双相不锈钢管焊接微观组织及力学性能研究
摘要本文根据工程需要采用钨极氩弧焊打底、盖面、背部充氩保护的焊接工艺,对saf2205双相不锈钢管焊接接头的金相组织及力学性能进行了试验和分析。结果表明,选用适当的焊丝及合理的焊接工艺参数并控制热输入和层间温度,所得的焊接接头的焊缝及焊缝热影响区域的金相组织为满足需求的铁素体加奥氏体双相组织,其各项力学性能及理化试验结果均理想。
关键词双相不锈钢;力学性能;理化试验
中图分类号tg2 文献标识码a 文章编号
1674-6708(2010)30-0132-02
双相不锈钢是指金相组织由铁素体与奥氏体两种组织构成的不锈钢。双相不锈钢不仅具有奥氏体不锈钢的优良韧性、良好的加工性、焊接性,而且还具有铁素体不锈钢的高强度和良好的耐氯化物腐蚀等性能,被广泛用于石油、化工、海洋及电力等行业中,核电建设在红沿河海水淡化和田湾核电中都有应有,是非常具有发展前景的材料之一。双相不锈钢焊接的最大难点是焊接过程中不均匀加热和冷却对焊接接头中组织的影响。因此,有必要研究双相钢的焊接工艺,确定焊接工艺参数,保证焊接接头具有良好的力学性能和抗腐蚀性能。文中研究了saf2205双相不锈钢钨极氩弧焊打底及盖面并背部充氩的焊接工艺,并对焊接接头进行了多项高科技试验。
1 焊接材料与方法
1.1 母材与焊接材料
卷制处理后345C钢焊接接头力学性能试验及评定 摘要: 本文结合云南金汉拉扎电站压力钢管的制作，在力学性能试验的基础上，通过对比分析评估卷制处理后Q345C钢焊接接头的质量。 关键词卷制处理力学性能试验Q345C钢焊接接头质量 Abstract: This paper combines Yunnan Jinhan Hydropower Station Penstock manufacture, in on the basis of mechanical property test, through the contrast analysis of assessment of rolling processing of Q345C steel welded joint quality. Keywords: rolling processing mechanical properties test Q345C steel welding joint quality 云南金汉拉扎水电站引水压力钢管主管直径φ2200mm，支管直径φ1500mm/φ900mm，钢管（衬）采用Q345C钢材，岔管采用Y型加月牙肋板形式，主材为WDB620高强钢，压力钢管总工程量为1493.03T。由于供货为非定制板材，钢板长度不定，给现场制作带来一定的麻烦，结合钢管制作现场实际情况，项目部决定在试验论证的基础上，采用钢板对接后卷制成形工艺进行压力钢管的制作，提高生产效率，降低生产成本。本文结合云南金汉拉扎水电站压力钢管的制作，浅谈卷制处理对Q345C低合金钢焊接接头力学性能的影响。 1、Q345C低合金钢板材的主要技术性能 表1：Q345C化学成分，% 随着现代工业的发展、科技的进步，低合金钢Q345C因其含C，Si、Mn量低，在通常情况下综合力学性能好，低温性能好，冷冲压性能、焊接性能和可切削性能好，广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器等。 2、力学性能试验 中华人民共和国电力行业标准《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》DL/T 5017-2007第四章压力钢管的制造4.1.8所述，“拼焊后，不宜再在卷板机上卷制或矫形。”结合钢管制作现场实际情况，项目部特对经过卷制处理和未经卷制处理的拼焊焊接接头分组进行力学性能试验，通过分析对比，评估卷制处理对板材拼焊焊接接头质量影响的大小。 金汉拉扎水电站引水压力钢管主材为Q345C钢，钢管壁厚依次为10㎜、12㎜、14㎜、16㎜、20㎜、22㎜、25㎜、28㎜、30㎜和32㎜等10种规格，本
工程材料力学性能答案1111111111111111111111111111111111111 1111111111111111111111111111111111111 111111 决定金属屈服强度的因素有哪 些？12 内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。外在因素：温度、应变速率和应力状态。试举出几种能显著强化金属而又不降低其塑性的方法。固溶强化、形变硬化、细晶强化试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？21韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的
因素有哪些？答：宏观断口呈杯锥形，纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化？断裂强度与抗拉强度有何区别？抗拉强度是试样断裂前所承受的最大工程应力，记为σb；拉伸断裂时的真应力称为断裂强度记为σf; 两者之间有经验关系：σf = σb (1+ψ)；脆性材料的抗拉强度就是断裂强度；对于塑性材料，于出现颈缩两者并不相等。裂纹扩展受哪些因素支配？答:裂纹形核前均需有塑性变形；位错运动受阻，在一定条件下便会形成裂纹。2222222222222222222222222222222222 2222222222222222222222222222222222 2222 试综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点和应用范围。答：单向拉伸试验的特点及应用：单向拉伸的应力状态较硬，一般用于塑性变形
