焊接材料篇(1)

1、不同的材料之间焊接为异种钢焊接，关于异种钢焊接的话，通常原则，异种金属焊接首先考虑的是目的，有的因为母材不同，使用了异种金属焊接，有的因为焊接条件限制或母材的焊接性，使用了异种金属焊接。目的不同焊接注意事项不同。如用镍基合金焊接不锈钢和低合金钢，在焊接低合金钢一侧要预热，焊接不锈钢和随后的镍基合金焊缝中就不需要预热，还要控制层间温度不要过高。

2、通俗的来讲，即不同种材质的钢材通过焊接方法熔融在一起的过程成为异种钢焊接。

3、例如：奥氏体钢和非奥氏体钢的焊接；珠光体钢和马氏体钢的焊接；珠光体钢和贝氏体刚的焊接等等。

4、异种钢焊接接头和同种钢焊接接头有本质差异，主要是熔敷金属与两侧焊接热影响区和母材存在的不均匀性。

（来源：文章屋网 ）

焊接材料篇(2)

关键词：钢材焊接性、焊接材料、两者需关注的问题。

中图分类号： TG4 文献标识码： A

一、中国钢铁工业的发展以及钢铁本身的发展

1、 铸和连铸连轧技术的使用。现在各个钢厂已使用连铸或连铸连轧，而且混合电磁搅拌，不会再出现钢板的偏析与夹层缺陷。

2、 炼钢技术的进步。铁液、复合吹炼、炉外精炼技术的应用，使钢液中的混合物质存在指数降低。

3、 高强钢的发展。现在用于船坞、大桥、钢铁房屋、容器、不同环境温度的钢等都在向“纯净、少碳、微合金化和控轧控冷”的方面发展。无论是是我国还是是世界钢铁都在向高强钢的趋势发展。

3、 过去的合金钢是以改变其中碳和元素含量再加上温度加热以制造出各种用途的钢，可以适应各种条件下的焊接。但是随着上述元素所占比例的升高，钢的强度升高，焊接性不足以适应。不同品种所遇到的焊接性状况不同。而合金结构钢内部碳及合金元素所占比例升高，更会引起接头的软化、裂缝增大。各种焊接性问题会对焊接结构安全运行产生影响。

4、 最新型微合金控轧控冷钢其中的碳含量非常低、很少添加有合金元素。采用新型技术来改变钢的强度，大大加强了钢铁的韧性。

5、 新的钢的面世也改变了焊接的发展。但也随之而来了新的焊接问题，实我们焊接方法、做工、原料等方面开发新技术，克服新困难。一直推动焊接技术不断的向更好的方面去发展。

二、钢材焊接性因钢铁改变导致的技术变化

1、 焊接裂纹。上述我们已经介绍了微合金控轧控冷钢所含有的杂质含量非常的低，所有冷裂纹出现的几率就会变小。但是因为在钢管焊接和拼装中有着很大的附加应力，尤其是在使用非常高的温度加入埋弧焊制管，因为焊缝晶粒变大，所以导致局部偏析，也容易出现结晶裂纹。

2、 热影响区的脆化。这是操作过程容易遇到的问题，一般使用的温度越高，脆化程度也会变高。脆化会遇到的问题有很多。其中粗晶区、临界粗晶热影响区、亚临界粗晶热影响区的脆化是最容易出现问题的区域、也是我们应该重点对待的区域。

三、如何减少热对脆化的影响

1、 在所含有的成分中降低碳所占的比例，严格控制杂质所占的比例。

2、 减少热在影响区所含有的晶粒变大。可以向钢铁中添加一些氮氧物质，内部转换，使得我们可以控制晶粒的成长，稳定含量。

3、 改变热区的物质。我们可以对钢中加入变质剂，提高并细化。举例对钢中加入TiO2微粒。可以改变使其不会形成晶界铁素体＋侧板条铁素体这样的部分。并且奥氏体晶内形成细小的针状铁素体可以非常明显的提高韧性。就算实用大量热输入量焊接也不会出现脆化。

