A. 焊接时的材料需要清理吗
需要。
补焊部位要求耐磨,可进行表面淬火。简单的表面淬火方法有火焰加热表面淬火和接触电热表面淬火法,要求较高的有感应加热表面淬火法。表面淬火后可有效地提高表面耐磨性。
以下情况都需要热处理:
(1)铝在空气中及焊接时极易氧化,生成的氧化铝(Al2O3)熔点高、非常稳定,不易去除。阻碍母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理,清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护,防止其氧化。钨极氩弧焊时,选用交流电源,通过“阴极清理”作用,去除氧化膜。气焊时,采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时,可加大焊接热量,例如,氦弧热量大,利用氦气或氩氦混合气体保护,或者采用大规范的熔化极气体保护焊,在直流正接情况下,可不需要“阴极清理”。
(2)铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中,大量的热量能被迅速传导到基体金属内部,因而焊接铝及铝合金时,能量除消耗于熔化金属熔池外,还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位,这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著,为了获得高质量的焊接接头,应当尽量采用能量集中、功率大的能源,有时也可采用预热等工艺措施。
(3)铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大,焊件的变形和应力较大,因此,需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下,可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大,随着硅含量增加,合金结晶温度范围变小,流动性显著提高,收缩率下降,热裂倾向也相应减小。根据生产经验,当含硅5%~6%时可不产生热裂,因而采用SAlSi条(硅含量4.5%~6%)焊丝会有更好的抗裂性。
B. 焊接接头的热处理目的是什么哪些焊接的焊件不需要热处理
焊后热处理是把焊件整体或局部(焊接接头)均匀地加热到一定温度、保温一段时间、然后冷却的过程。通过焊后热处理可以达到下述目的:
其一,改善焊接接头的组织和性能,使淬硬区软化,降低硬度,提高冲击韧性和蠕变极限,防止焊接结构的脆性坡破坏。
其二,使焊接残余应力松弛,防止产生延迟裂纹,提高焊件的可靠性和寿命。
其三,提高焊件接头的抗腐蚀性能。
焊后热处理常用的方法有高温回火、正火及提高铬镍不锈钢耐腐蚀性能的固熔处理。
焊后回火可以消除焊接残余应力、稳定组织,同时可使焊缝和热影响区中的氢及时逸出。对于强度较高、淬硬倾向较大的焊接接头,焊后回火还能起到提高塑性和韧性的作用。
正火用来改善钢的组织、细化晶粒和均匀化学成分,从而提高焊接接头的各种机械性能。
固熔处理是将铬镍不锈钢加热至920-1150C,并以较快的速度冷却,从而消除晶间腐蚀,使焊接接头耐腐蚀性能提高,固熔处理一般是整体均匀加热,而不采用局部加热方法。