不锈钢管道焊接工艺 1 技术特征 1.1材质规格:304( 相当于0Cr18Ni9) 1.2工作介质: 水软水 1.3设计压力: 2工作压力:5Kg/CM1.42试验压力: 7.5Kg/CM1.52 本工程编制依据2.1 F43C技术文件. 2.2 国标GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》 2.3 国标GB50235-97《工业金属管道施工及验收规范》 2.4 本公司焊接工艺评定报告:HG1 3 焊工 3.1 焊工应具有“锅炉压力容器压力管道焊工考试规则”规定的焊工考试合格证。 3.2 焊工进入现场后应按GB50236-98规定先进行焊接实际操作考试合格,经总包方认可发证后方能担任本项目的焊接工作。 4 焊接检验 4.1焊接检验人员应熟悉F43C技术文件及有关国标和本工艺。 4.2对管材焊材按规定进行检验、填表验收。 对违反者进行教育帮,对焊工是否执行本工艺进行全面监督检查4.3．. 助得以改正。对严重违反者或教育不改者有权令其停止焊接工作。以
确保焊接质量。 4.4 做好本工艺第7条“焊接后检查和管理工作”。 4.5 邀请和欢迎总包方和监理方检查人员检查焊接质量。 5 焊前准备 5.1.1 管材、焊材必须具有符合规定的合格证明，并与实物核对无误。 5.1.2 管材型号为304级相当等于我国的0Cr18Ni9规格标准。按项目图纸规定。 5.1.3 不锈钢焊丝型号规格为：H0Cr20Ni10Ti φ2.5mm φ2.0mm 5.1.4 不锈钢电焊条型号规格：A132 φ3.2mm φ2.5mm 5.1.5 铈钨电极型号规格：WCe-20 φ2.0mm 5.1.6 氩气纯度为99.99％。 5.2 焊件准备 5.2.1 焊接口的分布位置必须符合国标GB50235-97和GB50236-98规范的规定。 5.2.2 管道为V型坡口，对接接头、组对应符合图1要求： 注：间隙3.5～4mm为焊接时的数据，组对点固焊时，应适当大于此数据，以补收缩。 .. . 图1.焊口组对数据
不锈钢的物理性能、力学性能和耐热性能 不锈钢的物理性能 不锈钢和碳钢的物理性能数据对比，碳钢的密度略高于铁素体和马氏体型不锈钢，而略低于奥氏体型不锈钢；电阻率按碳钢、铁素体型、马氏体型和奥氏体型不锈钢排序递增；线膨胀系数大小的排序也类似，奥氏体型不锈钢最高而碳钢最小；碳钢、铁素体型和马氏体型不锈钢有磁性，奥氏体型不锈钢无磁性，但其冷加工硬化天生成氏体相变时将会产生磁性，可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。 奥氏体型不锈钢与碳钢相比，具有下列特点： 1）高的电导率，约为碳钢的5倍。 2）大的线膨胀系数，比碳钢大40％，并随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地进步。 3）低的热导率，约为碳钢的1/3。 不锈钢的力学性能 不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥
氏体型不锈钢同尽大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而进步；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度15~80°C范围内增长是较为均匀的。更重要的是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。 不锈钢的耐热性能 耐热性能是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性，同时在高温时双有足够的强度即热强性。 316和316L不锈钢 316和317不锈钢（317不锈钢的性能见后）是含钼不锈钢种。317不锈钢 中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼，该钢种总的性能优于310和304 不锈钢，高温条件下，当硫酸的浓度低于15％和高于85％时，316不锈钢具有 广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物腐蚀的性能，所以通常用于海洋环境。 316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐 腐蚀性的用途中。
不锈钢的焊接方法教程 一.不锈钢焊接方法、不锈钢焊接技术及注意事项 不锈钢管的标准规格有200多种,大小均有,小管较贵,尤其是毛细管.毛细管最差得由304材质生产,不然管子容易爆裂.还可以为客户定做非标规格的管材.无缝管主要用于工业上,表面为雾面,不光亮.有缝管的表面是光亮面,管内有一条很细的焊接线,俗称焊接管,主要用于装饰材料.另有工业流体管,其抗压力视壁厚决定.310与310S为耐高温管.1080度以下能正常使用,最高耐温达到1150度.二.不锈钢焊管生产工艺 原料--分条--焊接制管--修端--抛光--检验(喷印)--包装--出货(入仓)(装饰焊管)原料--分条--焊接制管--热处理--矫正--矫直--修端--酸洗--水压测试--检验(喷印)-包装--出货(入仓)(焊管工业配管用管) 三.不锈钢最常用的焊接方法 主要是手工焊(MMA),其次是金属极气体保护焊(MIG/MAG)和钨极惰性气体保护焊(TIG)。 1.焊前准备 4mm一下的厚度不用开破口,直接焊接,单面一次焊透。4到6mm厚度对接焊缝可采用不开破口接头双面焊。6mm以上,一般开V或U,X形坡口。其次:对焊件,填充焊丝进行除油和去氧化皮。以保证焊接质量。 2焊接参数 包括焊接电流,钨极直径,弧长,电弧电压,焊接速度,保护气流,喷嘴直径等。 (1)焊接电流是决定焊缝成形的关键因素。通常根据焊件材料,厚度,及坡口形状来决定的。(2)焊极直径根据焊接电流大小决定,电流越大,直径也越大。(3)焊弧和电弧电影,弧长范围约0.5到3mm,对应的电弧电压为8~10V。(4)焊速:选择时要考虑到电流大小,焊件材料敏感度,焊接位置及操作方式等因素决定。 ①手工焊(MMA)