4、 实用合适的焊接参数。有一些钢对于热非常敏锐，在焊接的同时改变焊接参数，降低热量触碰的时间，使其晶粒不会长大；从而得到韧化且强壮的组织。

四、新型钢铁材料的焊接性

因为新的钢铁材料晶粒非常的细致，在焊接的同时需要面对的情况是焊缝的强韧、在热影响区晶粒长大等问题。

金属的强韧化。焊缝金属是通过合金化控制焊缝的组织从而实现强韧化。对400MPa级钢，只要改变焊缝组织就可以使得针状铁素体出现，便可以得到强韧性。对于800MPa级以上的钢，焊缝金属、母材的等配对非常的困难。但是现在，中国与韩国研究的与800MPa级以上的钢匹配的焊接材料，是无预热超低碳贝氏体焊接材料。

热影响区的晶粒长大趋势。因为超细晶粒钢的存在，焊接的时候会出现晶粒长大趋势。不但会出现HAZ的脆化，并且还会影响HAZ的软化。要改变这个情况，要使用激光焊、超窄间隙GMA焊、脉冲MAG焊等低热量的焊接方法。

五、钢铁工业的进步对于焊接材料产业的影响以及改变

我国工业化的快速进步和钢铁工业的迅猛发展，我国焊接材料产量速度不断上升，而且与钢材的消费量的增加形成的正比例上升。现在我国焊接材料产量可以占到全球焊接产量的40％，数量上是世界第一的焊材消费大国，但焊材技术并不是在强国之列。

焊材在发展中的问题有很多。随着焊接产量进一步的增加，焊接的结构也面临着进一步调整的情况。最近随着钢材的需求的日益增高，焊接材料消费需求不断的增加，伴随我国钢结构用钢量的上升，焊接材料的需求将会越来愈高。焊接技术向高效化、自动化和高质量化方向是我们发展的目标，因而使得焊材结构得以改变。这其中焊条比例将下降，焊丝比例将提高。

焊材质量的提高。中国不但是钢材产量和钢材消费大国，并且是世界上头号焊材产量与焊材消费大国。但低端焊材偏多，高端焊材还需需要从国外进口。所以，我国的焊材需要根据自身的情况来指定自身的方针，不但要对结构进行改变，还要改变产品的质量问题，去迎合需求，改变我们的产品在世界上的影响力和竞争力。例如：焊条、丝都应随着新型钢的出产进行配套研发、药芯焊丝应向宽电流、无杂质、低飞溅、快速焊发展、气保护实芯焊丝应向低飞溅、高状态、多样式发展。

微合金控轧钢焊接材料的开发。钢铁冶金技术的进步使低合金高强钢实现了高强度，这就要求与之匹配的焊接材料也必须有相应的强度。因为焊缝金属无法采用控轧控冷措施实现，也无法实现钢材轧制时的强度。所以现在用的焊接工艺与焊接材料不能用于低碳微合金化控轧钢，于是便要对焊接材料及工艺进行改变。根据资料显示，可以在微合金化细晶钢与新一代钢种的新型焊接材料中使用的是高洁度的针状铁素体与超低碳贝氏体的焊接材料。这样的焊接材料有非常好的韧性，所以，焊缝能够在很宽裕的热输入范畴内保证有着非常高的韧性。而且，因为上述技术使用了低碳，所以裂纹出现的可能性大大降低，可以说是不会因为焊接的问题而产生裂纹。

新型焊接材料发展的方向。因为我国工业化前进脚步的快速迈进以及新钢种材料源源不断的开发利用，所以对焊接材料提出了更高的要求，在提升现在我国焊材品质的同时，不断研究更多新型焊材的种类，以适应国家现代化建设的要求。

参考文献：

焊接材料篇(3)

关键词：铝合金 实践试验 焊接工艺

中国分类号：671.8 文献标识码：A

Abstract： Both of TIG and MIG welding methods are always used for thick aluminum alloy steel materials. The practice technique and welding procedure of TIG is simple and the welding quality is stable， but the efficiency is very slow. The practice technique of MIG is very complex and hard， the porosity always comes out in the seams. Deposited metal may be incomplete fusion with base metal and the quality is out of control. These are main difficulties on the thick aluminum alloy steel materials， but the efficiency of MIG is more than 10 times of TIG. This paper analyzes and tests the welding ability， welding procedure and practice technique of MIG for the aluminum alloy steel materials， and puts forward the feasible treatment scheme to resolve the main difficulties.

