焊接性試驗

焊接性試驗是產(chǎn)品設計、施工準備以及擬定焊接工藝的重要依據(jù)通過焊接性試驗，可以知道金屬材料在一定工藝條件下焊接后的情況，如焊接接頭出現(xiàn)裂縫的可能性，即抗裂性好壞；焊接接頭存使用中的可靠性，包括接頭的力學性能和其他的特殊性能（耐熱、耐蝕、耐低溫、抗疲勞、抗時效）等。

焊接性試驗應滿足4個條件：（1）與實際制造或使用發(fā)生直接關(guān)系。（2）對各種焊接參數(shù)的影響具有高度敏感性。（3）有良好的再現(xiàn)性。（4）準備和試驗簡便。

焊接性試驗指的是于檢測被焊金屬在一定焊接條件下，形成符合使用要求之結(jié)構(gòu)的能力的規(guī)范化試驗。焊接工作者經(jīng)常會遇到一些新的材料、新的結(jié)構(gòu)或新的工藝方法，在正式投產(chǎn)之前，一般要經(jīng)過焊接性試驗，以估計在焊接過程中存在的問題，由此而擬定出好的焊接工藝。

焊接性試驗主要包括兩方面內(nèi)容：

（1）評定焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，為制定合理的焊接工藝提供依據(jù)。例如抗裂性試驗，包括焊接熱裂紋試驗、焊接冷裂紋試驗、焊接再熱裂紋試驗和層狀撕裂等。此外，有時還進行抗氣孔和焊縫測氫試驗。

（2）評定接頭或結(jié)構(gòu)的使用性能。試驗內(nèi)容較為復雜，具體試驗項目由結(jié)構(gòu)的工作條件和設計上的技術(shù)要求而定，通常有常規(guī)力學性能（拉伸，沖擊，彎曲等）、高溫性能、低溫性能、脆斷、抗腐蝕性、耐磨性和動載疲勞等試驗。有的還要求進行抗應變時效脆化試驗。不管工藝焊接性試驗還是使用焊接性試驗，大體上都分為直接試驗和間接試驗兩種類型。

間接試驗是以熱模擬組織和性能、焊接SHCCT圖和斷口分析以及焊接HAE的最高硬度來判斷焊接性。根據(jù)鋼種化學成分所建立的碳當量公式和各種裂紋的判斷經(jīng)驗公式都屬間接試驗法。此外，焊縫和接頭的各種性能試驗也屬間接試驗法。對于需要考核的試驗項目，如高溫蠕變和疲勞試驗、耐蝕性試驗和抗磨損試驗等，可以在數(shù)據(jù)資料積累和已經(jīng)掌握規(guī)律的基礎(chǔ)上采用快速試驗以縮短周期。值得提出的是在大量試驗基礎(chǔ)上，利用電子計算機建立的數(shù)據(jù)庫，再利用相應的數(shù)學模型建立專家系統(tǒng)，利用這一現(xiàn)代化的工具來評定鋼的焊接性和優(yōu)化焊接工藝是現(xiàn)代評價焊接性的新發(fā)展。 2100433B

本書針對焊接生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，闡述焊接性試驗的針對性及焊接性分析的方法。主要包括焊接性的概念、焊接性分析的內(nèi)容及評定方法、焊接冷裂紋試驗及分析、焊接熱裂紋試驗及分析、再熱裂紋和應力腐蝕開裂、使用焊接性試驗及工藝評定、焊接性的微觀分析方法、焊接金相試樣制備方法等內(nèi)容。

書中引用了焊接生產(chǎn)實踐中一些先進的技術(shù)成果和成功的經(jīng)驗，目的在于啟發(fā)讀者，有助于讀者思考和擴大視野，使之具備分析和解決焊接技術(shù)問題

