧焊和熔化極富氬混合氣體保護焊第一百四十四頁，共192頁。（一）奧氏體不銹鋼的焊接性奧氏體不銹鋼焊接件容易在焊接接頭處發(fā)生晶間腐蝕，其原因是焊接時，在450～850℃溫度范圍停留一定時間的接頭部位，在晶界處析出高鉻碳化物（Cr23C6），引起晶粒表層含鉻量降低，形成貧鉻區(qū)，在腐蝕介質的作用下，晶粒表層的貧鉻區(qū)受到腐蝕而形成晶間腐蝕。這時被腐蝕的焊接接頭表面無明顯變化，受力時則會沿晶界斷裂，幾乎完全失去強度。為防止和減少焊接接頭處的晶間腐蝕，應嚴格控制焊縫金屬的含碳量，采用超低碳的焊接材料和母材。采用含有能優(yōu)先與碳形成穩(wěn)定化合物的元素如Ti、Nb等，也可防止貧鉻現象的產生。第一百四十五頁，共192頁。奧氏體不銹鋼焊接的另一個問題是熱裂紋。產生的主要原因是焊縫中的樹枝晶方向性強，有利于S、P等元素的低熔點共晶產物的形成和聚集。另外，此類鋼的導熱系數小（約為低碳鋼的1/3），線脹系數大（比低碳鋼大50%），所以焊接應力也大。防止的辦法是選用含碳量很低的母材和焊接材料，采用含適量Mo、Si等鐵素體形成元素的焊接材料，使焊縫形成奧氏體加鐵素體的雙相組織，減少偏析。第一百四十六頁，共192頁。（二）奧氏體不銹鋼的焊接工藝一般熔焊方法均能用于奧氏體不銹鋼的焊接，目前生產上常用的方法是手工電弧焊、氬弧焊和埋弧焊。在焊接工藝上，主要應注意以下問題：（1）采用小電流、快速焊，可有效地防止晶間腐蝕和熱裂紋等缺陷的產生。一般焊接電流應比焊接低碳鋼時低20%；（2）焊接電弧要短，且不作橫向擺動，以減少加熱范圍。避免隨處引弧，焊縫盡量一次焊完，以保證耐腐蝕性。（3）多層焊時，應等前面一層冷至60℃以下，再焊后一層。雙面焊時先焊非工作面，后焊與腐蝕介質接觸的工作面。（4）對于晶間腐蝕，在條件許可時，可采用強制冷卻。必要時可進行穩(wěn)定化處理，消除產生晶間腐蝕的可能性。第一百四十七頁，共192頁。2馬氏體不銹鋼的焊接主要問題是冷裂紋和脆化拘束度較大或含氫量較高時，在焊縫或近縫區(qū)可能產生冷裂紋預熱是防止這類鋼產生冷裂紋的重要措施常用方法為手工電弧焊和鎢極氬弧焊第一百四十八頁，共192頁。3鐵素體不銹鋼的焊接主要問題是熱影響區(qū)脆化和常溫沖擊韌度較低焊接時，就盡量縮短400－600℃和650－850℃的加熱和冷卻時間可采用小功率，高焊速進行焊接，盡量減少焊縫截面，且不要連續(xù)焊接常用手工電弧焊，通常需預熱及焊后熱處理第一百四十九頁，共192頁。1．焊接應力與變形

熔化焊過程中對焊件進行局部不均勻的加熱，而焊件本身的厚度和剛度以及其它的拘束條件又對基在加熱和冷卻過程的膨脹和收縮起阻礙作用，從而在焊件內產生應力和變形。焊接應力和變形在焊接過程就產生了，當焊接完畢時焊件的應力和變形就成為焊接殘余應力和殘余變形。焊接應力有單向應力、雙向應力、三向應力之分。對于焊接變形有直線變形、角變形（棱角度）、彎曲變形和扭曲變形等。第一百五十頁，共192頁。焊件焊后的變形形式主要有：尺寸收縮、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等。焊接變形和焊接應力第一百五十一頁，共192頁。第一百五十二頁，共192頁。焊接應力的防止采取合理的裝配和焊接順序，使焊縫能夠自由地收縮，以減少應力。而圖b因先焊焊縫1導致對焊縫2的拘束度增加，而增大殘余應力。采用小能量，多層焊，也可減少焊縫應力。焊前預熱可以減少工件溫差，也能減少殘余應力。第一百五十三頁，共192頁。熱處理法：焊后進行消除應力的退火可消除殘余應力。機械法：當焊縫還處在較高溫度時，錘擊焊縫使金屬伸長，也能減少焊接殘余應力。振動法：低頻振動消應力焊接應力的消除第一百五十四頁，共192頁。焊縫對稱布置采用反變形方法焊接變形的防止及消除第一百五十五頁，共192頁。采用對稱焊和分段倒退焊采用多層多道焊，能減少焊接變形焊接變形的防止及消除第一百五十六頁，共192頁。采用焊前剛性固定組裝焊接，限制產生焊接變形，但這樣會產生較大的焊接應力。采用定位焊組裝也可防止焊接變形。焊接變形的防止及消除第一百五十七頁，共192頁。嚴重的焊接變形應消除，常采用機械矯正法，通常只適于塑性好的低碳鋼和普通低合金鋼。焊接變形的防止及消除第一百五十八頁，共192頁。火焰矯正法是利用火焰加熱的熱變形方法，一般也僅適用于塑性好，且無淬硬傾向的材料。