不锈钢的物理性能不锈钢和碳钢的物理性能数据对比，碳钢的密度略高于铁素体和马氏体型不锈钢，而略低于奥氏体型不锈钢；电阻率按碳钢、铁素体型、马氏体型和奥氏体型不锈钢排序递增；线膨胀系数大小的排序也类似，奥氏体型不锈钢最高而碳钢最小；碳钢、铁素体型和马氏体型不锈钢有磁性，奥氏体型不锈钢无磁性，但其冷加工硬化生成成氏体相变时将会产生磁性，可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。奥氏体型不锈钢与碳钢相比，具有下列特点：1）高的电阴率，约为碳钢的5倍。2）大的线膨胀系数，比碳钢大40％，并随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地提高。3）低的热导率，约为碳钢的1/3。不锈钢的力学性不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提高；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度15~80°C范围内增长是较为均匀的。更重要的是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。不锈钢的耐热性能耐热性能是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性，同时在高温时双有足够的强度即热强性。不锈钢国际标准标准标准标准名GB 中华人民共和国国家标准（国家技术监督局）KS 韩国工业标准协会规格Korean Standard AISI 美国钢铁协会规格America Iron and Steel Institute SAE 美国汽车技术者协会规格Society of Automative Engineers ASTM 美国材料试验协会规格American Society for Testing and Material AWS 美国焊接协会规格American Welding Society ASME 美国机械技术者协会规格American Society of Mechanical Engineers BS 英国标准规格British Standard DIN 德国标准规格Deutsch Industria Normen CAS 加拿大标准规格Canadian Standard Associatoin API 美国石油协会规格American Petroleum Association KR 韩国船舶协会规格Korean Resister of Shipping NK 日本省事协会规格Hihon Kanji Koki LR 英国船舶协会规格Llouds Register of Shipping AB 美国舰艇协会规格American Bureau of Shipping JIS 日本工业标准协会规格Japanese Standard 316和316L不锈钢316和317不锈钢（317不锈钢的性能见后）是含钼不锈钢种。317不锈钢中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼，该钢种总的性能优于310和304不锈钢，高温条件下，当硫酸的浓度低于15％和高于85％时，316不锈钢具有广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能，所以通常用于海洋环境。316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中。耐腐蚀性：耐腐蚀性能优于304不锈钢，在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。耐热性：在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中，316不锈钢具有好的耐氧化性能：在800-1575度的范围内，最好不要连续作用316不锈钢，但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时，该不锈钢具有良好的耐热性。316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好，可用上述温度范围。热处理：在1850-2050度的温度范围内进行退火，然后迅速退火，然后迅速冷却。316不锈钢不能过热处理进行硬化。焊接：316不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途，分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得最佳的耐腐蚀性能，316不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用316L不锈钢，不需要进行焊后退火处理。典型用途：纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料。不锈钢加工及施工Drawing深加工：易产生磨擦热量所以使用耐压、耐热性高不锈钢种同时成型加工结束后应除掉表面附着的油。焊接：焊接之前应彻底除掉有害于焊接的锈、油、水份、油漆等，选定适合钢种的焊条。点焊时间距比碳钢点焊间距短，除掉焊渣时应使用不锈钢刷。焊完以后，为了防止局部腐蚀或强度下降，应对表面进行研磨处理或清洗。切断以及冲压：由于不锈钢比一般材料强度高，所以冲压以及剪切时需要更高的压力，而刀与刀间隙准确时才能不发生切变不良和加工硬化，最好采用等离子或激光切断，当不得不采用气割或电弧切断时，对热影响区进行研磨以及必要进行热处理。折弯加工：簿板可以折弯到180，但为了减少弯面的裂纹同半径大小最好2倍板厚的，厚板沿压延方向时给2倍板厚半径，与压延垂直方