的能力。

本書供從事與焊接技術(shù)相關(guān)的工程技術(shù)人員和管理人員使用，也可供高等院校師生、科研和企事業(yè)單位的科研人員參考。

第1章概述

1.1 焊接性的概念

1.1.1 焊接性概念的提出及發(fā)展

1.1.2 工藝焊接性和使用焊接性

1.1.3 冶金焊接性和熱焊接性

1.1.4 影響焊接性的因素

1.2 焊接工藝及重要性

1.2.1 焊接工藝的概念

1.2.2 焊接工藝的特點

1.2.3 焊接工藝的重要性

第2章 焊接性分析內(nèi)容及評定方法

2.1 焊接性分析的內(nèi)容

2.1.1 焊縫及熱影響區(qū)抗裂紋能力

2.1.2 焊接接頭抗脆性斷裂的能力

2.1.3 焊接接頭的使用性能

2.1.4 評定焊接性的原則

2.2 焊接性的評定方法

2.2.1 模擬類方法

2.2.2 理論分析與計算類方法

2.2.3 實焊類方法

2.3 鋼材焊接性評定中的問題

2.3.1 提高低合金高強鋼性能的途徑

2.3.2 冶金技術(shù)進步對焊接冶金的影響

2.3.3 對焊接性評定的影響

2.4 焊接性的間接評定

2.4.1 碳當量法

2.4.2 敏感指數(shù)法

2.4.3 熱影響區(qū)焊接熱循環(huán)及焊接連續(xù)組織轉(zhuǎn)變圖

2.4.4 焊接熱模擬試驗

2.4.5 焊接熱影響區(qū)最高硬度

2.5 焊接性的直接試驗方法

2.5.1 焊接冷裂紋試驗方法

2.5.2 焊接熱裂紋和再熱裂紋試驗方法

2.5.3 層狀撕裂和應力腐蝕試驗方法

2.5.4 焊接性試驗方法的選用

第3章 焊接冷裂紋試驗及分析

3.1 冷裂紋的特征及影響因素

3.1.1 焊接冷裂紋的特征

3.1.2 焊接冷裂紋的影響因素

3.2 焊接冷裂紋試驗

3.2.1 斜y形坡口對接裂紋試驗

3.2.2 剛性拘束對接裂紋試驗

3.2.3 窗形拘束裂紋試驗

3.2.4 插銷試驗

3.2.5 搭接接頭裂紋試驗

3.2.6 十字接頭抗裂性試驗

3.2.7 里海拘束裂紋試驗及改進

3.2.8 TRC試驗和RRC試驗

3.3 焊接冷裂紋的防止措施

3.3.1 從冶金方面考慮

3.3.2 正確制定焊接工藝

3.4 焊接冷裂紋試驗示例

3.4.1 大厚度異種鋼焊接裂紋原因分析及對策

3.4.2 球罐類大型焊接容器裂紋和失效分析

3.4.3 西氣東輸X80管線鋼的焊接冷裂紋分析

3.4.4 液壓支架用Q550 Q690高強鋼焊接裂紋分析

第4章 焊接熱裂紋試驗及分析

4.1 焊接熱裂紋特征及影響因素

4.1.1 焊接熱裂紋的特征

4.1.2 焊接熱裂紋的影響因素

4.2 焊接熱裂紋的試驗方法

4.2.1 壓板對接焊接裂紋試驗

4.2.2 可調(diào)拘束裂紋試驗

4.2.3 T形接頭焊接熱裂紋試驗

4.2.4 可變拘束熱裂紋試驗

4.2.5 魚骨狀焊接熱裂紋試驗

4.2.6 指狀裂紋試驗

4.2.7 十字搭接裂紋試驗

4.2.8 鑄環(huán)裂紋試驗

4.3 焊接熱裂紋的防止措施

4.3.1 從冶金方面考慮

4.3.2 從工藝方面考慮

4.4 焊接熱裂紋試驗及分析示例

4.4.1 30萬噸乙烯工程9Ni鋼球罐焊接熱裂紋分析

4.4.2 核電站波動管對接焊縫熱裂紋分析

4.4.3 大橋鋼箱梁焊縫熱裂紋試驗及分析

4.4.4 高錳鋼與低合金鋼焊接熱裂紋試驗分析

4.4.5 管線鋼雙面螺旋埋弧焊熱裂紋試驗及分析

第5章 再熱裂紋試驗及分析

5.1 再熱裂紋的特征及開裂條件

5.1.1 再熱裂紋的特征

5.1.2 再熱裂紋的開裂條件

5.1.3 再熱裂紋敏感性的判據(jù)