焊接變形的防止及消除第一百五十九頁，共192頁。（一）焊接缺陷定義與分類1.定義：（1）一般定義：焊接過程中在焊接接頭中產生的金屬不連續(xù)、不致密或連接不良的現象。（2）工程定義：焊接過程中在焊接接頭中產生的不符合設計文件與工藝要求的缺陷。由于焊接過程的復雜性，致使在焊接過程中會產生各種各樣的焊接缺陷。第一百六十頁，共192頁。2.焊接缺陷的分類：（1）按缺陷性質分為：裂紋、未焊透、未熔合、夾渣、氣孔、咬邊、背面凹陷（內凹）、焊瘤、弧坑、電弧擦傷、未焊滿、燒穿、焊接變形、錯邊、焊縫成形不良、焊縫化學成分或組織不符合要求、過熱過燒、白點、焊縫尺寸不符要求等。第一百六十一頁，共192頁。（2）按焊接缺陷的位置分為：外觀缺陷、內部缺陷及其它缺陷A）外觀缺陷：咬邊、內凹）、焊瘤、弧坑、電弧擦傷、未焊滿、燒穿、焊接變形、塌陷、錯邊、焊縫成形不良、焊縫尺寸不符要求等，還有表面氣孔、表面裂紋、表面夾渣、表面未焊透等B）內部缺陷：裂紋、未焊透、未熔合、夾渣、氣孔等C）其它缺陷：焊縫化學成分或組織不符合要求、過熱過燒、白點等第一百六十二頁，共192頁。咬邊裂紋第一百六十三頁，共192頁。裂紋(縱焊縫MT)第一百六十四頁，共192頁。裂紋(MT)第一百六十五頁，共192頁。裂紋(PT)第一百六十六頁，共192頁。未熔合第一百六十七頁，共192頁。未焊透第一百六十八頁，共192頁。未焊透第一百六十九頁，共192頁。第一百七十頁，共192頁。焊接規(guī)范對焊接缺陷的影響：1.焊縫成形系數φ：是指焊道的橫截面上焊縫寬度B與焊縫計算厚度H的比值。即：φ=B/H

焊縫成形系數過小，說明焊道的橫截面窄而深，容易產生熱裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。成形系數過大，焊道寬而淺，生產效率低，易產生未焊透。第一百七十一頁，共192頁。2.焊接電流和電弧電壓：焊接電流影響熔深和焊縫的計算厚度。焊接電流越大，熔深和計算厚度越大。電弧電壓影響焊縫寬度，其越大，焊縫寬度也越大。焊接電流和電弧電壓應配合適當，來控制焊縫成形系數。3.焊接速度：焊接速度越快，焊縫寬度越??；速度過快或過慢會使計算厚度和熔深減小。焊速過快容易產生咬邊、氣孔等缺陷，速度過慢，容易造成焊縫超寬、夾渣等缺陷。4.焊絲直徑：直徑增加，電流密度減小，電弧擺動增加而吹力減弱，使焊縫寬度增大，而熔深減小。第一百七十二頁，共192頁。1.外觀（表面）缺陷：是指不用借助于儀器從工件表面可以發(fā)現的缺陷。（1）咬邊①概念：焊縫邊緣母材上被電弧燒熔的凹槽稱為咬邊。②產生原因：焊接規(guī)范不當，焊工操作不當（電流過大，運條速度太?。€有直流焊的磁偏吹等。③對焊件的影響：降低承載能力，特別是造成應力集中，對承受疲勞載荷部件、低溫工況部件、高強材料部件易誘發(fā)裂紋。壓力容器產品對重要的部件咬邊是不允許的，對一般部件咬邊是要限制的。④防止措施：正確操作，規(guī)范合理。第一百七十三頁，共192頁。（2）焊瘤①概念：焊縫中的液態(tài)金屬流到加熱不足未熔化的母材上或從焊縫根部溢出，冷卻邱形成的未與母材熔合的金屬瘤即為焊瘤。②產生原因：焊接規(guī)范過大、操作不當、焊條偏芯等。在橫、立、仰位置易產生。③對焊件的影響：焊瘤常伴有未熔合、夾渣缺陷，易導致裂紋。且造成應力集中，管子截面減小易堵。壓力容器產品對焊瘤是不允許的。④防止措施：正確選用規(guī)范與焊條、合理操作，盡量平焊第一百七十四頁，共192頁。（3）凹坑①概念：焊縫表面或背面低于母材表面的部分稱為凹坑，收弧造成的凹坑稱為弧坑，而焊縫背面根部凹坑稱為內凹。②產生原因：多是由于收弧時焊條未作短時間停留或操作不當造成的。③對焊件的影響：對焊件承載能力減少。壓力容器產品對內凹是要限制的，對弧坑是不允許的。④防止措施：選用有電流衰減系統的焊機，合理規(guī)范操作，盡量平焊。第一百七十五頁，共192頁。（4）未焊滿①概念：未焊滿是指焊縫表面上連續(xù)的或斷續(xù)的低于母材的溝槽。②產生原因：填充金屬不足是根本原因——規(guī)范太小，焊條過細，操作不當等。③對焊件的影響：對焊件承載能力減少，容易產生應力集中。壓力容器產品未焊滿是不允許的。④防止措施：加大焊接電流，加焊蓋面焊縫。第一百七十六頁，共192頁。（5）燒穿①概念：焊接過程中熔深超過工件厚度，熔化金屬自