为了消除焊接残余应力,改善焊接接头或整个焊接结构的性能,最有效的措施是对焊件进行焊后热处理,焊后热处理方法热处理规范,应根据结构材料、焊缝化学成分和焊件的用途来选择。
在300C以下的回火称为低温回火。低温回火适用于预先经过淬为和回为的具有较高硬度构件的焊后热处理。其目的是防上产生裂纹。低温回火不能降底原有的硬度,不能改善加工性能,不会引起结构的变形,也不能防止结构在使用中发生变形。
将碳钢和低合金钢在400C左右回火,称为中温回火。回火温度为500-650C,称为高温回火。高温回火和中温回火,主要用来提高焊接接头的冲击韧性和消除焊接残余应力,也可以降低焊缝硬度,改善机械加工性能。
高温回火和中温回火时,其结构可能会发生变形,对于精加工后的结构不宜采用。单一的中温回火只适用于工地拼装的大型普通低碳钢容器的组装焊缝,可以达到部分消除残余应力和去氢的目的。
对于重要结构,要求提高焊接接头的塑性和韧性时,必须采用先正火随后立即高温回火的热处理方法,既能消除内应力和改善接头组织,又能提高接头的韧性和疲劳强度。
焊接结构几种常用材料的焊后热处理规范见表。焊后热处理保温时间,一般根据板厚按表确定,但最短不小于30分钟,最长不应超过3小时。
C. tpep防腐后焊接处怎么防腐
1、用角磨机将管子焊接接头处裸露的毛刺、焊渣、锈斑、残余涂层等清理干净,直至表面光滑达到ST3级。
2、焊接接头两侧的坡口应打磨干净,每侧聚乙烯层的打磨宽度应控制在10~15cm(含坡口)以内,不得损坏涂层使基体外露。
3、用刷子把杂物清理干净,一定要清理干净,否则会影响修补层的粘结力。
4、如果维修区域有湿气或湿气,必须在预处理前采取干燥措施。
5、预处理与涂底漆之间的时间间隔不得超过30分钟。如果预处理后的零件在间隔期间再次受到污染,则必须重新进行预处理。
1、将两组分和稀释剂按比例混合均匀。
2、用刷子在管道连接的外露部分刷底漆。刷涂厚度应覆盖基材。一般厚度120~150um。不允许露出基材或超过厚度。
3、沟槽外露的环氧涂层应涂底漆,但聚乙烯层不应涂底漆。
4、底漆表面干燥后,可缠绕热缩套管。如果底漆表面干燥缓慢,可用电灯泡加速表面干燥,不能用火烤加速,否则会损坏漆膜,影响附着力。
5、建议焊后进行外补。焊接余热能保证预处理在露点以上,加速底漆表面干燥。但应在焊接处温度低于80℃时施工。
6、刷完底漆后,用稀释剂清洗刷子,准备下次使用。
1、漆膜表面干燥后,应立即将热缩套管包好,间隔时间不得超过10分钟。
2、热缩套管的宽度应保证缠绕后两侧粗糙部分能完全覆盖。一般来说,控制厚度应大于钢管外露部分宽度加上两侧粗化宽度5~10cm。
3、取下热缩套上的薄膜或牛皮纸,用烤枪的火焰在热收缩套一端10~15cm范围内加热热熔胶面,确保边角受热均匀。
4、当热熔胶变软变亮时,立即停止加热,然后将熔化的热熔胶的一侧压在接头上。热缩套管应完全覆盖两侧的粗糙区域,并将热缩套管从中心线向两侧滚动,以驱除粘合区域的气泡并固定。防止加热过度,否则会损坏热熔胶层,影响粘合力。
5、将热缩套管缠绕在管道上。缠绕时一定要拧紧,并使热缩套管的中心线与管接头间隙平行。
6、然后将热缩套管另一端的热熔胶层烘烤10~15cm,使之柔软光亮,然后与前端快速粘贴搭接,搭接长度应大于8cm。
质量要求:
