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摘要：压力容器的焊接是压力容器制造、安装、使用、维护的重要组成部分，优良的焊接质量是保证压力容器设备安全和常周期运行的关键。本文阐述了压力容器异种钢在焊接过程中出现的常见缺陷及产生原因，并从合理选材、设计合理的焊接结构、合理的焊接工艺等方面进行提出了控制异种钢焊接缺陷的措施。
关键词：压力容器异种钢焊接缺陷
1前言
随着石油化工技术的发展，其生产装置大型化、高科技化以及石油炼制和处理生产原料的劣质化，采用单种金属材料已经不能满足使用的要求，因此，在工程中根据结构和部件对材料使用性能的不同要求，采用异种钢材料以满足不同工作条件对材质的不同要求，同时合理降低贵重金属的使用量，从而降低成本和简化制造工艺，充分发挥不同材料各自的性能优势。
2异种钢焊接接头的分类及特点
异种钢焊接属于异种金属材料焊接的范畴，是指各种母材的物理性能和金属组织各不相同的 钢材之间的焊接。
2．1异种钢焊接街头的分类
对于异种钢焊接接头根据其实际组合又可分为两种情况，第一类为同类异种钢组成的接头， 这类接头的两侧母材虽然化学成分不同，但都属于铁素体类钢或都属于奥氏体类钢；第二类接头 为异类异种钢组成，即接头两侧的母材不属于同一类钢，例如一侧为铁素体类钢，另一侧为奥氏 体类钢(如奥氏体不锈钢)。对于母材都属于铁素体类钢，其焊缝采用奥氏体不锈钢焊条或镍基焊 条焊接的接头，也属于第二类接头。
2．2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：
2．2．1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。
2．2．2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。
2．2．3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。
2．2．4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。
3异种钢焊接常见缺陷及原因分析
异种钢在焊接过程中的焊接缺陷类型是多种多样的，在压力容器加工焊接中经常遇到的焊接 缺陷按其在焊接接头中所处的位置和表现形式的不同，焊接缺陷分为两类。
3．1外观缺陷
用肉眼或简单的方法便可以从外部检查出来的缺陷，如：焊缝尺寸不符合要求、咬边、弧 坑、焊穿、焊瘤、严重飞溅、电弧擦伤、塌腰、表面裂纹、表面气孔电弧擦伤等。
3．2内部缺陷
只能通过破坏性检查或无损探伤的方法来发现，如：内部裂纹，内部气孔，夹渣，未焊透， 未熔合，偏析，白点，以及接头的组织和性能不符合要求等。在实际焊接过程中人们往往重视工艺性缺陷(裂纹、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透)，而忽视焊件尺寸不符合要求、焊接接头的使用性能和焊接接头的化学成分不符合要求的缺陷，从而给压力容器设备留下无法弥补的隐患。
3．3异种钢焊接常见缺陷及原因分析
焊接引起的焊件尺寸不符合要求，如焊件尺寸长度(或宽度)缩短、焊件平面度达不到要求， 这主要是由于焊缝收缩引起的焊接变形导致，此类缺陷往往无法修复合格而导致焊件报废。
焊接接头的性能和化学成分只有通过产品焊 接试件的检验或在产品上进行非破坏性检查才能取得结果。
4预防和控制措施
由于异种钢接头两侧的母材无论从化学成分上还是物理、化学性能上都存在着差异，既有不 同母材之间和母材与填充金属之间相互作用的不同带来冶金上的困难，又有因物理性能上存在差 异造成焊接工艺上的困难。因此，焊接时要比同 钢种自身之间的焊接要复杂得多。在压力容器中对异种钢焊接的要求：①两钢种连接的焊缝应该是成形良好，无裂纹、未熔合等缺陷；②异种钢焊接接头性能，通常做不到也不要求是两钢种的平均值，但焊接接头的力学性能不应低于两钢种中的较低者，其它性能(如耐腐蚀性)也不应低于两钢种中的较低者；③异种钢的焊缝是由焊丝金属加上两母材钢种三者熔合而成。
4．1合理选材
正确地选用焊材是焊接异种钢的关键，焊接接头的质量和使用性能与所选用的焊材密切相 关。按照母材的成分、性能、接头形式和使用要求等来正确选用焊材。其焊材选用的基本原则有 以下几点：
4．1．1在焊接接头不产生裂纹等缺陷的前提下，若焊缝金属的强度和塑性不能兼顾时，则应选用塑性和韧性较好的焊材。由于焊缝和熔合区的化学成分和金相组织的不均匀性，可能引起结合性能差和使用性能低。选择焊材时，首先考虑的是结合性能，其次才考虑使用性能。当焊缝金属的强度和塑性不能相互兼顾时，应选用塑性好的焊材。
4．1．2焊缝金属性能只需要符合两种母材中的一种，即可认为满足使用技术要求。一般 情况下，选用焊材使焊缝金属的力学性能及其他性能不低于母材中性能较低一侧的指标， 即认为满足了技术要求。但在某些情况下还应从焊接工艺性能(如抗裂性等)方面来考虑。
4．1．3结构钢的异种钢号焊接时，对相同强度等级的结构钢焊条，一般应选用抗裂性能好的低 氢焊条。对于金相组织差别比较大的异种钢接头，如珠光体一奥氏体异种钢接头，则必须充分 考虑填充金属受到稀释后焊接接头性能仍然得到 保障。
4．1．4在满足性能要求的条件下，选用工艺性能好、价低、易得的焊材。
4．1．5对于异类异种钢接头，一般均选用高铬镍奥氏体不锈钢焊条或镍基合金焊条。对于工 作条件苛刻的重要接头，优先选用镍基合金焊条，其价格较贵，但可以减少或避免碳迁移，且 其焊缝金属的线膨胀系数介于铁素体钢和奥氏体钢之间，对接头的组织及力学性能都有好处。
4．2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。
4．3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。
4．4正确执行焊接工艺规程
焊接工艺规程是制造焊件所有相关的加工和实践要求的细则文件，可保证由熟练焊工或操作 工操作时的质量再现性；是焊接工艺人员依据评定合格的焊接工艺，针对具体的产品焊缝，运用 焊接实践知识和理论知识编制而成的，焊工必须严格执行焊接工艺规程，从而确保压力容器的焊 接质量。
5结语
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。
参考文献：
[1]陈祝年．焊接工程师手册．北京．机械工业出版社．2002． 『21 NB，r47015—20ll《压力容器焊接规程》．