Key words： Aluminum alloy steels； Practical testing； Welding technique

1 前言

进行铝合金材料MIG焊接工艺试验研究，一是为推动焊接操作技术的改进发展，促使新工艺、新技术的高效生产率得以体现，特别是焊接中厚板的工件，采用MIG焊接方法比TIG焊接方法具有非常明显的优势。二是为今后公司承接海工产品、化学品船、LPG、LNG等船舶的建造积累经验和作技术储备。

2 研究试验目的

（ 1 ） 通过实践试验，探讨铝合金MIG焊接容易产生气孔和难熔合的问题，如何改进焊接工艺技术，并制定工艺措施，将产生气孔和难熔合的机率降低到许可范围内，确保焊接质量的稳定性；

（2）了解铝合金材料在新工艺、新技术中的使用性能，焊接工艺技术；

（3）制定正确合理的焊接工艺和操作方法，编制适用生产的工艺规程和技术参数。

3 实践试验

3.1 材料性能

铝合金具有良好的耐蚀性，较高的比强度、导电性、导热性及塑性。性能随其纯度的变化而变化，纯度越高，强度越低，塑性越高；另一特点是，随着温度的升高，抗拉强度降低，反之则抗拉强度增高。

3.2 工件清洁

铝合金材料焊前工件和焊材经过清理后，应及时施焊，如果存放时间较长，就会新生氧化膜。从清理到焊缝焊完一般在4小时内完成。正常情况下清理工作采用酒精、丙酮等有机溶剂擦拭母材表面附属油污，然后用不锈钢丝砂轮或专用刮刀去除坡口及两侧20 mm范围内的氧化膜，露出金属光泽。不能采用普通砂轮片、钢丝轮、砂纸等作为清理工具，防止在打磨清理中砂粒或其它杂质被压入母材内，而焊接时产生焊接缺陷。尽量不采用机械清理方法，因其对氧化膜的去除不易彻底。

采用多层多道焊接时，焊道层间要清洁干净，不允许残留任何杂质。必要时，还要采用刨焊根刀片对焊缝表面进行刨磨，深度为0.5～1 mm。

3.3 操作方法

TIG和MIG两种焊接方法，都同属惰性气体保护电弧焊，而高纯氩气是两种铝合金材料焊接方法最常用的保护气体，与其它气体相比，具有引弧容易、电弧电压稳定、保护效果好、导热系数小的特点，最重要是具有良好的阴极破碎作用，对铝合金表面难熔合高熔点的氧化膜十分关键。

TIG焊的电极是不熔化的，不存在熔敷金属的过渡问题；MIG焊的电极是熔化的，因此存在熔敷金属的过渡问题。

如果焊接中厚度以上的板材，必要时用加温烘干枪对焊缝进行焊前加温，温度不超过150 ℃。因焊接时起始端温度相差大太，加上母材导热性强，焊缝冷却速度过快，导致不熔于焊缝金属的杂质难于溢出表面，形成焊接缺陷。

3.4 焊接缺陷

（1）气孔是铝合金材料在焊接过程中最易产生的缺陷，当板材厚度小于6 mm时，气孔较易控制；焊接中厚度或以上板材时，产生气孔的因素就比较复杂和不易撑控，除自然环境条件和工艺因素的影响外，氢是产生气孔的主要因素。氢的来源主要是弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分、母材表面氧化膜的吸附水分。因其液体熔池在高温下很容易吸收大量气体，在液态凝固时，溶解度急剧下降，焊后冷却凝固较快，气体析出过程较慢，而聚集在焊缝中形成气孔。

（2） 在焊缝雾化区和起弧端产生较多不规则分布的黑素污物，和在焊缝层道间存有大量污渣和氧化物，说明气体保护效果差，焊接电弧受到干扰，导致熔敷金属过渡和弧长不稳定，造成焊缝成型不良，雾化区变窄，也是产生气孔的原因之一。