1、热缩套管表面应光滑,无皱纹和气泡,表面无炭化、碳化现象。
2、热缩套管与环焊缝及原坡口防腐层连接紧密,无缝隙。
3、热缩套管与PE涂层搭接不小于10cm,环向搭接不小于8cm。
4、冷却后,热熔胶应在热缩套管的两个边缘均匀溢出。
D. 焊接接头再热裂纹产生原因、措施及方法!
近年来,特种设备上低合金高强材料的应用越来越普遍,这与锅炉压力容器高温高压的工况有关。但特种设备在制造过程中,往往发现焊缝在热处理后发现裂纹,特别如2.25Cr-1Mo、13MoNiMoR等材料,这引起了制造厂的注意。
01
焊接接头中裂纹的种类很多
结晶裂纹: 焊接熔池凝固结晶时,在液相与固相并存的温度区间,由于结晶偏析和收缩应力应变的作用,焊缝金属沿一次结晶晶界形成的裂纹。
此类裂纹只发生在焊缝中(包括弧坑)。
液化裂纹: 焊接过程中,在焊接热循环峰值温度作用下,在多层焊缝的层间金属与母材近缝区金属中,由于晶间金属/受热重新熔化,在一定的收缩应力作用下,沿奥氏体晶界开裂的现象,有的文献称为“热撕裂”。
高温低塑性裂纹: 在液相结晶完成以后,焊接接头金属从材料的塑性恢复温度开始冷却,对于某些特殊的材料,当冷却到一定的温度范围时,由于应变速率和某些冶金因素的相互作用,引起塑性下降,导致焊接接头金属沿晶界开裂。
一般发生在比液化裂纹的部位距熔合线更远一些的热影响区。
再热裂纹: 焊接后,在消除残余应力热处理或不经任何热处理的焊件,处于一定温度下服役的过程中,在一定条件下产生的沿奥氏体晶界发展的裂纹。
事实上,再热裂纹是低合金高强钢焊接性要解决的主要问题之一,特别是某些含有较多碳化物形成元素如 Cr、Mo、V,并可产生沉淀碳化物的低合金高强钢和热强钢厚板焊缝中,往往就会在焊后消除应力热处理过程中产生再热裂纹。
处理这些缺陷既费工又费时,对生产带来很大影响。下面就再热裂纹的形成机理和制造过程中的预防措施及检验方法进行简析。
02
再热裂纹的机理
再热裂纹的形成,简单来说就是晶内由于强化强度很大而晶界强度较弱,在焊后热处理时,应力松弛时的形变集中加在了晶界上,一旦晶界应变超出了晶界的强度极限时,会导致沿晶界开裂产生裂纹。
(1)再热裂纹形成的内因 焊接时,熔合线附近的热影响区被加热到1200℃左右,尤其是厚板多次被加热后,晶粒粗大,而在冷却时强碳化物析出较慢。
同样在埋弧焊时,由于线能量较大,焊缝中间的晶粒也较粗大,在随后的SR处理(480~680℃)过程中,碳化物(V4C3、NbC、MoC等)在晶内弥散沉淀,从而强化了晶内(晶内热强性好),使热处理时,应力松弛时的应变集中加载在晶界上;
晶粒粗大,使承载应变的晶界数锐减,同样应变单位晶界应变量大大增加;
另外,在焊后SR处理时,低熔点杂质及B、Sb、Sn、As等微量元素偏析于晶界,减弱了晶界的塑性,应变超过晶界的塑性极限就形成开裂。
(2)再热裂纹形成的外因 上面简述了再热裂纹的内因,但要产生再热裂纹还需要外因的存在,外因的产生应该从焊接残余应力和膨胀应力两个部分来考虑。
焊后消应力热处理时,焊接残余应力通过松弛蠕变变形得以降低,当材料的变形难以满足这种变形要求时,就会产生裂纹。
在焊接区,低熔点化合物、偏析及粗晶脆化区的存在,由于晶界强度、韧性不足,不能抵抗蠕变膨胀变形而产生裂纹失效。
蠕变变形 ,实际上是一个受热膨胀的过程,在这个过程中是产生膨胀拉应力,来抵消一部分焊接过程中产生的压应力,当冷却收缩时产生收缩力来抵消部分焊接过程中产生的拉应力,从而使应力峰值降低。
因此,在焊接区内微缺陷气孔、夹渣等应力集中区,当膨胀力与该区应力叠加后产生高峰值的拉应力,峰值大于材料的强度值时,原来维持不失效的平衡将被打破而产生裂纹。