任务一焊接接头的力学性能试验 教学目的要求: 1. 能够根据焊接接头正确选择力学性能的种类; 2. 能够正确从焊接接头上截取试样; 3. 能够进行力学性能试验的操作; 4. 能够按照标准分析力学性能试验结果; 重点难点：焊接接头的力学性能指标及拉伸、弯曲、冲击的试验原理； 教学难点：焊接接头的力学性能试验操作过程； 课时分配, 理论4-6学时；实践2学时 【相关知识】 一、力学性能试验概述 1. 力学性能指标 （1）强度 （2）屈服点或屈服应力 （3）塑性 （4）弹性 （5）韧性 （6）脆性 （7）硬度 （8）疲劳强度 （9）延展性 2.力学性能试验取样的一般原则 （1）由于试样从试板上截取，因此焊接试板的尺寸必须满足相应的要求。试板两端不能利用的长度要去除，去除的长度最小不应低于25mm。 （2）试板的性能存在各向异性，因此为各种不同目的所截取的试样，其取样部位必须符合规定，（3）保证试样加工符合规定的精度和公差。各种试样都有具体规定，例如V型缺口比U型缺口的冲击试样对表面粗糙度的要求就高一些。 （4）试验的实物及委托单上必须有标记，但标记的部位不应在试验面上，要易于辨认识别，委托单要随实物一起流转。 （5）试验所使用的仪器设备必须状态良好，计量刻度数据显示准确可靠，误差符合规定。 二、力学性能试验的分类 1.拉伸试验 2.弯曲试验 3.缺口冲击试验
4.硬度试验 5.疲劳试验 6.断裂韧性试验 三、力学性能试验的应用 1.拉伸试验 （1） 焊接接头的拉伸试验 焊接接头的拉伸试验应按GB/T2651-2008《焊接接头拉伸试验方法》标准进行，以测定接头的抗拉强度和抗剪负荷。 （2） 焊缝及熔敷金属的拉伸试验 焊缝及熔敷金属的拉伸试验应按GB/T2652-2008《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》标准进行，以测定其强度（R m 和R eH ）以及塑性（A 和Z ）。试样分有单肩、双肩和带螺纹试样三种，如图2-5所示。 通过拉伸试验，能够提供的特征值主要包括：抗拉强度R m （N/mm 2）、屈服极限R eH （N/mm 2）、屈服点R P0.2（N/mm 2）、伸长率 A 、断面收缩率 Z 、屈强比等。 R m = 0 S F m （2-1） 屈服极限定义为指材料在出现屈服现象时所能承受的最大应力。 R eH = 0 S F e （2-2） 伸长率 A 是衡量材料塑性变形能力的一种方式。 A= 0 0L L L u - = 0L L ?×100％ （2-3） 断面收缩率 Z 是衡量材料塑性变形能力的另一种方式。 Z = 00S S S u - = 0 S S ?×100％ （2-4） 2.弯曲试验 弯曲试验应按GB/T 2653-2008《焊接接头弯曲试验方法》标准的有关规定进行。 (1) 横弯试验； (2) 纵弯试验； (3) 横向侧弯试验； 3. 缺口冲击试验 缺口冲击试验实验目的是测定焊缝金属或焊件热影响区在受冲击载荷时抵抗断裂的能力(韧性)，以及脆性转变的温度。
不锈钢管道焊接程序 一、焊前准备； 焊接坡口制备质量检查、依据施工图样和焊接工艺指导书中规定的坡口尺寸、精度和表面质量的要求，坡口质量包括平整度、垂直度和清洁度等。 1、检查坡口的加工尺寸（高度、角边及钝边等）和精度是 否符合有关技术标准的规定。 2、检查坡口表面粗糙度及表面缺陷（气割缺口、裂纹、分 层和夹渣）如果超出标准允许范围的缺陷，应进行修复处理，如表面粗糙度未达标准，可采用砂布修磨。 3、检查坡口的表面清理质量。坡口面及其两侧至少200mm 范围内应清理干净，不保留有毛刺、挂渣、铁锈、油污、氧化膜及油漆等有害异物。 4、坡口表面的无损探伤检查。对于焊接工艺文件规定对坡 口表面要进行无损探伤（如着色等）的材料（如CY-M 钢、Fe-CY-N高温含合金钢等，应进行无损检查，如发现裂纹等缺陷应予清除。 二、组装和定位焊检查； 1、检查组装后的几何尺寸和形状，是否符合图样规定。： 2、组装装配间隙为1.5—2mm，采用TIG焊三点定位焊， 焊﹤缝位置为时钟3点，9点和12点位置，使用的焊接材料应与焊件材料相同，焊点长度为10—15mm，要求焊透和保证无缺陷，错边量≤1.5—2mm。 3、组对是不得采用强力组装，接头内壁必须齐平。 4、点固焊时不得有空气、夹渣、夹钨、裂纹存在。
5、检查定位焊所用的焊接工艺和焊工资质是否符合规定， 定位焊的焊接工艺应与正式施焊的工艺相同。 6、检查定位焊的焊接质量和尺寸是否符合标准规定。定位 焊缝中不允许有裂纹、气孔、夹渣缺陷，发现缺陷及时清除。 7、用焊口检测器或样板测量组装坡口的形状、尺寸、间隙 和错边量是否符合要求规范，如不符合应进行返修或重新组对焊接处理。 8、定位焊的焊点长度及间距应根据结构形状及厚度而定， 工件越薄焊点间距越小，板状比管状间距要小。 9、不锈钢采用TIG焊接管道时，必须通入氩气进行保护。 10、焊接作业场地必须通风良好，无易燃，易爆物品存放， 通道保持整洁畅通。 三、焊工技能资格查验； 1、现场进行焊接的焊工，必须具备政府相关部门颁发的资质 和证书，并由业主及监理部门查验后认可。 2、参加现场焊接的焊工，应进行模拟考试，合格后方可焊接。 检查和确认焊工技能资格、考试项目（焊接方法、母材类别、试验类别和焊接材料与所担任的焊接工作的一致性）。 3、业主及施工监理，检查和控制焊工技能资格期限的有效 性。 4、如上述有一项不合格，该焊工不得从事施工场地焊件的 焊接工作。 5、严格禁止无证上岗人员进行焊接操作施工。 四、焊接工艺的确认；