（3） 采用单面焊双面成形焊接工艺，在无保护工装情况下焊接，焊缝缺陷比较明显。由于受焊接热的影响，焊接接头易软化，高温时的强度和塑性又低，焊接过程中大量的热能被迅速传导到基体金属内部，使基体金属近缝区的力学性能下降，不能支撑基体面层的液体金属，而使受压母材在软化状态时下陷，成形不良焊缝。

4 工艺措施

铝合金材料在焊接过程中易发生各种焊接缺陷，因其材料特性和焊接工艺措施比较复杂，焊接时应采用如下措施：

（1）母材与焊接材料的匹配选择要正确；

（2）制定材料的清洁和保护工艺措施；

（3）确保焊接气体的纯度和输送密封性；

（4）使用专用清洁工具，焊缝须连续焊接，尽量在短时间内施焊完毕；

（5）在湿度>80%时，不适宜焊接，和焊接中厚度以上板材时，要用加温烘干枪烘干；

（6）对焊缝两侧进行加温烘干，温度不宜超过150 ℃；

（7）严控焊接速度、焊层厚度，焊具角度和焊丝干伸长度及层间温度等工艺；

（8）严控氢的含量和来源（焊丝、焊条、熔剂、气体、母材氧化膜、作业环境）；

（9）薄板焊接时，选用的工装夹具要合适，尽量采用平焊；

（10）TIG焊时，选用大电流高速焊。MIG焊时，选用大电流和较慢焊接速度，延长熔池存在时间，可有效防止气孔产生；

（11）严格执行制定的焊接工艺流程，尽量采用热能量集中，功率大的焊接方法；

（12）MIG焊时，采用喷射过渡焊接，电弧电压要偏低，使熔滴处于喷射过渡中的喷滴过渡，将弧长控制在喷射与短路过渡之间，这种熔滴过渡形式的焊缝成形美观，焊接过程稳定，不利于气孔的产生。

焊接试验参数见表1 。

5 实践试验效果

通过各种实践试验和分析研究，基本确定焊接工艺参数和操作技术规程，并不断改进调整。试验焊缝经无损探测和力学破坏性检验，结果表明，焊接气孔数大幅下降，控制在标准范围内，焊缝熔合区的焊接质量明显提高。焊缝两侧黑素污物少并远离熔合区，说明雾化区的气体保护效果好，焊接电弧不受干扰，保证了焊接效果和内在质量，且焊缝外形美观和焊接质量稳定。

试件经ABS（AWS）标准检测试验，各项数据值均符合要求。

参考文献

焊接材料篇(4)

【关键词】铝/铜；异种材料焊接；研究现状

一、铝/铜熔化焊

在铝/铜异种材料焊接类型中，铝/铜熔化焊是目前应用较为常见的一种，主要包括MIG焊、TIG焊、埋弧焊、激光焊气焊以及电子束焊等方法。由于铜和铝的熔点相差较大，在其熔化焊过程中，通常难以将其焊接在一起，因为经常会出现铝熔化了而铜还处于固态，从而不同程度地加大了焊接难度。此外，由于Al极容易被氧化，生成致密的氧化层，阻碍了铜和铝的进一步反应，加上Al氧化膜中含有一定量的吸附水和结晶水，容易在焊缝中产生气孔等缺陷。因此，在采用铝/铜熔化焊时，焊接过程极易产生脆性的CuAl3相，从而降低了焊缝之间的粘合度，这就需要相关人员在焊接时，必须充分考虑焊接方法和工艺以及铝与铜在熔点等物理性能上的差异，通过控制焊接温度与焊接时间来控制焊缝金属中铜的含量，并防止铝、铜氧化，以降低形成金属间化合物对接头强度和塑性的影响。

