各种材料的焊接性能

金属材料的焊接性能

（1）焊接性能良好的钢材主要有：

低碳钢（含碳量＜0.25）; 低合金钢（合金元素含量1〜3、含碳量＜0.20）; 不锈钢（合金元素含量＞3、含碳量＜0.18 ）。

（2）焊接性能一般的钢材主要有：

中碳钢（合金元素含量＜1、含碳量0.25〜0.35）; 低合金钢（合金元素含量＜3、含碳量＜0.30）;不锈钢（合金元素含量13〜25、含碳量£ 0.18）

（3）焊接性能较差的钢材主要有：

中碳钢（合金元素含量＜1、含碳量0.35〜0.45）; 低合金钢（合金元素含量1〜3、含碳量0.30〜0.40）; 不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.20）。

（4）焊接性能不好的钢材主要有：

中、高碳钢（合金元素含量＜1、含碳量＞0.45）; 低合金钢（合金元素含量1〜3、含碳量＞0.40）; 不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.30〜0.40）。

焊条和焊丝选择的基本要点如下：

同类钢材焊接时选择焊条主要考虑以下几类因素：

考虑工件的物理、机械性能和化学成分；考虑工件的工作条件和使用性能；

考虑工件几何形状的复杂程度、刚度大小、焊接坡口的制备情况和焊接部位所处的位置

等；考虑焊接设备情况；考虑改善焊接工艺和环保；考虑成本。

异种钢材和复合钢板选择焊条主要考虑以下几类焊接情况：

一般碳钢和低合金钢间的焊接；低合金钢和奥氏体不锈钢之间的焊接；不锈钢复合钢板的焊接。

焊条和焊丝的选择参数查阅机械设计手册中焊条和焊丝等章节和焊条分类及型号（GB 980-76 ）、焊条的性能和用途（GB 980〜984-76）等有关国家标准。

###15CrMoR的换热器的热处理工艺

***当板厚超过筒体内径的3%时，卷板后壳体须整体热处理。

15CrMoR焊接性能良好。手工焊用E5515-B2 （热307）焊条，焊前预热至200-250C （小口径薄壁管可不预热），焊后650-700 C回火处理。自动焊丝用H13CrMoA和焊剂250等。