这些应力集中的区域应力分布的状态很复杂,受厚度位置的不同而存在差异,受周围是否有接管等拘束的不同而不同。
比如,该种缺陷处于V型坡口焊接时的下部,这些缺陷受的是拉应力,处于上方时,受的是压应力。这也是很多再热裂纹多存在于焊接区的根部的原因。
复合堆焊过渡层由于是异种钢的焊接,组织非常复杂,又处于拉应力的区域,故产生的再热裂纹的倾向也是很大的。
预防措施: 从再热裂纹的形成机理原因分析,预防的措施有以下几个方面:
严格控制原材料: 在原材料的采购上,钢中的Cr、Mo、V、Nb、Ti、B等强碳化物形成元素,对再热裂纹形成有很大影响,需严格控制,还有能形成硫磷共晶物的 S、P 含量,采购焊接材料时也要有同样的要求,这样的措施是解决产生再热裂纹内因的较为有效的措施之一。
选择热裂纹敏感性低的焊接材料(严格控制S、P、 V、Nb等元素含量),焊缝金属强度取下限。
制定合理的焊接规范:
① 尽可能地降低焊接线能量,控制预热层间温度。这两者决定了焊缝金属的冷却条件,焊缝区显微组织有很大影响。
一般来讲,采用小线能量多道多层并适当提高焊缝区的冷却速度,有助于改善显微组织、提高冲击韧性、防止热裂纹产生是有利的。
但过低的层间温度,将不利于氢的逸出,有产生冷裂纹的危险,因此控制冷却速度,获取细化的晶粒应着重考虑从控制线能量的大小上着手。
② 采取适当的预热措施。采取适当的预热措施,可以软化淬硬层的硬度、提高韧性、提高抗裂性。
控制焊接过程,减少微小缺陷量:
认真执行焊接规范,减少微小缺陷,减少熔敷金属量,采用窄间隙焊也是控制再热裂纹的有效措施。
通过上面的论述,这些微小缺陷,不超标的缺陷,由于是应力集中点,因此,在热处理释放应力过程中,有应力叠加的原因,造成再热裂纹。因此,控制这些缺陷也是必要的。
控制焊接残余应力:
焊接残余应力在热处理蠕变膨胀力作用下,特别是在应力叠加为拉应力的情况下,焊缝中的应力集中点,碳化物产生的沉淀硬化区后晶界的薄弱环节,抵抗不了应变造成开裂。
因此在热处理前,减小残余应力的手段也能减少再热裂纹的产生。
①采用半道中间热处理。
②采用高频超声波冲击法。
这两种手段都能有效地减少焊接残余应力。
焊后热处理:
在焊后热处理过程中,控制升温以及降温的速度,以较缓慢均匀地膨胀、收缩,减小再热裂纹的产生。
03
检验检测鉴别缺陷的方法
一般使用的表面探伤只能指定有无缺陷,要能确定缺陷产生的真正原因还需要用下列方法进行检验:
复型金相法: 复型金相法常用于现场的非破坏检验。当工件处于振动或部位窄小时,可用复型金相法。
制取的复型易长期保存,且能在试验室用显微镜进行观察分析和拍照。用大工件金相检查仪与复型金相法配合使用效果更好。
04
被检部位表面试样制备
复型材料可用1~2mm厚的有机玻璃片,也可用醋酸纤维或硝酸纤维薄膜(AC纸)。有机溶剂可用氯仿、丙酮、醋酸乙脂等。
先将薄膜按所需大小截成小块。操作时,在已制备好的试样表面上滴加适量的有机溶剂,并迅速覆盖有机玻璃片或薄膜,用手指或胶皮轻轻压紧,使其间的气泡逸出。待其充分干燥后,即可取下,进行观察、拍照。
为了增加组织衬度,被检表面浸蚀可略深一些,或在有机溶剂中加入适量着色剂。
05
用大工件金相检查仪微观检验
微观检验包括浸蚀前的检验及浸蚀后的检验:浸前主要检查试样有无裂纹、非金属夹杂物及制样过程中所引起的缺陷;浸蚀后,主要检验试样的显微组织。
观察时,一般先用显微镜的75~100倍观察低倍组织全貌。需观察细微的组织时,再选用适宜的高倍率。
06
管道和部件的微观检验
a 鉴别材料中非金属夹杂物、显微裂纹的类型,观察其形态和分布,测量其数量和大小。