二、铝/铜摩擦焊

一般情况下，摩擦焊可以根据焊接温度分为低温摩擦焊和高温摩擦焊这两种类型。低温摩擦焊的加热温度在460～480℃范围内，才温度低于铝/铜共晶温度548℃，从而不仅能够有效地防止脆性金属间化合物的生成，还能够保障焊接过程中接口处的塑性达标；而高温摩擦焊的焊接温度可达到660℃，接近Al的熔点，焊接速度明显加快，然而，由于温度高，在焊接时必须采取封闭加压方式措施来防止铝接头处产生变形流失以及铜和铝铜件受压失稳，同时，在此温度阶段有利于脆性Al，Cu间化合物和氧化物的生成，应施加顶锻压力挤出脆性物质，确保焊接质量。对于尺寸较大、薄壁且承受一定载荷的铝/铜焊接件焊接时，难以保证尺寸精度，因为铝的刚性差、强度低，并且在焊接过程中容易发生扭折、变形甚至断裂等。

三、铝/铜压焊

由于铜与铝都属于面心立方结构的金属，具有良好的塑性和延展性，因此，采用压焊方法来进行铝/铜异种材料的焊接可得到质量优异的铝/铜接头。同时，压焊过程中由于采用铜-铝过渡接头，可避开铜与铝熔焊存在的问题，将异种金属的焊接转变为铜与铜、铝与铝之间的同种金属焊接。压焊工艺简单，易于操作，能够得到质量良好的焊接接头，比熔焊更具优势。压焊主要包括冷压焊和热压这两种，其中冷压焊是在室温下进行的，而热压焊是在高于室温100～300℃的温度范围内进行的。采用冷压焊方法焊接时，在压力作用下将Al表面的氧化物或其他污染物破碎并排除，铝与铜的结合面不产生与熔化和凝固相关的焊接缺陷，也不发生熔化。采用热压焊时，一般在焊前不要求对接头处进行清洁，同时要求焊接加热温度低于铝/铜的共晶点，铝、铜母材不熔化，在压力和温度的作用下，接头中形成Al-Cu机械混合带，增大压力改善微观组织，可细化化合物，提高接头强度。

四、铝/铜钎焊

由于铝/铜钎焊具有变形小、周期短操作方便、设备简单、生产成本低及加热温度低等特点，决定了其成为未来铝/铜异种材料焊接技术的研究热点。同时，由于铝/铜焊难以去除铝氧化膜必须使用腐蚀性焊剂，钎焊助焊剂残留物吸湿后形成的电解质，形成了强烈的腐蚀性，铝/铜电极之间的电位差大，容易造成腐蚀。此外，CuAl2的电极电位高于铝的电极电位，容易发生晶间腐蚀，铝、铜原子的扩散，易脆易熔铝低，析出的CuAl2熔点在关节共晶的形成，导致接头强度较低。为了阻止铝、铜原子直接接触形成脆性化合物，同时，为了避免强腐蚀性磁通必须在铝表面涂有一层金属，铜钎焊引起的腐蚀问题，因此，腐蚀性或无腐蚀性的焊剂可用于改善关节的强度和耐腐蚀性。此外，对于镀层金属可供选择的有Mo、Ti、Ni等，铝/铜钎焊主要涉及到电阻钎焊、直接钎焊、扩散钎焊、超声波钎焊等方法。

综上所述，目前，铝/铜异种材料焊接技术尚处于发展阶段，各方面性能有待进行更深层次的探讨，接头质量有待于进一步提高。由于这种技术还不能同时满足高抗腐蚀性、高强度、低成本和工艺简捷等要求，因此现有铝铜的压力焊、熔化焊和钎焊等工艺还有待于进步完善。在进行铝/铜异种材料焊接时，必须综合采用如扩散焊、摩擦焊及冷压焊等焊接方法，切实地提高焊接接头的质量，以便更好地满足当今工业发展需求。

参 考 文 献

[1]陈延辉，汪宁，王生希．电器开关行业中铝铜焊接研究的可行性分析[J]．电气制造．2008（8）

[2]潘雄．到2020年我国有9种矿产资源严重短缺[J]．功能材料信息．2008（2）

焊接材料篇(5)

1.1 深水用管线钢的概况与发展趋势

海底管道在国外发展很快，自1954年美国在墨西哥湾覆设世界第一条海底管道以来，北海、黑海、地中海、巴西等海洋油气田被相继发现和开发，全世界海底管道工程得到蓬勃发展。目前世界最长的海底管道是挪威至英国的朗格勒得北海管道，总长度1 200 km，管径1 016 mm，壁厚34.1 mm，材质X70，最大工作压力25 MPa，最大水深1 000 m。目前世界最深海底管道是美国墨西哥湾东部湾的独立管道，水深为2 454 m，其管径为610 mm，壁厚34.3 mm，材质X65，最大工作压力25 MPa。目前世界深水管道的典型水深为2 500 m，正面临3 000 m及以上深度的挑战。

