海工领域4130材料焊接要点综述
4130材料
4130材料4130材料是一种优质的合金钢材料，具有优良的强度和耐热性能，广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车制造等领域。
它的化学成分包括铬、钼、铁等元素，这些元素的合理比例使得4130材料具有良好的机械性能和耐蚀性能，适合在高温高压环境下工作。
下面将对4130材料的性能特点、应用领域和加工工艺进行详细介绍。
首先，4130材料具有优异的强度和韧性，其抗拉强度和屈服强度都较高，能够承受较大的载荷而不易发生变形或破裂。
同时，4130材料的冲击韧性也很好，能够在极端条件下保持稳定的性能，不易出现断裂现象。
这使得4130材料成为航空航天领域和汽车制造领域的理想材料之一。
其次，4130材料具有良好的耐热性能和耐蚀性能。
在高温环境下，4130材料仍能保持较高的强度和硬度，不易软化或变形，适合用于制造发动机零部件、燃气轮机叶片等高温工作的零部件。
同时，4130材料还具有良好的耐蚀性能，能够抵抗氧化、腐蚀等化学侵蚀，延长材料的使用寿命。
4130材料的应用领域非常广泛，主要包括航空航天、船舶制造、汽车制造等领域。
在航空航天领域，4130材料常用于制造飞机结构件、发动机零部件、起落架等重要零部件，保证了飞机的安全性和可靠性。
在船舶制造领域，4130材料常用于制造船体结构、船舶发动机零部件等，提高了船舶的耐久性和安全性。
在汽车制造领域，4130材料常用于制造汽车车架、发动机零部件、传动系统等，提高了汽车的性能和安全性。
最后，4130材料的加工工艺相对复杂，需要采用适当的加工设备和工艺流程。
一般来说，4130材料的加工包括锻造、热处理、机加工等工艺步骤，需要严格控制加工温度、加工压力和加工速度，以保证材料的性能和质量。
同时，4130材料的焊接工艺也需要特别注意，选择合适的焊接材料和焊接工艺，避免产生焊接缺陷，影响材料的性能。
综上所述，4130材料是一种优质的合金钢材料，具有优良的强度、耐热性能和耐蚀性能，广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车制造等领域。
4130材料
4130材料
4130材料是一种优质的合金钢，具有优良的机械性能和耐热性能，因此在航空航天、汽车制造、船舶建造等领域得到广泛应用。
下面将详细介绍4130材料的组成、性能和应用领域。
首先，4130材料主要由铁、碳、铬、钼等元素组成。
其中，铬和钼的含量较高，能够提高材料的硬度和耐蚀性，使其在恶劣环境下仍能保持稳定的性能。
此外，适当的碳含量可以增加材料的强度和硬度，使其具有良好的可焊性和可加工性。
其次，4130材料具有优异的机械性能。
它的抗拉强度高达850MPa以上，屈服
强度在750MPa左右，延伸率在20%以上，硬度可达到217HB。
这些优秀的机械
性能使得4130材料在航空航天领域中被广泛应用，例如用于制造飞机的结构件、
发动机零部件等。
另外，4130材料还具有良好的耐热性能。
在高温环境下，其强度和硬度能够保持稳定，不易发生变形和热膨胀。
因此，它也被广泛应用于汽车制造和船舶建造领域，用于制造发动机零部件、传动系统零部件等。
总的来说，4130材料是一种性能优良的合金钢，具有高强度、高硬度、良好的耐蚀性和耐热性能，适用于航空航天、汽车制造、船舶建造等领域。
它的应用范围广泛，对于提高产品的性能和使用寿命起着重要作用。
相信随着科学技术的不断发展，4130材料将会有更广阔的应用前景。
海洋工程制造中的关键焊接技术分析
海洋工程制造中的关键焊接技术分析海洋工程制造是指在海洋环境中进行的各种工程制造活动，包括海洋平台、海底管道、海上风电等各种设施的制造和安装。
焊接技术作为海洋工程制造中的关键技术之一，对于保证海洋设施的安全可靠、耐久性强具有重要意义。
本文将对海洋工程制造中的关键焊接技术进行分析，并探讨其在海洋工程制造中的应用。
一、海洋工程制造中的焊接要求海洋工程制造中的焊接工艺要求与陆上工程有所不同，主要表现在以下几个方面：1. 耐蚀性要求海水中含有大量氯离子和其他腐蚀性物质，因此海洋工程制造中的焊接材料和焊接接头要求具有较高的耐蚀性，以保证设施的长期使用寿命。