5.2 焊接再熱裂紋試驗方法

5.2.1 插銷式再熱裂紋試驗

5.2.2 H形拘束試驗

5.2.3 斜y形坡口再熱裂紋試驗

5.2.4 BWRA管件環(huán)縫再熱裂紋試驗

5.2.5 MRT再熱裂紋試驗

5.3 再熱裂紋的影響因素及防止措施

5.3.1 再熱裂紋的產(chǎn)生機理

5.3.2 再熱裂紋的影響因素

5.3.3 再熱裂紋的防止措施

5.4 焊接再熱裂紋試驗與分析示例

5.4.1 燃氣輪機鎳基合金薄壁噴管再熱裂紋分析與防止

5.4.2 電站珠光體耐熱鋼焊接再熱裂紋的防止對策

5.4.3 07MnCrMoVR鋼制大型球罐再熱裂紋分析及現(xiàn)場修復

5.4.4 T23低合金貝氏體耐熱鋼的再熱裂紋敏感性分析

第6章 層狀撕裂和應力腐蝕開裂

6.1 層狀撕裂特征、影響因素及防止

6.1.1 層狀撕裂的特征

6.1.2 層狀撕裂條件與形成機制

6.1.3 層狀撕裂的影響因素

6.1.4 層狀撕裂的防止措施

6.2 層狀撕裂的試驗方法

6.2.1 Z向拉伸試驗

6.2.2 Z向窗口試驗

6.2.3 Granfield試驗法

6.3 應力腐蝕開裂及試驗分析

6.3.1 應力腐蝕開裂的特征

6.3.2 應力腐蝕開裂的機制

6.3.3 應力腐蝕開裂試驗方法

6.3.4 應力腐蝕開裂的影響因素及防止措施

6.4 層狀撕裂和應力腐蝕開裂的示例

6.4.1 電站75MW機組轉(zhuǎn)子支架T形接頭的層狀撕裂分析

6.4.2 鋼結(jié)構(gòu)厚板層狀撕裂及其防止措施

6.4.3 換熱器接管焊接接頭應力腐蝕開裂分析

6.4.4 氨合成塔換熱器應力腐蝕開裂后的焊接修復

第7章 使用焊接性試驗及工藝評定

7.1 焊接接頭力學性能試驗

7.1.1 焊接接頭的拉伸試驗

7.1.2 焊接接頭彎曲及壓扁試驗

7.1.3 焊接接頭沖擊試驗

7.1.4 釬焊接頭和電阻焊接頭的檢測

7.2 焊接接頭的其他使用性能試驗方法

7.2.1 焊接接頭疲勞試驗和動載性能試驗

7.2.2 焊接接頭脆性斷裂試驗

7.2.3 焊接接頭高溫性能試驗法

7.2.4 焊接接頭耐蝕和耐磨堆焊試驗

7.2.5 角接頭試樣的宏觀檢驗

7.2.6 螺柱焊縫的檢驗方法

7.3 焊接工藝評定試驗方法

7.3.1 鍋爐與壓力容器焊接工藝評定試驗項目

7.3.2 焊接工藝評定試驗方法及合格標準

7.4 鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝評定試驗

7.4.1 試驗要求及評定依據(jù)