第六讲焊接接头试验 一、焊接接头力学性能试验 力学性能试验是用来测定焊接材料、焊缝金属和焊接接头在各种条件下的强度、塑性和韧性。首先应当焊制产品试板，从中取出拉伸、弯曲、冲击等试样进行试验，以确定焊接工艺参数是否合适，焊接接头的性能是否符合设计的要求。 1、焊接接头的拉伸试验 焊接接头拉伸试验是以国家标准 (GB2651一1989)为依据进行的，该标准适用于熔焊和压焊的对接接头。 (1)试验目的 该标准规定了金属材料焊接接头横向拉伸试验方法，用以测定焊接接头的抗拉强度。 (2)试件制备 1）接头拉伸试样的形状分为板形、整管和圆形三种。可根据要求选用。 2)焊接接头拉伸试验用的样坯从焊接试件上垂直于焊缝轴线方向截取，并通过机械加工制成如图8一1所示形状及表8一1所示尺寸的板接头板状试样，或制成如图8一2所示形 状及表8一1所示尺寸的管接头板状试样。加工后焊缝轴线应位于试样平行长度的中心。 表8一1板状试样的尺寸 总长L 根据实验机定夹持部分宽度 B b+12 平行部分宽度板 b 25≥ 管 b D≤76 12 D>76 20 当D≤38时，取整管拉伸 平行部分长度l >L s+60或L s+12 过渡圆弧r 25 注：L s为加工后，焊缝的最大宽度；D为管子外径。
3）每个试样均应打有标记，以识别它在被截试件中的准确位置。 4) 试样应采用机械加工或磨削方法制备，要注意防止表面应变硬化或材料过热。在受试长度下范围内，表面不应有横向刀痕或划痕。 5)若相关标准和产品技术条件无规定时，则试样表面应用机械方法去除焊缝余高，使其与母材原始表面齐平。 6)通常试样厚度仅应为焊接接头试件厚度。如果试件厚度超过3Omm时，则可从接头不同厚度区取若干试样以取代接头全厚度的单个试样，但每个试样的厚度应不小于3Omm，且所取试样应覆盖接头的整个厚度 (见GB2649)。在这种情况下，应当标明试样在焊接试件厚度中的位置。 7)对外径小于等于38mm的管接头，可取整管作拉伸试样，为使试验顺利进行，可制作塞头，以利夹持，如图8-3所示。 8)棒材接头选用图8一4所示圆形试样。其中: do=(10土0.2)mm；l=Ls+2D；D和h由 试验机结构来定；r mm=4mm。
不锈钢焊接方法、不锈钢焊接技术及注意事项 不锈钢管的标准规格有200多种,大小均有,小管较贵,尤其是毛细管.毛细管最差得由304材质生产,不然管子容易爆裂.还可以为客户定做非标规格的管材.无缝管主要用于工业上,表面为雾面,不光亮.有缝管的表面是光亮面,管内有一条很细的焊接线,俗称焊接管,主要用于装饰材料.另有工业流体管,其抗压力视壁厚决定.310与310S为耐高温管.1080度以下能正常使用,最高耐温达到1150度.不锈钢焊管生产工艺：原料--分条--焊接制管--修端--抛光--检验（喷印）--包装--出货（入仓）（装饰焊管）原料--分条--焊接制管--热处理--矫正--矫直--修端--酸洗--水压测试--检验（喷印）-包装--出货（入仓）（焊管工业配管用管） 不锈钢最常用的焊接方法是手工焊（MMA），其次是金属极气体保护焊（MIG/MAG）和钨极惰性气体保护焊（TIG）。 焊前准备：4mm一下的厚度不用开破口，直接焊接，单面一次焊透。4到 6 mm 厚度对接焊 缝可采用不开破口接头双面焊。6 mm以上，一般开V或U，X形坡口。 其次：对焊件，填充焊丝进行除油和去氧化皮。以保证焊接质量。 焊接参数：包括焊接电流，钨极直径，弧长，电弧电压，焊接速度，保护气流，喷嘴直径等。 （1）焊接电流是决定焊缝成形的关键因素。通常根据焊件材料，厚度，及坡口形状来决定的。 （2）焊极直径根据焊接电流大小决定，电流越大，直径也越大。 （3）焊弧和电弧电影，弧长范围约0.5到3mm，对应的电弧电压为8~10V。 （4）焊速：选择时要考虑到电流大小，焊件材料敏感度，焊接位置及操作方式等因素决定。 1 手工焊（MMA）： 手工焊是一种非常普遍的、易于使用的焊接方法。电弧的长度靠人的手进行调节，它决定 于电焊条和工件之间缝隙的大小。同时，当作为电弧载体时，电焊条也是焊缝填充材料。 这种焊接方法很简单，可以用来焊接几乎所有材料。对于室外使用，它有很好的适应性，
不锈钢焊接冶金学及焊接性 第1章引言 本书涉及到目前可以用作工程材料的广泛范围的不锈钢系列。这个系列包括各类不锈钢，按微观组织分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢（奥氏体和铁素体）。 1.1不锈钢的定义 不锈钢是一类Fe-C、Fe-C-Cr和Fe-Cr-Ni为合金系的高合金钢。作为一类不锈的钢必须含有质量分数不低于10.5%的铬。含有这个最低含量的钢在其表面可以形成一个惰性氧化层，这个惰性氧化层可以保护内层的金属在不含腐蚀介质的空气中不被氧化和腐蚀。某些铬的质量分数低于11%的钢，比如用于电站的w （Cr）=9%铬合金的钢有时也被划为不锈钢。另外某些铬的质量分数w（Cr）=12%的钢，甚至更高铬含量的钢，暴露在空气中也会生锈。这是因为某些铬被结合为碳化物或其他化合物而降低了母材中的铬含量，使其低于形成连续氧化物保护层所必需的铬含量水平。 不锈钢的腐蚀有多种形式，包括点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀。腐蚀的形式受腐蚀环境、材料的冶金状态和局部应力的影响。工程师和设计师在选择用于腐蚀条件下的不锈钢时，必须充分了解结构的腐蚀环境和制造过程对材料冶金行为的重要影响。 即使在高温下，不锈钢也有好的抗氧化性，因而也常常被称为耐热钢。高温抗氧化性也是含有铬成分的一个主要功能，某些高铬合金钢（w（Cr）=25%～30%）能用于1000℃的高温。另外一种耐热性是指高温防渗碳，为了具有这种耐热性，开发了含有中等含量的铬[w(Cr=16%)]和镍含量很高[w(Ni)=35%]的一类不锈钢。 1.2不锈钢的发展史
