压力容器焊接线能量控制的基本原则

压力容器焊接线能量控制的基本原则

对某些材料的焊接，为保证其焊接质量，除应正确选择焊接方法和焊接材料外，执行焊接工艺的一个共同特点就是控制焊接线能量。

1、不同的材料对焊接线能量控制的目的和要求：

不同的材料对焊接线能量控制的目的和要求不一样。如：

（1）焊接低合金高强钢时，为防止冷裂纹倾向，应限定焊接线能量的最低值；为保证接头冲击性能，应规定焊接线能量的上限值。

（2）焊接低温钢时，为防止因焊缝过热出现粗大的铁素体或粗大的马氏体组织，保证接头的低温冲击性能，焊接线能量应控制为较小值。

（3）焊接奥氏体不锈钢时，为防止合金元素烧损，降低焊接应力，减少熔池在敏化温度区的停留时间，避免晶间腐蚀，应采用较小的焊接线能量。

（4）焊接耐热耐蚀高合金钢时，为减少合金元素烧损，避免焊接熔池过热而形成粗晶组织降低高温塑性和疲劳强度，防止热裂纹，获得较好“等强度”的接头，应采用较小的焊接线能量。

（5）珠光体钢与奥氏体钢异种钢焊接时，应采用较小的线能量以降低熔合比，避免接头珠光体钢一侧产生淬硬组织，防止扩散层。如果珠光体钢淬硬倾向较大，则焊前应预热，预热事实上是提高了焊接热输入。

（6）铝及铝合金焊接时，为防止气孔，应采用大的焊接电流配合较高的焊接速度应是焊接工艺参数的最佳匹配，即采用适中的焊接线能量。

（7）工业纯钛焊接时，为保证接头既不过热，又不产生淬硬组织，应采用小电流、快焊速，即采用较小的焊接线能量。

（8）镍及镍合金焊接时，为防止热裂纹，应采用小线能量。等等。

当设计文件、相关标准提出的性能指标如冲击韧性、耐腐蚀性能等对线能量及其相关的焊接层次、层间温度有严格要求时，应在焊接作业指导书规定焊接线能量、焊接层次（含焊道尺寸）和层间温度的控制要求，施焊中通过对这些参数的记录来检查和证实焊接线能量及其相关的焊接层次、层间温度的要求是否得到满足。

2、焊接线能量的测量方法：

通常焊接线能量采用下列公式进行计算（适用于单电弧焊接方法，针对于每条焊道，并且不考虑累积）：

线能量Q=60IV/v （J/mm）

式中：A--焊接电流（A）；

V--电弧电压（V）；

v--焊接速度（电弧行走速度）（mm/min）。

焊接线能量——熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝的能量。

焊接线能量的计算过程如下：

有效热功率：P＝η×Po＝η×U×I

其中：

Po——电弧功率（J/s）

U——电弧电压（V）

I——焊接电流（A）

η——功率有效系数，焊条电弧焊为0.74～0.87、埋弧焊为0.77～0.90、交流钨极氩弧焊为0.68～0.85、直流钨极氩弧焊为0.78～0.85。无特别说时，取中间值。

当焊接电流、电弧电压最大而焊接速度最小时，线能量最大。反之，线能量最小。可见，直接决定焊接线能量的因素是焊接电流、电弧电压和焊接速度。这里对焊接线能量推荐以下测量方法：

（1）由电流表、电压表读数和测量单位时间熔敷焊道的长度（焊接速度）计算线能量。但该方法对电流表和电压表有精度要求，焊工也不便于直接观察，且焊接电缆过长或电力网络波动都会影响到数据的准确性。

（2）由规定的线能量极限值推算出每根焊条的燃烧时间极限值和每根焊条的熔敷长度极限值。焊接时测量每根焊条的燃烧时间和每根焊条的熔敷长度，检查其是否在极限范围内。这种方法能克服前一种方法的缺点，值得推广。

3、焊接线能量与相关变素的关系：

与焊接线能量有关的变素包括预热温度、层间温度、焊接层次（含焊道尺寸）、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电流种类与极性、焊接位置和焊条直径等。直接决定焊接线能量的因素是焊接电流、电弧电压和焊接速度。焊接层数和层厚取决于焊接电流、电弧电压和焊接速度的大小，当认为控制焊接线能量有必要时，焊接作业指导书一般对焊接层数和层厚都应作出规定。

预热温度与焊接线能量的影响是相同的，在保持焊缝和热影响区冷却速度不变的情况下，若提高预热温度，则必须减小焊接线能量。间接影响线能量的因素如：层间温度高了，无形中增加了线能量；焊接位置中以立向上焊的线能量最大；焊条直径大了，自然要增加电流值。

当有冲击性能要求时，除预热温度外，为了减少焊接工艺评定的数量，宜在焊接工艺评定时选择实际焊接中可能出现的最大线能量。最大线能量评定合格

后，实际焊接中选用较小的线能量就无需重新评定。因为线能量增大则韧性较差，评定时按韧性较差的条件以保证焊件焊接时有足够的韧性。