7.4.2 開坡口全焊透對接接頭焊接工藝評定試驗

7.4.3 局部焊透對接接頭焊接工藝評定試驗

7.4.4 角接接頭焊接工藝評定試驗

7.4.5 管件全焊透對接接頭工藝評定試驗

第8章 焊接性的微觀分析方法

8.1 焊接接頭區(qū)的金相分析

8.1.1 焊接金相分析的目的

8.1.2 焊接金相分析的手段

8.2 金相顯微鏡和硬度測定

8.2.1 金相顯微鏡分析

8.2.2 硬度和顯微硬度測定

8.2.3 定量金相分析

8.3 焊縫和熱影響區(qū)的電鏡分析

8.3.1 電子顯微鏡的特點

8.3.2 掃描電子顯微鏡分析

8.3.3 透射電子顯微鏡分析（TEM）

8.4 焊接區(qū)微觀缺陷及夾雜物分析

8.4.1 電子探針（EPMA）分析

8.4.2 微觀結(jié)構(gòu)的X射線衍射分析（XRD）

第9章 焊接金相試樣制備方法

9.1 焊接金相試樣的切取

9.1.1 取樣原則及切取部位的確定

9.1.2 用冷加工方法切取試樣

9.1.3 用線切割方法切取試樣

9.1.4 用高壓水噴射法切取試樣

9.2 焊接金相試樣的磨制

9.2.1 砂輪磨平

9.2.2 試樣鑲嵌

9.2.3 砂紙磨制

9.2.4 試樣拋光

9.3 焊接金相試樣的顯示

9.3.1 顯示方法

9.3.2 宏觀分析試樣的顯示

9.3.3 顯微分析試樣的顯示

9.3.4 特殊接頭試樣的顯示

參考文獻2100433B

第2版前言

第1版前言

緒論 1

第一單元金屬材料焊接性及其試驗方法 4

模塊一金屬材料的焊接性 4

一、金屬材料焊接性的概念 4

二、金屬材料焊接性的影響因素 5

模塊二金屬材料焊接性的評定內(nèi)容與試驗方法 7

一、金屬材料焊接性的評定內(nèi)容 7

二、金屬材料焊接性試驗方法的種類 8

模塊三金屬材料焊接性的評定與試驗 9

一、金屬材料焊接性的分析與評定方法 9

二、金屬材料焊接性試驗方法 11

【綜合訓練】 17

第二單元非合金鋼（碳鋼）及其焊接工藝 19

模塊一鋼材分類與非合金鋼 19

一、鋼材分類 19

二、非合金鋼 20

模塊二低碳鋼的焊接 20

一、低碳鋼的成分特點與焊接性 20

二、低碳鋼的焊接工藝要點 21

三、低碳鋼焊接生產(chǎn)案例 22

模塊三中碳鋼的焊接 一25

一、中碳鋼的成分特點與焊接性 25

二、中碳鋼的焊接工藝要點 25

三、中碳鋼焊接生產(chǎn)案例 26

模塊四高碳鋼的焊接 一27

一、高碳鋼的成分特點與焊接性 27

二、高碳鋼的焊接工藝要點 一27

三、高碳鋼焊接生產(chǎn)案例 "28

【綜合訓練】 29

第三單元低合金鋼及其焊接工藝 31

模塊一低合金鋼概述 31

一、低合金鋼中的合金元素 31

二、低合金鋼的分類 32

三、低合金高強度鋼的性能及應用 33

模塊二熱軋及正火鋼的焊接 33

一、熱軋及正火鋼的成分和性能． 33

二、熱軋及正火鋼的焊接性 35

三、熱軋及正火鋼的焊接工藝要點 37

四、熱軋及正火鋼焊接生產(chǎn)案例-Q345R熱軋鋼制液化石油氣球罐的焊接 40

模塊三低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接 41

一、低碳調(diào)質(zhì)鋼的成分和性能 41

二、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性 43

三、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝要點． 44

四、低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接生產(chǎn)案例-15 MnMoVN球形高壓容器的環(huán)縫焊接 47

模塊四中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接 48

一、中碳調(diào)質(zhì)鋼的成分和性能 48

二、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性 50

三、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝要點． 52

四、中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接生產(chǎn)案例-42CrMo水輪機法蘭軸的焊接 55

