摘要：电厂设备中非常重要的设备便是压力容器，其能够在高温、高压的环境中得以更好应用，对于促进电力设备的进步具有重要推动作用。而异种钢焊接过程中存在的各种焊接缺陷，对其进行预防和解决就显得尤为重要。异种钢焊接时必须合理选择焊材和工艺，严格控制焊接缺陷及焊缝稀释率，以保证接头的各种性能指标。
关键词：压力容器；异种钢；焊接缺陷
1.异种钢焊接接头的特点
异种钢焊接接头的焊缝和熔合区，由于合金元素被稀释及碳的迁移等原因存在一个过渡区，过渡区中不但化学成分、金相组织不均匀，而且物理性能、力学性能等通常也有很大差异，异种钢焊接时存在以下焊接特点。
1.1化学成分的不均匀性
异种钢焊接接头各区域化学成分的不均匀程度，不仅取决于母材和填充材料各自的原始成分，同时也随焊接工艺的不同而改变。
1.2 组织的不均匀性
组织不均匀性取决于母材和填充材料的化学成分，同时与焊接方法、焊道层次、焊接工艺以及焊后热处理过程有关。
1.3性能的不均匀性
各区域化学成分的差异造成了焊接接头的不均匀，焊接接头各区域的强度、硬度、塑性和韧性等力学性能以及物理化学性能都有很大的差别。
1.4应力场分布不均匀
异种金属焊接接头中焊接残余应力分布不均匀，这是由于焊接接头各部位塑性和材料热导性差异造成的。
2.压力容器常见的焊接缺陷及原因
2.1 尺寸不合理
外形高低不平、焊波宽度不一及角焊缝单边或下陷量过大等称为焊缝尺寸不合理，产生的原因包括：坡口角度不当或装配间隙不均匀；熔渣的熔点和粘度高低参数不合适；焊接电流过大或过小，焊速不均，焊条角度不当等。
2.2焊缝余高过高
当出现焊缝的余高过高问题时，分析其原因大部分都是因为焊工的习惯性行为引起的。在焊缝过高的情况下，容易导致应力过于集中，从而容易出现过早的坏损；角焊缝出现单边以及下陷等问题过大，主要的问题原因就在于坡口存在的不规则问题以及焊接缝隙的不均匀问题等，同时，焊条与工件之间也存在明显的夹角不合适问题，焊接参数与实际的焊接工艺要求不吻合等。
2.3未焊透
母材或母材与熔敷金属之间存在局部未融合，它对应力集中及疲劳强度等性能影响较大。其产生原因包括：坡口角度小，钝边大，间隙小；焊条角度不正确；焊件上有锈未清除干净；电流过小、电压过低、焊速过快、电弧过长，有磁偏吹等。
2.4咬边
当出现焊接咬边时，大部分的原因在于电弧的实际热量过高，焊条的运行速度过快，同时实际的焊接角度存在问题导致的，例如存在焊接电流过大，在电弧焊接缝隙边缘部分进行融化过后没有得到一定的熔敷的金属进行补充，由此所导致留下一定的缺口。
3.压力容器异种钢焊接常见缺陷预防措施
3.1合理选材
压力容器异种钢焊材的选择是进行焊接的关键所在，焊接接头的质量及使用性能都是和焊材有着重要的关系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆本着合理、科学、有效的选材原则，在选用上应遵守以下几部分：碳钢与低合金钢焊接时，一般要求焊缝金属或接头强度不低于两种被焊金属的最低强度，选用焊条的熔敷金属强度不低于较低侧母材强度，同时焊缝金属的塑性和冲击韧性应低于强度较高而塑性较差侧母材的性能。因此，可按两者之中强度较低的焊材选用。同时为了防止焊接裂纹，应按强度高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺，包括焊接规范、预热温度及焊后热处理等；低合金钢与奥氏体不锈钢焊接，应按照熔敷金属化学成分限定值来选用焊条，一般选用铬镍含量高、塑性、抗裂性好的奥氏体钢焊条，按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺及规范；不锈复合板焊接应按基层、过渡层、复层要求选用不同种焊条。对基层（碳钢或低合金钢）焊接，选用相应的结构钢焊条；复层应选用相应的奥氏体钢焊条；过渡层必须考虑基层材料稀释作用，选用铬镍含量高、塑性和抗裂性好的奥氏体钢焊条。