2. 抗冲击性要求海洋环境中可能面对来自海浪、风暴等自然因素的冲击，因此海洋工程制造中的焊接接头需要具有较高的抗冲击性，以保证设施的安全性。
二、海洋工程制造中的关键焊接技术1. 耐蚀焊接技术耐蚀焊接技术是海洋工程制造中的关键焊接技术之一。
在海洋环境中，长期受到海水的侵蚀，因此对于海洋设施中的焊接接头要求具有较高的耐蚀性。
常见的耐蚀焊接技术包括不锈钢焊接、镍基焊接等。
这些焊接技术可以保证焊接接头在海洋环境中具有较高的耐蚀性，从而保证海洋设施的使用寿命和安全性。
三、海洋工程制造中的焊接材料1. 不锈钢不锈钢是海洋工程制造中常用的焊接材料之一，具有良好的耐蚀性和耐磨性，适用于海洋设施中的焊接接头。
3. 铝合金铝合金具有较高的强度和轻质特性，适用于海洋工程制造中对焊接接头强度要求较高的场合。
四、海洋工程制造中的焊接质量控制海洋工程制造中的焊接质量控制对于保证设施的安全可靠具有重要意义。
常见的焊接质量控制措施包括焊接工艺评定、焊接接头检测、焊接接头评定等。
通过严格的焊接质量控制措施，可以保证海洋设施中的焊接接头具有良好的质量和可靠性。
海洋平台AISI 4130管线的焊接
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｈ ｇ ｒ ｓ ｕ ｅ ｐ ｐ ｎ ｎ ｏ ｓ ｏ ｅ ｄ ｉ ｉｇ ｓ ｓｅ ｌ ａ ｓ ｎ ｅ ｓ ｔ ｓ Ｓ １ ０ ｏ ｉ ｌｒ ｍａｅ ｉｌ ｏ ｍｅ ｔ ｓｒ ｃ ： ｈ ｉｈ ｐ ｅ ｓ ｒ ｉｉ ｇ ｉ ｆ ｈ ｒ ｒｌ ｎ ｙ ｔｍｓ ａｗ ｙ ｅ ｄ ｏ ｕ ｅ ＡＩ Ｉ４ ３ ｒ ｓ ａ ｔｒ ｓ ｔ ｅ ｌ ｍｉ ａ
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Ｏ 引 言
１ ＡＩ Ｉ １ ０焊接 性分 析 Ｓ ３ ４
钻井装置是海洋石油平台的核心装置 ， 对于高端
钻 井装 置 ， 泥浆 ／ 泥／ 流／ 井／ 控 等 系统 有 关 与 水 节 压 井
摘 要 ： 洋平 台钻 井 系统 中的 高压 管线 一般 需要 采 用 Ａ Ｓ １０或 与其 类 似 的材 料 才 能 满足 使 用 海 ＩＩ ３ ４
要求 ， 该类管线工作 于恶劣工况中， 焊接质量要 求严格 。通过对该种 管线材料焊接性的分析 和焊接试 验， 并结合现场实际情况 ， 制订 了有针对性的工艺技术措施 ， 包括 焊接工艺参数、 热处理工艺参数、 焊接
提高4130结构钢零件热处理一次合格率的研究
提高4130结构钢零件热处理一次合格率的研究发布时间：2021-02-03T11:03:02.243Z 来源：《科学与技术》2020年第28期作者：刘省军[导读] 某型机大量使用4130材料制造高强度的螺栓。
在热处理过程中，经常出现材料不稳定，刘省军中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安 710089摘要：某型机大量使用4130材料制造高强度的螺栓。
在热处理过程中，经常出现材料不稳定，硬度不能一次不合格问题。
通过对材料以及热处理制度进行分析，找到解决措施，按照淬态硬度进行分析，研究合适的回火温度，以满足设计要求。
关键词：淬态硬度回火1.简述4130结构钢是美国牌号，标准ASTM A29/A29M-04，其具有高的强度和韧性，良好的高温强度，淬透性较高，加工性能较好，焊接性能良好。
主要用于高应力条件下的调质零件，如：操纵轮，螺栓、齿轮、紧固件、法兰等，在化工工业中用来制造焊接零件、管材的焊接结构。
4130结构钢热处理后，显微组织为均匀的索氏体、贝氏体或极细的珠光体，因此具有较高的抗拉强度和屈强比（一般在0.85左右），较高的韧性和疲劳强度。
在300～350℃的范围有第一类回火脆性，有形成白点的倾向。
钢的热强度性也较好，在500℃以下具有足够的高温强度。
钢的可切削性良好，冷变形时塑性中等。
4130结构钢主要化学成分，C:0.28～0.33，Si:0.15～0.35，Mn:0.40～0.60，Cr:0.80～1.10，Mo:0.15～0.25。