1.3不锈钢的种类及其应用 紧接着碳钢和C-Mn钢，不锈钢是最广泛应用的钢种。 和其他材料以成分来分类有所不同，不锈钢的分类是基于其冶金学上起主导作用的相成分。在不锈钢中三种可能的相成分是马氏体、铁素体和奥氏体。双相钢含有近似50%的奥氏体和50%的铁素体，从而得益于这两种相所期望的性能。析出硬化（PH）类钢因形成强化析出相并由时效热处理硬化而得名。PH不锈钢又进而由在其中形成析出相的母相或基体被分为：马氏体类、半奥氏体类和奥氏体类。 美国钢铁研究院（AISI）用三个数字，有时附加一个字母的系列来标识不锈钢，例如304，304L，410和413等。磁性也可以用来鉴别某些不锈钢。奥氏体类不锈钢本质上是非磁性的。少量参与铁素体或冷加工可能引起轻微的铁磁性，但其磁性明显的低于磁性材料。铁素体和马氏体类不锈钢是铁磁性的。双相钢由于有较高的铁素体含量，而有相对较强的磁性。 对于不同类型的不锈钢，其物理性能如导热性、热膨胀性和力学性能可以变化很大并影响其焊接性。例如奥氏体不锈钢导热性差而线胀系数高，因而焊接时引起的变形大于其他类型（主要是铁素体和马氏体钢种）。 1.4不锈钢的耐蚀性能 大多数情况下选用不锈钢是因其有较高的耐腐蚀性和耐热性。由于形成惰性的富铬氧化物层，不锈钢本身能够避免困扰碳-锰结构钢和低合金结构钢的一般性腐蚀问题。然而不锈钢可能遭受其他情况下的腐蚀，因而必须从工作环境考虑对其精心选择和应用。本书只对可用于不锈钢焊件的腐蚀机理做一般性的小结。 在不锈钢中发生的两种局部性腐蚀是点蚀和缝隙腐蚀。从机理上看两种腐蚀是相似的，都引起严重的局部侵蚀。从点蚀的名词可以看出其是由于惰性膜局部被损而造成的，并且总和某些冶金学上的特殊区域，如晶界、金属间化合物组分等有关。一旦惰性层破裂，层下面的金属受到腐蚀而在表面形成小点穴，随后点穴中的溶液化学成分发生变化使侵蚀性（即酸性）不断增强而导致很快的表面下侵蚀和相邻腐蚀穴的连接，最终导致构件的破坏。由于点蚀只有很小的针眼暴露在表面，因此可以很隐蔽。 缝隙腐蚀从机理上看很相似，但其产生不再需要存在某些冶金上的特殊区域，而从“缝隙”这个名词上可以看到本来就有一个四周围着的空间存在，在其中化学溶液成分发生和点蚀类似的变化。缝隙腐蚀普遍在螺栓连接结构中发生，此时螺栓头和被栓接的表面提供了这种缝隙。点蚀和缝隙腐蚀都容易在含有氯化
不锈钢管道焊接工艺 Document number：BGCG-0857-BTDO-0089-2022
摘要：本文介绍了不锈钢管道TIG+MAG焊接工艺，与全氩焊和氩电联焊相比，TIG+MAG焊的生产效率大大提高，焊接质量有所提高。该项技术已在电厂管道焊接中得到应用。 1 案例分析 0Cr18Ni9不锈钢φ530mm×11mm 大管水平固定全位置对接接头主要用于电厂润滑油管道中，焊接难度较高, 对焊接接头质量要求较高，内表面要求成形良好，凸起适中，焊后要求PT、RT检验。以往均采用TIG 焊或手工电弧焊，前者效率低、成本高，后者质量难以保证且效率低。为既保证质量又提高效率，采用TIG内、外填丝法焊底层，MAG焊填充及盖面层，使质量、效率都得到保证。 0Cr18Ni9不锈钢热膨胀率、导电率均与碳钢及低合金钢差别较大，且熔池流动性差，成形较差，特别在全位置焊接时更突出。在MAG焊过程中, 焊丝伸出长度必须小于10mm，焊枪摆动幅度、频率、速度及边缘停留时间配合适当，动作协调一致，随时调整焊枪角度，使焊缝表面边缘熔合整齐, 成形美观，以保证填充及盖面层质量。 2 焊接方法及焊前准备 焊接方法 材质为0Cr18Ni9，管件规格为φ530mm×11 mm，采用手工钨极氩弧焊打底，混合气体（CO2+Ar）保护焊填充及盖面焊，立向上的水平固定全位置焊接。 焊前准备
2.2.1 清理油、锈等污物，将坡口面及周围10mm内修磨出金属光泽。 2.2.2 检查水、电、气路是否畅通，设备及附件应状态良好。 2.2.3 按尺寸进行装配，定位焊采用肋板固定（2点、7点、11点为定位块固定），也可采用坡口内点固，但必须注意定位焊质量。 2.2.4 管内充氩气保护。 3 TIG焊工艺 焊接参数 采用φ2.5 mm的Wce-20钨极，钨极伸出长度4~6mm，不预热，喷嘴直径12mm，其它参数见表1。 操作方法 3.2.1 管子对接水平固定焊缝是全位置焊接。因此焊接难度较大，为防止仰焊内部焊缝内凹，打底层采用仰焊部位（六点两侧各60°）内填丝，立、平焊部位外填丝法进行施焊。 3.2.2 引弧前应先在管内充氩气将管内空气置换干净后再进行焊接，焊接过程中焊丝不能与钨极接触或直接深入电弧的弧柱区，否则造成焊缝夹钨和破坏电弧稳定，焊丝端部不得抽离保护区，以避免氧化，影响质量。 3.2.3 由过6点5mm处起焊，无论什么位置的焊接，钨极都要垂直于管子的轴心，这样能更好地控制熔池的大小，而且可使喷嘴均匀地保护熔池不被氧化。
习题1 1.1弹塑性力学的研究对象、内容是什么？与材料力学比较，有何异同？其基本假设又是什么？ 1. 2如图1.21所示的三角形截面水坝，材料的比重为γ，承受着比重为1γ液体的压力，已 求得应力解为 ???? ?? ?--=-+=+=ay dx y dy cx by ax xy yy xx σγσσ，试根据直边及斜边上的表面条件确定系数a ,b ,c 和d 1.3如图1.22所示的矩形板，AB 边只受垂直于边界的面力作用，而CD 边为自由表面，设其 应力分量为 ? ?? ??? ?? ?+-=+-=-=x c qxy c y c qy qy y qx xy y x 122133 2313 2 τσσ，若体积力为零，试求常数1c 和2c ，并画出AB 及BC 边上的面力分布图。 1.4证明 (1) 应力的三个主方向互相垂直；(2) 三个主应力1σ，2σ，3σ必为实根。 1.5判断下述命题是否正确，并简短说明理由： (1) 若物体内一点的位移w v u ,,均为零，则该点必有应变 ===z y x εεε。 (2) 在x 为常数的直线上，若0=u ，则沿该线必有0=x ε。 (3) 在y 为常数的直线上，若0=u ，则沿该线必有0=x ε。 (4) 满足平衡微分方程又满足应力边界条件的应力必为正确解(设该问题的边界条件全 部为应力边界条件)。 1.6假定物体被加热至定常温度场()321,,x x x T 时，应变分量为T αεεε===332211 ； 图1.21 y o D 图1.21