中国拥有300万平方千米的海洋面积，油气资源储量丰富，仅南海海域探明的油气储量达到220亿桶当量，是墨西哥湾的两倍。政府开始加大海洋油气资源的开发力度，在“十二五”发展纲要中，明确提出要重点扶持海洋装备制造产业，并出台了一系列扶持政策。与此相适应的南海荔湾3-1项目已于2009年启动，预计2014年竣工投产，总投资规模100亿美元。该气田水深为1 410 m（最深），海底管道分深水和浅水两段，钢管均已完成供货任务，其中浅水段265 km由珠江钢管有限公司和国内其他两家管厂共同完成供货，而深水段150 km由珠江钢管公司独家完成供货，这也是国内制管企业第一次提供1 500 m深海用海底管线。深海段管径为559 mm，壁厚22～27 mm（弯管用母管壁厚31.8 mm），材质X65，最大工作压力29.4 MPa，年运行时间350天，使用年限50年。

1.2 深海管线钢管的特点

海底管道与陆地管道有很大差异，海底管道除了考虑管道正常运行中承受的工作载荷外，还需考虑管道铺设过程中承受的拉伸屈曲应力和铺设完成后的残余应力，以及运行过程中环境载荷对管道的影响，如外水压力、风、海浪、暗流、地震等对管道造成的平移和振动。为满足应变设计需求，使钢管获得最大的临界应变屈曲能力，要求钢管具有足够小的D/t（即径厚比），因此小直径和大壁厚是深海管线钢管的主要特点。海水深度与管径的关系如表1所示。由表1可以看出，随水深的增加，要求的径厚比减小。

为适应海底管道的安装要求和服役条件，海底管线在成分设计和性能方面要求更为严格。主要特点有：①具有高的形变强化指数和均匀延伸率；②低的屈强比；③优良的纵向拉伸性能；④低的铸坯中心偏析，良好的厚度方向性能，低的断口分离和层状撕裂的几率；⑤优异的夏比冲击、落锤撕裂和CTOD性能；⑥优异的 焊接性；⑦严格的尺寸偏差和精度控制。为保证钢管具有上述性能，其化学成分设计特点是：低的碳含量、低的碳当量、低的硫磷含量，其轧制工艺为TMCP。荔湾3-1项目国产钢板的典型化学成分如表2所示，力学性能如表3所示。

从化学成分和力学性能结果看，国产钢板钢质纯净，性能优良，断裂韧性优异，完全可满足深海管线的使用性能。

1.3 深海X65钢管的焊接材料及其焊接

深海管线在前期的试制过程中，采用国内现有的焊接材料有针对性地进行了大量的焊接X65厚壁板的试验研究，结果不能令人满意。表现在：①焊缝中心熔合线的夏比冲击吸收能量偏低，甚至不能够满足标准要求，更不能满足应大于标准规定的二倍的内控标准；②现有焊接材料强度偏低，焊接接头的横向拉伸试验断在焊缝的情况时有发生，不符合标准的要求。因此有必要开发一种性能更高、更稳定的新型焊丝，绝对保证焊缝接头具有足够的低温冲击韧性和断裂韧性以及足够的焊缝抗拉强度，为此珠江钢管与猴王焊材进行了共同开发，并取得成功。

南海荔湾深海钢管的焊接要求如下：

（1）焊接接头的低温韧性：试验温度为-20 ℃，试样尺寸为10 mm×10 mm×55 mm时，焊缝中心、FL，FL+2，FL+5的单个最小值≥38 J，平均值≥45 J。内控标准加倍，即：最小值≥80 J，平均值≥90 J。