在最新的航空工业中。
材料为4130结构钢的零件越来越多。
对某型机的生产情况看，热处理一次合格率约60%，也就是说还有40%的零件首次热处理不合格，需要重新返修，以达到交付要求。
大量零件的重复热处理，严重影响了生产计划，浪费了大量的人力、物力和财力。
但是对于含碳量过高的材料来说，其材料的淬态硬度要比含碳量在中线的材料高的多，约为2～3个HRC值，因此按最低回火温度回火后，硬度会超出文件规定的硬度值。
海洋平台4130高压管线焊接工艺研究
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Ｓ ｎ ｓ ｅ ｓ Ｉ 船 舶 与 海 洋 工 程 专 题
并提 高 ｒ奥氏 体的 稳 定 性 ，促 使 形成粗人的 ｔ ５氏体 ，他 过 热 的
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２ ． 焊接 性分析
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MS004 4130 最小屈服强度 75K
受控号：XXXXX REV.03文件编号：XXXXXX 发行日期：2019-09-15 文件版本：03MS004: AISI 413075K关于本文件有效性的说明:纸张拷贝是非受控的。
本文档的受控版本可以从公司内部网获得。
受控号：XXXXX REV.03文件编号：XXXXXX发行日期：2019-09-15 文件版本：031.0 范围1.1适用于XXXXX有限公司采购原材料、以及生产的锻件成品。
1.2 本规范适用于由自由锻造和模型锻造，环形件锻造，以及棒材和轧钢而成型的产品。
2.0 职责工程部负责材料规范的起草和控制。
质量管理部门负责材料规范的实施。
3.0 一般要求3.1 熔炼方法3.1.1 钢制产品应采用电炉或基本的氧气炼钢法制造：如氧气顶吹转炉（LD）,碱性氧气转炉（BOF）,电炉（EF）或真空感应熔炼（VIM）进行制造。
3.1.2 一次熔炼可结合真空脱氧（VOD），真空电弧加热脱气（VAD）或氩氧脱碳(AOD)等进行脱气和精炼。
3.1.3 可使用二次熔炼的辅助工艺过程包括但不限于，钢包炉精炼（LF+VD），或真空处理（EFVD）电炉工艺进行，真空电弧熔炼（VAR），电渣再熔炼（ESR），真空精炼（RH）也是可以接受3.2 轧制方法3.2.1 按照本规范提供的产品应无有害影响性能的缺陷。
这种缺陷包括，但不限于此，如：裂纹，结疤，鳞片，龟裂，炉渣，气孔，以及轧制的氧化皮。
3.2.2 圆坯端部缩孔必须完全切除，端部切斜量不得大于公称直径的6%,最大切斜量不大于15mm。
4.0 化学成分4.1 化学成分：化学成分的范围列于下表，生产厂应对每炉钢进行分析，最好是浇铸时包中取样。
所列的元素应以重量百分比报告，杂质元素报告不要求，但是总的杂质不超过1%。
4.2 钢材的气体元素含量控制要求：H：≤2 PPM ：O：≤20 PPM N：≤70 PPM4.3 成品钢铁中不应该含有汞,钢坯的表面α、β放射性污染水平为:表面任何部分的300 cm2的最大检测水平的平均值α不超过0.04Bq/cm2,β不超过0.4Bq/cm25.0 热加工方法5.1 材料应具有压力容器的质量，并经过热加工方法成型，形生一个完整的锻造结构，热加工作业应形成文件。
4130铬钼材料焊接注意10点
以下是4130铬钼材料使用氩弧焊焊接最常见10个问题的答案。
这些注意事项主要是针对运动领域，比如飞机试样，赛车车架，防滚架，沙地车，自行车和摩托车的架子等。
这些焊接要点是否适用须根据具体用途来评估。
问：4130铬钼材料是否可以用氩弧焊焊接？答：可以的，氩弧焊焊接4130铬钼材料的做法在航空航天领域已经采用多年。
和所有的焊接一样，氩弧焊焊接需要遵循合理的步骤和技术。
问：要不要预加热？答：薄壁管（厚度小于0.12″或者3mm）的部件一般不需要300-400华氏（约149-204摄氏度）的预热达到理想的效果。
但是焊接之前钢管的自身温度不应该低于室温70华氏度（约21摄氏度）。
问：应该用什么焊丝？答：尽管好的焊丝选择很多，最合适莫过于ER80S-D2。