0323112===γγγ，其中α为线膨胀系数，试根据应变协调方程确定温度场T 的函数形式。 1.7试问什么类型的曲面在均匀变形后会变成球面。 1.8将某一小的物体放入高压容器内，在静水压力2 /45.0mm N p =作用下，测得体积应变 5106.3-?-=e ，若泊松比3.0=v ，试求该物体的弹性模量E 。 1.9在某点测得正应变的同时，也测得与它成?60和?90方向上的正应变，其值分别为 6010100-?-=ε，6601050-?=ε，69010150-?=ε，试求该点的主应变、最大剪应变和主应 力（2 5/101.2mm N E ?=，3.0=ν）。 1.10试推导体积变形应变能密度v W 及畸变应变能密度d W 的公式分别为： ()2181 61ii jj ii v K W σεσ= = () ()??? ???-=== 2' '''31414121ii ij ij ij ij ij ij d G G W σσσσσεσ 1.11根据弹性应变能理论的应变能公式ij ij W εσ21 =，导出材料力学中杆件拉伸、弯曲及圆轴 扭转的应变能公式分别为： ()dx dx du EA dx EA x N U l l 2 0022121???? ??=?=拉伸 ()dx dx d EI dx EI x M U l l ????? ??=?=02 22022121ω弯曲 ()dz dz d GI dz GI z M U l P l P 2 0022121??? ???=?=φ扭转 1.12设1s 、2s 、3s 为应力偏量，试证明用应力偏量表示Mises 屈服条件时，其形式为 () s s s s σ=++2 3222123。 1.13设1I 、2I 为应力张量第一、第二不变量，试用1I 、2I 表示Mises 屈服条件。 1.14已知半径50mm ，厚为3mm 的薄壁圆管，保持1=z z στθ ，材料拉伸屈服极限为40kg/mm 2， 试求此圆管屈服时轴向载荷P 和扭矩s M 的值。 1.15续上题，在如下二种情况下，试求塑性应变增量的比。
304L不锈钢化学化学成分及力学性能 304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种，用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少，而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀（焊接侵蚀）。 304L不锈钢的化学成分：C：≤0.03 ，Si ：≤1.0 ，Mn ：≤2.0 ，Cr ：18.0～20.0 ，Ni ：8.0～11.0，S ：≤0.03 ， P ：≤0.035； 304L不锈钢的力学性能： 屈服强度（N/mm2）≥205抗拉强度≥520延伸率（%）≥40硬度HB ≤187 HRB≤90 HV ≤200 密度7.93 g·cm-3比热c(20℃)0.502 J·(g·C)-1热导率λ/W(m·℃)-1 (在下列温度/℃)20 100 500 12.1 16.3 21.4线胀系数α/(10-6/℃) (在下列温度间/℃)20～100 20～200 20～300 20～400 16.0 16.8 17.5 18.1电阻率0.73 Ω·mm2·m-1熔点1398～1420℃ 310S不锈钢化学化学成分及力学性能 310S对应国内牌号为0Cr25Ni20，又称2520双相不锈钢，应用范围:石油、电子、化工、医药、轻纺、食品、机械、建筑、核电、航空航天、军工等行业! 310S不锈钢的化学成分C :≤0.25，Si :≤1.50，Mn :≤2.00，P :≤0.045，S :≤0.0.03，Cr :24.0-26.0 Ni :19.0-22.0 310S不锈钢的力学性能：硬度(HB) :≤187，抗拉强度(бb)(Mpa) :≥520，屈服强度(σs)(Mpa) :≥205，伸长率(δ)% :≥40面积缩减(ψ)% :≥50 310S不锈钢通过铬元素的局部氧化使其具有抗氧化性，在铬元素局部氧化的过程中，可以形成一种非常稳定的氧化物（Cr2O3 氧化铬）。只要金属的铬含量充足，在金属表面即可形成一层连续的氧化铬绿，防止其他氧化物生成，并对金属起到保护作用。奥氏体不锈钢的抗氧化性可以通过铬含量来推算。耐高温的合金含铬量至少20%（重量百分百）。用镍成分代替铁成分也通常可以提供合金在高温下的性能。309/309S，310/310S是高合金材料，因此，具有相当好的抗氧化性。
一、目的 检测钢筋焊接件的力学性能指标,指导检测人员按规程正确操作，保证检测结果科学、准确。 二、检测参数及执行标准 拉伸试验、冷弯试验。 执行标准： JGJ 18—2003《钢筋焊接及验收规程》； JGJ/T 27—2001《钢筋焊接接头试验方法标准》； GB 2653—89《焊接接头弯曲及压扁试验方法》; GB 8170—2008《数值修约规则与极限数值的表示和判定》； 三、适用范围 适用于闪光对焊、电弧焊、气压焊、电渣压力焊。 四、职责 检测人员必须认真执行国家标准，按照作业指导书操作，作好试验记录，填写检测报告，并对数据负责。 五、样本大小及抽样方法 钢筋闪光对焊应在同一台班内，由同一焊工完成的300个同牌号，同直径钢筋焊接接头应作为一批，当同一台班内焊接的接头数量较少，可在一周之内累计计算，累计不足300个接头应按同一批计算。钢筋电弧焊、钢筋电渣压力焊（接头）在现场安装条件下，应在不超过二楼层中以300个同型式接头，同牌号钢筋的接头作为一批。不足300个时，仍作为一批。闪光焊试件作力学性能试验时，闪光焊试件，应从每批接头中随机切取6