（2）焊缝的低温断裂韧性：试验温度为-10 ℃时，CTOD值≥0.2 mm。

（3）焊接接头横向抗拉强度：Rm ≥535 MPa，且不允许断在焊缝中心，即要求焊缝的抗拉强度必须大于母材的抗拉强度。从前面数据看出，X65母材的抗拉强度一般在600～620 MPa，为保证接头断于母材，焊材熔敷金属的抗拉强度应在630～660 MPa之间（即匹配系数为1.05～1.10为佳）。

1.3.1 焊丝成分设计思路

目前在制管行业主要使用二种合金化思路的高强高韧性焊丝，效果都比较好，已应用了10多年。一种是以H08C为代表的Mn-Mo-Ti-B合金化方式，另一种则是以H08D为代表的Mn-Ni-Ti-B合金化方式，这二种焊丝各有千秋，就熔敷金属性能而言，H08C的强度更强，H08D的韧性则更高。新型焊丝成分设计立足于二者的优点，将采用Mn-Mo-Ni-Ti-B的新合金成分体系，适当提高Mn，Mo含量以提高抗拉强度，添加适量Ni元素以提高焊缝韧性，降低P，S含量，以稳定焊缝力学性能和改善焊缝的抗裂性能。其合金化元素作用如下：

（1）C：C含量对焊缝的强韧塑性及其组织均有较大的影响，不宜过高或过低。C含量过高，将会使焊缝的韧性和塑性迅速下降，甚至引起焊缝开裂，C含量过低，将影响焊缝强度，一般含量在0.04%～0.10%。

（2）Si：加入一定的Si可以使焊缝金属镇静，加快熔池金属的脱氧过程，保证焊缝的致密性，同时也可提高焊缝的强度。但过量的Si含量，容易形成硅酸盐夹杂，还易出现硅裂。

（3）Mn：焊缝强韧化的有效元素。Mn可以细化晶粒，提高焊缝的低温冲击韧性，并有脱氧脱硫作用；另由于降碳会引起强度下降，所以加入Mn的同时会弥补所失去的强度。

（4）Mo： 焊缝中含有一定量的Mo元素有利于提高焊缝中针状铁素体的含量，减少先共析铁素体，并有细化铁素体晶粒的作用，提高焊缝的强韧性。

（5）Ni：有助于提高焊缝金属的韧性，降低韧脆转变温度。此外，Ni还能有效地阻止Cu的热脆性引起的网裂，并能有显著提高钢和焊缝的耐腐蚀性能。

（6）Ti：焊接时Ti可与N和O结合形成TiN或TiO质点作为晶核，在焊接加热过程中阻止奥氏体晶粒的长大而细化焊缝奥氏体晶粒，同时又可在焊接冷却过程中作为相变核心，形成晶内形核的针状铁素体，使焊缝的韧性提高。但若Ti过量，形成大量的TiC和TiN质点，将使韧性降低。

（7）B：加入微量的B，可明显降低奥氏体晶界的界面能，抑制铁素体从奥氏体晶界上形核，避免不利的魏氏铁素体或网状先共析铁素体形成，因而可使焊缝最大限度地获得韧性较高的晶内针状铁素体组织，提高焊缝的韧性。

（8）S，P：焊缝中的主要有害元素，显著降低焊缝金属的低温冲击韧性和塑性，这也是焊缝性能波动的重要原因。为了消除S对焊缝的热脆和P对焊缝冷脆作用，焊丝钢冶炼时应尽量降低S，P的含量，焊缝中S的含量应低于0.003%，P的含量应低于0.012%。

1.3.2 焊缝熔敷金属性能

熔敷金属试验按GB/T12470—2003标准进行，焊丝牌号为MK65HGX-III，匹配的焊剂为SJ102G的氟碱性焊剂。检验结果见表4和表5。熔敷金属性能满足预期要求。

1.3.3 对接试板焊缝性能对比试验

对接采用4丝焊，第1组4根丝全部为新型焊丝，第2组前2根为新型焊丝，后2根为H08DG焊丝。对接试板均为SMYS 450F/X65深海用钢板，壁厚27 mm。试板对接性能结果如表6所示。第1组结果要优于第2组，但二组试验结果均合格，且均有加大的富余。第2组的成本优势明显，故正式生产拟选用第2组匹配。