这种焊条出来的焊缝强度基本接近4130材料自身的强度。
ER70S-2也可以考虑，只是出来的焊缝强度稍微弱一些。
问：如果采用ER70S-2的焊丝，是不是牺牲了强度，获得了更好的延展性？答：是的，焊丝和母材融合的时候，焊丝的强度一般都不及4130的强度。
但是通过合理的结构设计（比如增加加强筋或者支撑管）多点支撑和更长的焊缝可以弥补焊丝自身强度的不足。
问：为什么不推荐4130材质的焊丝？答：4130的焊丝一般用在后道会进行热处理的工件上。
因为硬度太高，延展性不足，不推荐运动器材上使用，比如飞机，赛车车架和翻滚架等。
问：4130可以使用别的焊丝吗？答：有的师傅喜欢用奥氏体的不锈钢焊丝来焊接4130钢管。
310和312牌号的不锈钢焊丝也是可以使用的。
别的牌号的不锈钢会造成开裂，还有不锈钢焊丝通常更贵一些。
问：4130的工件焊接之后需要热处理去应力吗？答：薄壁管一般是不需要去应力的，壁厚超过0.12″或者3mm的材料焊接之后最好能进行热处理，管件的最佳处理温度为1100华氏度（约593摄氏度），氧气加乙炔形成的中性火焰可以用来加热的，加热过程中要不停的移动以避免局部过热。
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海工领域4130材料焊接要点综述
石油、天然气钻采设备常用AISI 4130低合金钢作为井口设备本体、法兰连接件、阀门零件、紧固件等零部件的制造材料，制造过程中常遇到焊接工序且对焊接质量要求非常高。
4130结构钢具有高的强度和韧性，淬透性较高，在油中临界淬透直径15～70mm；钢的热强度性也较好，在500℃以下具有足够的高温强度，但550℃时其强度显著下降；当合金元素在下限时焊接相当好，但接近上限时焊接性中等，并在焊前需预热到175℃以上；钢的可切削性良好，冷变形时塑性中等；热处理时在300～350℃的范围有第一类回火脆性；有形成白点的倾向。
化学成分
碳 C ：0.28～0.33
硅Si：0.15～0.35
锰Mn：0.40～0.60
硫S ：允许残余含量≤0.040
磷P ：允许残余含量≤0.035
铬Cr：0.80～1.10
镍Ni：允许残余含量≤0.030
铜Cu：允许残余含量≤0.030
钼Mo：0.15～0.25
力学性能
抗拉强度σb (MPa)：≥930(95)屈服强度σs (MPa)：≥785(80)
伸长率δ5 (%)：≥12
断面收缩率ψ (%)：≥50
冲击功Akv (J)：≥63
冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥78(8)
硬度：≤229HB
试样尺寸：试样毛坯尺寸为25mm
热处理规范：淬火880℃，水冷、油冷；回火540℃，水冷、油冷。
AISI4130因其调质处理后具有较高的综合力学性能，通常是在调质状态下使用，当含碳量为下限的钢也可用作要求心部强度较高的渗碳钢。
在中型机械制造业中主要用于制造截面较大、在高应力条件下工作的调质零件，如轴、主轴以及受高负荷的操纵轮、螺栓、双头螺栓、齿轮等；在化工工业中用来制造焊接零件、板材与管材构成的焊接结构和在含有氮氢介质中工作的温度不超过250℃的高压导管；在汽轮机、锅炉制造业中用于制造450℃以下工作的紧固件、500℃以下受高压的法兰和法兰盖，也大量应用在石油、天然气钻采设备零部件的制造，在制造过程中经常遇到焊接工序，如节流阀阀体与直角法兰的焊接、适配器的管对管焊接以及零件补焊返修等，这些产品对焊接工艺质量的要求非常高，焊后不得有明显缺陷且必须通过严格的无损检测（探伤）。
其中使用在隔水管中的升压管汇和节流压井管汇最为普遍。
隔水管结构貌似简单，由于载荷与作业过程的复杂性，自身结构的大变形非线性，分析方法的不确定性，实际响应的抽象性等，使得隔水管成为海洋石油装备开发的难点与重点。
2006年8月，LW3-l-1井发生隔水管断裂事故，隔水管外径为0.6m，总长为1,202m，分散横卧海底，打捞花费大量人力与物力。
2006年3月20日，位于GoM的Diamond Offshore钻井公司的Ocean Confidence 钻井船发生隔水管事故，隔水管紧急脱离后损失218桶合成基钻井液，并造成环境污染。