模塊五低溫鋼的焊接 56

一、低溫鋼的分類、成分和性能． 57

二、低溫鋼的焊接性 59

三、低溫鋼的焊接工藝要點 60

四、低溫鋼焊接生產(chǎn)案例-16MnDR儲氣罐的焊接 61

【綜合訓練】 62

第四單元不銹鋼及其焊接工藝 65

模塊一不銹鋼的類型和性能 65

一、不銹鋼的類型及成分 65

二、不銹鋼的性能 70

模塊二奧氏體型不銹鋼的焊接 73

一、奧氏體型不銹鋼的焊接性 73

二、奧氏體型不銹鋼的焊接工藝要點 78

三、奧氏體型不銹鋼焊接生產(chǎn)案例-18 -8型不銹鋼的焊接 82

模塊三鐵素體型不銹鋼的焊接 85

一、鐵素體型不銹鋼的焊接性 85

二、鐵素體型不銹鋼的焊接工藝要點 87

三、鐵素體型不銹鋼焊接生產(chǎn)案例 87

模塊四馬氏體型不銹鋼的焊接 90

一、馬氏體型不銹鋼的焊接性 90

二、馬氏體型不銹鋼的焊接工藝要點 91

三、馬氏體型不銹鋼焊接生產(chǎn)案例 93

【綜合訓練】 94

第五單元耐熱鋼及其焊接工藝 96

模塊一耐熱鋼的類型和性能 96

一、耐熱鋼的類型 96

二、耐熱鋼的性能 97

三、對耐熱鋼焊接接頭性能的基本要求 97

模塊二低、中合金耐熱鋼的焊接． 98

一、低合金耐熱鋼的成分與性能特點 98

二、低合金耐熱鋼的焊接性 99

三、低、中合金耐熱鋼的焊接工藝要點 101

四、耐熱鋼焊接生產(chǎn)案例 104

模塊三高合金耐熱鋼的焊接 106

一、高合金耐熱鋼的焊接性 106

二、高合金耐熱鋼的焊接工藝要點 108

三、高合金耐熱鋼焊接生產(chǎn)案例 112

模塊四珠光體鋼與奧氏體型不銹鋼的焊接 113

一、珠光體鋼與奧氏體型不銹鋼的焊接性 113

二、珠光體鋼與奧氏體型不銹鋼的焊接工藝要點 115

三、復合鋼板的焊接特點 116

四、復合鋼板焊接生產(chǎn)案例 119

【綜合訓練】 122

第六單元鑄鐵及其焊接工藝124

模塊一鑄鐵的類型與性能 124

一、鑄鐵的種類及成分特點 124

二、鑄鐵的組織及性能 125

模塊二灰鑄鐵的焊接 127

一、灰鑄鐵的焊接性 127

二、灰鑄鐵的焊接工藝要點 131

模塊三球墨鑄鐵的焊接 140

一、球墨鑄鐵的焊接性 140

二、球墨鑄鐵的焊接工藝要點 140

【綜合訓練】 143

第七單元非鐵金屬材料及其焊接工藝145

模塊一鋁及鋁合金的焊接 145

一、鋁及鋁合金的類型及性能特點 145

二、鋁及鋁合金的焊接性 154

四、鋁及鋁合金焊接生產(chǎn)案例-4m3純鋁容器的焊接 161

模塊二銅及銅合金的焊接 162

一、銅及銅合金的類型與性能特點 162

二、銅及銅合金的焊接性 164

三、銅及銅合金的焊接工藝要點 166

四、銅及銅合金焊接生產(chǎn)案例--變壓器調(diào)整機構(gòu)鑄銅件機頭焊補 172

模塊三鈦及鈦合金的焊接 173

一、鈦及鈦合金的類型與性能特點 173

二、鈦及鈦合金的焊接性 175

三、鈦及鈦合金的焊接工藝要點 176

四、鈦及鈦合金焊接生產(chǎn)案例-35mm鈦制加熱器的焊接 180

【綜合訓練】 181

附錄A非合金鋼及細晶粒鋼焊條（摘自GB/T 5117-2012） 183

附錄B不銹鋼焊條（摘自GB/T 983-2012） 188

附錄C熱強鋼焊條（摘自GB/T 5118-2012） 195

參考文獻 20l 2100433B