###压力容器用钢的基本要求

压力容器用钢的基本要求：较高的强度，良好的塑性、韧性、制造性能和与相容性。

改善钢材性能的途径：化学成分的设计，组织结构的改变，零件表面改性。

本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。

一、化学成分

钢材化学成分对其性能和热处理有较大的影响。

1、碳:碳含量增加时，钢的强度增大，可焊性下降，焊接时易在热影响区出现裂纹。

因此压力容器用钢的含碳量一般不应大于0.25%。2、钒、钛、铌等：在钢中加入钒、钛、

铌等元素，可提高钢的强度和韧性。

3、S、P是钢中最主要的有害元素

硫一一能促进非金属夹杂物的形成，使塑性和韧性降低。

磷一一能提高钢的强度，但会增加钢的脆性，特别是低温脆性。

将硫和磷等有害元素含量控制在很低水平，即大大提高钢材的纯净度，可提高钢材的韧性、

抗应变时效性能、抗回火脆化性能、抗中子辐照脆化能力和耐腐蚀性能。

因此，与一般结构钢相比，压力容器用钢对硫、磷、氢等有害杂质元素含量的控制更加严格。

例如，中国压力容器用钢的硫和磷含量分别应低于0.020%和0.030%。随着冶炼水平的提高，

目前已可将硫的含量控制在0.002%以内。

化学成分对热处理也有决定性的影响，如果对成分控制不严，就达不到预期的热处理效果。

二、力学性能材料的力学行为一一由于载荷（如载荷种类、作用方式等）和应力状态的不同，

以及钢材在受力状态下它所处的工作环境的不同，钢材受力后所表现出的不同行为，称为材料的力学行为。

钢材的力学行为，不仅与钢材的化学成分、组织结构有关，而且与材料所处的应力状态和环

境有密切的关系。

力学性能决定力学行为。钢材的力学性能主要是表征强度、韧性和塑性变形能力的判据，

是机械设计时选材和强度计算的主要依据。

a、压力容器设计中，常用的强度判据：包括抗拉强度6 b,屈服点6 s,持久极限，蠕变极限,疲劳极限6 -1。

b、压力容器设计中，常用的塑性判据：断后伸长率3 5,断面收缩率。

c、压力容器设计中，常用的韧性判据：冲击吸收功Akv,韧脆转变温度，断裂韧性。

韧性：临界裂纹尺寸的大小主要取决于钢的韧性和拉伸应力。

如果钢的韧性高，压力容器所允许的临界裂纹尺寸就越大，安全性也越高。

为防止发生脆性断裂和裂纹快速扩展，压力容器常选用韧性好的钢材。

Akv:夏比V型缺口冲击吸收功Akv，能较好地反映材料的韧性，与断裂韧性有较好的数值联系，世界各国压力容器规范标准都对Akv提出了要求。

如16MnR钢板，要求在00C时的横向（指冲击试件的取样方向）Akv不小于31J。当使用温度低于或等于-200C时，需要考虑低温冲击韧性，并根据应力水平、设计温度和厚度，确定夏比V型缺口冲击试验温度和Akv的指标。

三、制造工艺性能

◊冷加工的要求制造过程中进行冷卷、冷冲压加工的零部件要求钢材有良好的冷加工成型性能和塑性，其断后伸长率3 5应在15〜20%以上。为检验钢板承受弯曲变形能力，一般应

根据钢板的厚度，选用合适的弯心直径，在常温下做弯曲角度为1800的弯曲实验。试样外

表面无裂纹的钢材方可用于压力容器制造。

◊焊接的要求可焊性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。钢材的可

焊性主要取决于它的化学成份。

碳一一其中影响最大的是含碳量。含碳量愈低，愈不易产生裂纹，可焊性愈好。

合金元素一一影响通常是用碳当量Ceq来表示。

国际焊接学会所推荐的公式为：

中国“锅炉压力容器制造许可条件”中的公式为：

式中的元素符号表示该元素在钢中的百分含量。

一般认为，Ceq小于0.4%时，可焊性优良；Ceq大于0.6%时，可焊性差。中国目前对压力容器用钢

尚未规定碳当量要求，但上述计算碳当量的公式对分析焊接裂缝的敏感性具有一定的参考价值。按上

式计算的碳当量不得大于0.45%。

###压力容器焊接中防止冷裂纹的措施有哪些

***根据冷裂纹产生的原因，避免出现淬火组织，减少氢的来源，使熔化金属中的氢有机会逸出，是防止和减少出现冷裂纹的原则。具体可采用下述措施。

(1)严格控制焊接材料

一般焊接淬火倾向较大的钢种多选用低氢型焊条，个别情况下亦可选用奥氏体电焊条。焊前要仔细烘干焊条。控制焊接材料中的含氢量在0.001%~0.005%以下。

(2)采用合适的焊接工艺及规范

应尽量采用小电流多层焊。采用大电流虽然具有降低近缝区冷却速度的作用，但易过热，而

粗晶组织反而增加了淬火的倾向，促进冷裂。

1) 焊前进行预热。焊前预热这不仅能降低冷却速度，防止产生淬火组织，另外也有除

氢处理的作用。根据钢种不同，预热温度可在100~300 C之间。

2) 焊后保温缓冷。工件焊完后立即用石棉布或石棉灰盖上，以减慢冷却速度防止淬火。

对结构比较复杂，而钢种又易淬火的工件，除采取上述措施外，有时还要及时进行焊后热处理，以消除应力、脆化相和除氢。

###不锈钢焊接要点及注意事项

不锈钢焊接要点及注意事项1•采用垂直外特性的电源，直流时采用正极性(焊丝接负极)