2003年，美国MMS研究报告公布1年时间内发生的7次钻井隔水管事故，隔水管事故发生的主要原因为装备失效、设计不足以及涡激振动。
2002年底，南海2号平台发生隔水管断裂事故，同时造成井口毁坏。
那么怎么提高可靠性呢？焊接质量的控制尤为重要。
下面主要讲讲4130焊接过程中主要缺陷和对策。
1.1冷裂纹产生倾向
因合金钢材料的焊接裂纹产生主要是冷裂纹，而热裂纹主要发生在奥氏体不锈钢、镍合金和铝合金中，因此需重点分析冷裂纹的产生情况。
按碳当量法计算CE（AWS）值来评估钢材冷裂纹倾向以及材料焊接性，碳当量如下： CE（AWS）=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+（Cu/13+P/12）（%）
1.2防止措施
由于AISI4130材料碳含量较高，合金元素含量多，在快速冷却时，从奥氏体转变为马氏体的起始温度Ms低（4130材料Ms为370℃），焊接后的热影响区产生马氏体难以产生回火效应，从而导致材料硬度高，对氢致冷裂纹的敏感性很大。
为了防止氢致冷裂纹产生，除尽量采用低氢或超低氢焊接材料外，还应采用焊前预热和焊后及时热处理。
2焊材的选择
根据4130材料的焊接性和实践经验，建议选用J707焊材，J707是低氢钠型药皮的低合金高强度钢焊条，焊接时采用直流反接，可进行全方位焊接，必要时，工件在焊前进行预热和焊后回火处理，焊条（J707和J707Ni）焊前需经350℃烘焙，随烘随用，烘干后的焊条应立即存放在低温干燥的焊条保温筒内，随用随取。
经笔者计算和实践证明，上述焊条在硬度方面完全符合NACEMR0175标准的要求（硬度值≤HRC22）；有的要求HV≤250，焊接时更难达到。
如果考虑用GTAW+GMAW焊接，可以考虑用Lincoln ER100S-G焊接。
焊接后300℃消氢处理。
然后进行650℃焊后热处理。
如果从下料开始，经过焊接、探伤、热处理、取样、理化实验，一切严谨操作，基本可以保证后续面对屈服、冲击以及硬度同时满足要求。
如果考虑使用埋弧焊，可以考虑使用HWI HW-X80SG.
3焊前预热和焊后热处理
3.1焊前预热
防止氢致冷裂纹产生，除了补焊件挖补深度不深的零件不用预热外，其余情况下4130材料焊接必须进行预热。
根据上述裂纹产生原因，理想的预热温度及道间温度应比冷却时马氏体开始转变的温度（Ms：370℃）高20℃，即Ms+20℃=390℃；同样，焊后也应在此温度保持2小时，以保证焊缝及热影响区全部转变为马氏体组织，同时也使焊缝里的氢能较充分的扩散逸出，有效防止氢致冷裂纹。
3.2焊后热处理
预热及道间温度比冷却时马氏体开始转变温度Ms低时，为防止氢致冷裂纹产生，应采用焊后热处理措施，即工件立即加热到高于Ms点10～40℃，在此温度保温约1～2小时，使尚未转变的那部分奥氏体转变为韧性较好的贝氏体，然后冷却至室温。
如果焊接以后工件可以立即进行去应力热处理，应将工件立即冷却至马氏体转变终了的温度Mf点以下，并保持一段时间，使尚未转变的那部分奥氏体也转变成马氏体，随后工件立即进行去应力热处理。
经过去应力热处理的工件，再冷却至室温时就基本不会产生氢致冷裂纹的情况。
AISI4130材料应用广泛但焊接性不甚理想，而用于井口设备本体、法兰连接件、阀门零件等重要产品中时却对焊接质量有很高的要求，一旦产生焊接裂纹等缺陷都将对后续现场使用时带来巨大的安全隐患。
为获得符合产品要求的焊接工艺效果，制造者必须从焊接母材特性、焊材的选择、焊前准备、焊接工艺过程设定、焊后热处理和焊后工件易加工性等诸多方面考虑、分析、研究和实践。
文章结合理论和实践经验进行交流及分享，希望对广大同行有所裨益。
海洋隔水管是深水油气勘探开发的重要装备之一，它的主要作用是在深海1000-3000 米水深钻探过程中将海水与钻头隔离，提供高压控制动力及钻井用泥浆并抑制突发井喷，工作工况十分恶劣，需应对海水腐蚀、浪涌、海洋涡激振动和深水压力等多种复杂海洋环境，风险极高。
所以其中升压管、节流压井管4130的焊接尤为重要，从事海工领域的焊接工程师需要引起特别的重视，需要多次试验焊接，确保焊接工艺可行性、可靠性和经济性。