个试件，其中3个做拉伸试验，3个做弯曲试验；电弧焊试件只作3根，用来作拉伸试验。 闪光对焊拉伸试件长度 L=8d0+200mm； 冷弯试样:Ⅰ级钢筋 L=5d0+150mm； Ⅱ—Ⅳ热轧钢筋 L=10d0+150mm； 电弧焊（帮条搭接）拉伸试样长度为单面焊：8d0+300mm； 双面焊:5d0+300mm。 六. 仪器设备 1. 万能试验机，精确度±1%； 2. 游标卡尺，精确度为0.1mm； 3. 引伸计—标距为50mm（每一分格值为0.01-0.002mm）； 4. 钢板尺，精确度为0.5mm； 七. 环境条件 试验应在室温10－35℃下进行。 八. 试验步骤及数据处理 1. 拉伸试验 (1) 试验前根据钢筋品种、规格选择试验机(吨位)，应采用游标卡尺复核钢筋的直径、钢板厚度和焊缝长度。 (2)将试件夹紧于试验机上，加荷应连续而平稳，不得有冲击或跳动，加荷速度为10-30MPa/s直至试件拉断（或出现颈缩后）为止。 (3)试验过程中应记录下列各项数据。 a 钢筋级别和公称直径。
读书报告 第一章无机材料的受力形变 一、基础知识(参考《材料物理性能》关振铎、张中太等编著。清华大学出版社） 1、应力σ下标的含义（第五页） 单位面积上所受的内力称为应力σ＝F/A σ下标：第一个字母表示应力作用面的法线方向；第二个字母表示应力作用的方向。 应力分量 2、弹性形变：在外力作用下，物体发生形变，当外力撤消后，物体能恢复原状，则这样的形变叫做弹性形变。例如弹簧。 3、滞弹性：无机固体和金属这种与时间有关的弹性。 4、粘弹性：一些非晶体，有时甚至多晶体在比较小的应力时可以同时表现出弹性和粘性。 5、应变与蠕变：应变是用来描述物体内部各质点之间的相对位移的。一根长度为Lo的杆，在单向拉应力作用下被拉长到L1，则应变的定义为：ε＝（L1－Lo）/Lo＝ΔL/Lo。 当对粘性体施加一恒定力时，其应变随时间而增加，此现象叫蠕变。 6、应力弛豫：施加一恒定应变，则应力将随时间而减少，此现象叫弛豫。 7、塑性行变：指一种在外力移去后不能恢复的形变。 8、超塑性：指在一应力作用下产生异常大的拉伸形变而不发生破坏的能力。
9、滑移系统： 在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的结晶学平面上的一定结晶学方向相对于晶体的另一部分进行移动，使晶面上的原子从一个稳定平衡位置移至另一个平衡位置的过程晶体的滑移过程如图1所示滑移是金属晶体塑性变形的主要方式在滑移过程中，晶体的位向不发生改变，已滑移和未滑移部分仍保持位向的一致；每次滑移量均为晶体在滑移方向上原子间距的整倍数，这个滑移量在应力去除后不能恢复。大量滑移的累积，构成晶体宏观的塑性变形晶体的滑移分单晶体滑移与多晶体滑移。 滑移面和滑动方向组成晶体的滑移系统。 晶体滑移示意图 二、对弹性模量的理解与应用 材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。弹性模量的单位是达因每平方厘米。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称。弹性模量E是原子间结合强度的一个标志，是一常数。弹性模量E与原子结合力线上任一点受力点的曲线斜率有关。弹性模量越大，原子结合力越强；原子间距越小。弹性模量越大。
不锈钢管焊接工艺及热处 理模板 1
不锈钢管焊接工艺及热处理 [我的钢铁] -02-03 15:10:20 不锈钢管热处理 不锈钢管热处理国外普遍采用带保护气体的无氧化连续热处 理炉, 进行生产过程中的中间热处理和最终的成品热处理, 由于能够获得无氧化的光亮表面, 从而取消了传统的酸洗工序。这一热处理工艺的采用, 既改进了钢管的质量, 又克服了酸洗对环境的污染。 根据当前世界发展的趋势, 光亮连续炉基本分为三种类型: ( 1) 辊底式光亮热处理炉。这种炉型适用于大规格、大批量钢管热处理, 小时产量为1.0吨以上。可使用的保护气体为高纯度氢气、分解氨及其它保护气体。能够配备有对流冷却系统, 以便较快地冷却钢管。 ( 2) 网带式光亮热处理炉。这种炉型适合于小直径薄壁精密钢管, 小时产量约为0.3-1.0吨, 处理钢管长度可达40米, 也能够处理成卷的毛细管。 2
( 3) 马弗式光亮热处理炉。钢管装在连续的把架上, 在马弗管 内运行加热, 能以较低的成本处理优质小直径薄壁钢管, 小时产量 约在0.3吨以上。 不锈钢焊管工艺技术——氩弧焊 不锈钢焊管要求熔深焊透, 不含氧化物夹杂, 热影响区尽可能小, 钨极惰性气体保护的氩弧焊具有较好的适应性, 焊接质量高、 焊透性能好, 其产品在化工、核工业和食品等工业中得到广泛应用。 焊接速度不高是氩弧焊的不足之处, 为提高焊接速度, 国外研 究开发了多种方法。其中由单电极单焊炬发展采用多电极多焊炬 的焊接方法在生产中应用。70年代德国首先采用多焊炬沿焊缝方向直线排列, 形成长形热流分布, 明显提高焊速。一般采用三电极 焊炬的氩弧焊, 焊接钢管壁厚S≥2mm, 焊接速度比单焊炬提高3-4倍, 焊接质量也得以改进。氩弧焊与等离子焊组合能够焊接更大壁厚的钢管, 另外, 在氩气中5-10%的氢气, 再采用高频脉冲焊接电源, 也可提高焊接速度。 多焊炬氩弧焊适用于奥氏体和铁素体不锈钢管的焊接。 不锈钢焊管工艺技术——高频焊 3