b 鉴别被检件显微组织的组成,各种组织的形貌、分布和数量。对晶粒度、带状组织、非金属夹杂物、魏氏组织、球化组织、脱碳层等作出评定。
c 鉴别组织特征,判定热处理工艺状态,必要时为重新制定热处理工艺提供依据。
d 鉴别以上缺陷与所检裂纹之间有无关联等。
由于再热裂纹不是在焊接过程产生,而是在热处理或运行时产生的,因此再热裂纹有一定的隐蔽性,进而出现事故具有不可预见性,进而会造成更大的损失。所以必须在特种设备的前期设计、制造、检验等各环节预先考虑到再热裂纹的出现。
E. 长时间处于高温环境的钢板焊接时注意什么
长时间处于高温环境的钢板一般都是珠光体耐热钢。
一、珠光体耐热钢焊接的特殊要求
1、典型钢种及成分:
(1)、金元素总含量一般不超过5%~7%,正火后得到珠光体组织,在500℃~600℃ 时具有良好的热强性,冷加工、热加工和焊接性能也良好,价格比较便宜。因此这种钢被广泛地应用于制造蒸汽动力发电设备,其中使用最多的是铬钼钢和铬钼钒钢。这类钢的含Cr量—般为0.5%~9%,含Mo量—般为0.5%~1%。随着Cr和Mo含量的增加,这类钢的高温强度、抗氧化性能和抗硫化物腐蚀性能也随之提高。另外,这类钢中加入少量的合金元素V、W、Ti、Nb等,可进一步提高热强性。常用珠光体耐热钢及其化学成分如表
(2)、珠光体耐热钢的主要焊接性问题
与低碳调质高强钢很相似,HAZ硬化、冷裂、软化、再热裂纹、回火脆化现象。
1)、焊接接头产生冷裂纹:
珠光体耐热钢焊接过程中最常见的焊接缺陷之一就是在热影响区的粗晶区产生冷裂纹,在实际生产中,为了防止冷裂纹的出现,一般都采用焊前预热、控制层间温度、焊后去氢处理、改善组织状态以及减小和消除应力等处理方法。
2)、焊缝中产生热裂纹:
在实际生产中应用的珠光体耐热钢,很少在热影响区产生热裂纹,而多数在焊缝中产牛,特别是弧坑处。热裂纹的产生与珠光体耐热钢的凝固温度区间的大小有直接关系。凝固温度区间越大产生热裂纹的倾向就越大;反之,产生热裂纹的倾向就越小。这种热裂纹的产生部位一般都在柱状晶的交界处。出为柱状晶交界处往往是焊缝液相金属的最后凝固位置.也是杂质和低熔点共晶物的富集部位。研究表明,合金元素S、C、P、Cu和Ni等能促进热裂纹的产今,而Mn和Ca在一定程度上能抑制热裂纹的产生。
3)、热影响区的再热裂纹:
这类钢中加入少量的合金元素Cr、Mo、V、Ti、Nb等,它们都是强烈碳化物形成元素,会增加钢的再热裂纹敏感性。再热裂纹的产生部位一般都在工件较厚的地方。所以,在厚板结构的焊接过程中,当焊缝焊到一定厚度后,先进行—次中间消除应力热处理,有利于防止再热裂纹的产生。
4)、回火脆化现象:
Cr-Mn钢产生回火脆化的主要原因是由于在回火脆化温度范围内长期加热后,杂质元素P、As、Sn和Sb等在晶界上偏析而引起的晶界脆化现象,此外与促进回火脆化元素Mn和Si也有—定关系。因此,对基休金属来说,严格控制有害杂质元素的含量,同时降低Mn和Si含量是解决脆化的有效措施。
二、珠光休耐热钢焊接工艺特点
1、热和层间温度的控制:
预热和层间温度的控制是防止珠光体耐热钢产生冷裂纹的一种比较有效的工艺措施。一般情况下,珠光体耐热钢的预热温度和层间温度应控制在150~350℃之间。
2、焊接方法:
焊接生产中最常用的两种焊接方法是钨极氩弧焊封底手工电弧焊盖面和埋弧自动焊。
3、焊后回火处理:
珠光体耐热钢一般情况下是经过热处理后供货使用的,针对这些钢种焊后大多数要进行高温回火处理。
4、焊接材料的选择:
珠光体耐热钢长期处于高温、高压条件下工作,对接头的质量的要求较高,无论是常温机械性能,还是高温性能、抗氧化性及组织稳定性等方面都应满足产品运行的技术要求。因此焊接材料的选择是十分重要的。焊接材料的选择应力求焊缝金属成分和机械性能与母材相匹配。如果焊缝金属成分与母材成分相差很大时,其接头长期在高温下工作或经焊后热处理,因成分不均勺,有些元素将发生扩散,结果导致接头的持久强度明显降低。但在实际焊接生产中,为了防止焊缝金属热裂纹,焊缝金属的含碳量一般要比母材金属低—些(但一般不低于0.07%),此时的焊缝金属性能有时要低于母材,但若焊接材料选择适当,焊缝金属的性能是完全能与母材相匹配的。另外,在焊补缺陷或者焊后不能进行热处理的情况下,还可以选用奥氏体钢焊条,这样可以防止冷裂纹的产生。但这种接头长期在高温下工作会导致焊缝金属的相脆性。
三、珠光体耐热钢的焊接工艺
高温下具有足够的强度和抗氧化性的钢称为耐热钢,以Cr、Mo为主要合金元素的低合金耐热钢,基体组织是珠光体(或珠光体+铁素体)称为珠光体耐热钢,常用钢号有15CrMo、12CrMoV、12Cr2MoWVTiB、14MnMov、18MnMoNb、13MnNiMoNb。
由于珠光体耐热钢中含有一定量的Cr、Mo和其它一些合金元素,所以热影响区会产生硬脆的马氏体组织,低温焊接或焊接刚性较大的结构时,易形成冷裂纹。因此在焊接时应采取以下几项工艺措施:
⑴预热 预热是焊接珠光体耐热钢的重要工艺措施。为了确保焊接质量,不论在定位焊或正式施焊过程中,焊件都应预热并保持为80~150℃用氩弧焊打底和CO2气体保护焊时,可以降低预热温度或不预热。
⑵焊后缓冷 焊后应立即用石棉布覆盖焊缝及热影响区,使其缓慢冷却。
⑶焊后热处理 焊后应立即进行高温回火,防止产生延迟裂纹、消除应力和改善组织。焊后热处理温度应避免在350~500℃温度区间内进行,因珠光体耐热钢在该温度区间内有强烈的加火脆性现象。
四、几种常用珠光体耐热钢的焊后热处理温度见表11。
表11 珠光体耐热钢焊后热处理温度
钢 号 需热处理厚度(mm) 焊后高温回火温度(℃)
15CrMo >6 680~700
12Cr1MoV >10 720~760
20CrMo 任何厚度 720~760
12Cr2MoWVB 任何厚度 760~780
12Cr3MoVSiTiB 任何厚度 740~780
五、珠光体耐热钢焊接时,如何正确地选用焊接材料
总的原则是根据化学成分的要求,即熔敷金属的化学成分应与母材相当来选用焊接材料。
珠光体耐热钢焊接材料的选用
钢 号 手 弧 焊 埋 弧 焊 气体保护焊
焊条牌号 焊条型号 焊丝与焊剂匹配 焊丝牌号
15CrMo R307 E5515-B2 H08CrMoA+IIJ350 H08CrMnSiMo
12CrMoV R317 E5515-B2-V H08CrMoV+HJ350 H08CrMnSiMoV
Cr2Mo R40 E6015-B3 H08Cr3MoMnA+hJ350 H08Cr3MoMnSi
12CrMoWV-TiB R347 E5515-B3-V WBH08Cr2MoWVNbB+HJ250 H08Cr2MnWVNbB
14MnMoV J606 E6015-D1 H08Mn2MoA+HJ350 H08Mn2SiMo
18MnMo J606 E6015-D1 H08Mn2MoA+HJ350 H08Mn2SiMo
13MnNiMoNb J607Ni E 6015G H08Mn2NiMo+HJ350 H08Mn2NiMoSi
原则上,各种金属都能进行焊接,但金属本身固有的基本性能,还不能直接表明它在焊接时会出现什么问题以及焊接后接头性能是否能满足使用要求,所以,金属材料对焊接加工的适应性用焊接性来衡量。
以上是关于珠光体耐热钢的所以资料希望你看完后应该对其有所了解了吧,对于你在今后的焊接中能有所帮助祝你成功