3.2设计合理的坡口形式
异种钢焊接时制备的坡口应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率，焊接形式尽量采用对接焊缝，全焊透，不留尖角、缝隙。两种不同钢组织的异种钢焊接时，希望焊缝金属中有比较多的焊材熔入量，这样焊缝的性能主要取决于焊材，容易得到良好的焊接接头。即异种钢焊接要求较小的熔合比。增大坡口可以增加焊丝熔入焊缝的量，有利于减小熔合比。对于两种钢组织较接近的异种钢焊接时，则不宜采用大坡口和小熔合比。一般尽可能采用X形坡口双面焊，先焊基层，再焊过渡层，最后焊复层。以保证焊接接头具有较好的耐腐蚀性。同时考虑过渡层的焊接特点，尽量减少复层一侧的焊接工作量。无论复层位于内侧或外侧，均先焊接基层。复层位于内侧时，在焊复层以前应从内侧对基层焊根进行清根。焊复层时，先焊过渡层，再焊复层。当复层金属的熔化温度高于基层钢的熔化温度，而且两种金属在冶金上不相容时，复层金属必须采用衬垫以保持复层的完整性。在基层焊完后，用角焊缝将衬垫与复层焊接起来。
3.3焊接材料控制
在进行焊接材料选择和控制的过程中，应该采用有生产质量证明同时有生产厂家鉴定书的焊料，焊接材料在各个方面的质量都必须要求符合国家和政府的相关管理规定，焊条的化学成分与焊体的实际成分都必须符合实际的国家相关规定的要求，所以应该以不同强度等级的焊体材料为基准，同时在部分较为特殊的情况下选择低强度的焊接应用材料，在固定焊接的固定焊接板的第一道焊接处理位置，选择强度较高的焊接材料，所以焊接操作处理人员需要按照相关的焊接管理规定进行焊接处理。
3.4选择合理的焊接工艺参数
焊接工艺参数对熔合比有着直接的影响，大线能量焊接也即单位长度焊缝吸收电弧的热量多，母材被熔化的量多，即熔合比大。异种钢焊接要求熔合比小，则要用小线能量焊接，通常用小电流、高焊速、多层多道焊。异种钢焊接的预热温度应按焊接性差的选定，焊接性差的钢，需要预热来防止产生冷裂纹。一种钢焊接不需要预热，另一种钢焊接需要预热，两种钢焊接在一起，则应采取预热措施。例珠光体耐热钢（要预热）和低碳钢（不要预热）焊在一起，则应按珠光体耐热钢来选择预热温度。一种钢预热温度高，另一种钢预热温度低，两种钢焊在一起，应选择预热温度高的作为预热规范，即异种钢焊接的预热温度应按焊接性差的选定。
3.5 正确执行焊接工艺规程
压力容器异种钢焊接工艺规程是进行焊件加工和实践要求的参考文件，可确保由熟练焊工进行质量再现，也是焊接工艺人员对产品进行质量检查的参考标准。对于一些产品的具体焊缝，必须应用理论实践专业知识设计出合理、科学的工艺规程，将工艺规程下发到焊工手中，而焊工必须严格的按照工艺规程中规定的参数进行焊接，决不能按照工作习惯进行操作，确保焊接质量。
4.结束语
异种钢焊接因为其自身的特殊性给压力容器的焊接造成了很多困难，出现焊接缺陷，给压力容器的本质安全埋下隐患，研究其缺陷产生原因，合理选择焊接材料、设计合理的焊接结构、制定合理的焊接工艺等方面进行控制异种钢焊接缺陷的产生，从根本上确保压力容器的质量。
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论文作者:张海峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/24
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