1.3.4 埋弧焊焊丝MK65HGX-Ⅲ的应用

以埋弧焊焊丝MK65HGX-Ⅲ为主和SJ102G焊剂匹配焊接了南海荔湾项目浅海段的钢管6.5万吨。其材质为X65（武钢），管径为φ762 mm，壁厚度为28.6和30.2 mm。

以同样的焊接材料匹配焊接了南海荔湾项目深海段钢管5万吨，其材质为SMYS 450F（POSCO和南钢），管径为φ558.8 mm，管壁厚度分别为31，29，27，26，25.4，24和22.2 mm，深海段弯管250 t，其材质为SMYS 450F（南钢），管径为φ566 mm，壁厚为30.5 mm。

以上所有规格的焊接接头实物质量的低温冲击韧性均大于标准规定的二倍以上。焊缝中心的CTOD值，浅海段和深海段先后进行了15次试验，焊缝实物质量的CTOD值均满足了标准的要求，而且富余量较大。焊接接头的横向拉伸试验全部都断在母材上，试验证明埋弧焊的焊接接头具有高强度、高韧性和高塑性的性能。图1为部分钢管焊缝性能数据分布图。表7为钢管焊缝CTOD试验结果。

2 关于焊接材料标准的二点建议

2.1 关于S，P含量的问题

通过近10年的发展，中国的冶金和轧钢技术有了长足的进步，国内重点钢厂企业建立了现代化炼钢流程和现代化TMCP轧钢工艺。铁水几乎100%实现了预处理，80%实施了炉外精炼工艺，极大地提高了钢材的纯净度，匹配现代TMCP轧制工艺，实现了当代板材高强度、高韧性和良好焊接性的统一。例如：现在普通的热轧板杂质含量可控制S≤0.010%，P≤0.020%；普通低合金高强板可控制S≤0.005%，P≤0.015%；X80，X90管线钢S≤0.001 5%，P≤0.010%；抗HIC钢板S≤0.001%，P≤0.008%。然而现在的焊缝性能已经明显落后于钢板性能，焊缝性能不稳定，波动大，其主要原因之一，就是焊接材料中S，P偏高，焊接材料实物质量虽然可满足现行焊接材料标准的最低要求，但已难满足用户实际生产需要。现行的焊丝标准S，P大都≤0.030%或≤0.035%，而焊剂更离谱，S≤0.06%，P≤0.08%，作为焊接材料使用单位完全无法接受。建议新修订标准时应进行适当修正，以满足和规范国内焊接材料市场。

2.2 关于ASME牌号焊接材料的问题

现行焊接材料国家标准和国际标准接轨力度较弱，基本在国内采购不到完全符合ASME标准的国产焊丝，低合金钢焊丝表现尤为明显，总是有个别元素对不上，致使公司接国外订单时麻烦重重，评定工作量加多不少，因此建议在修订标准时适当加以考虑。

3 结束语

（1）南海1 500 m深海管线的开发成功，开创了中国制造的SAWL焊管适用于深海管线的先河，这是国内企业向深海进军的里程碑。

（2）开发高端产品，需要走联合开发的路子，例如企业与企业联合、企业与研究院（所）联合。深海管线项目的成功开发，就是一个很好的范例。

焊接材料篇(6)

【关键词】铝合金;裂纹;气孔;微观组织

0.引言

随着铝合金的焊接工艺要求的日益完善，铝合金焊接的性能也在不断的提高，所以通过对铝合金焊接缺陷的研究，逐步提高铝合金的焊接性能，从而促进生产。

1.铝合金的焊接性分析

铝及其合金具有较高的比强度，良好的耐蚀性及导电、导热性，在工业中应用广泛。本文涉及的铝是一种变形铝合金，通过加工硬化，可提高力学性能。铝的化学活泼性强，与空气接触时表面会生成一层致密的A12O3薄膜，铝及其合金较强的氧化能力也会阻碍金属之间的良好结合，给焊接带来一定的困难。铝合金熔化温度低，薄壁铝合金管焊接时更易熔化，焊缝成形困难，易产生裂纹和气孔等缺陷。

2.铝合金的焊接方法及运枪方法

铝及铝合金的焊接方法主要有MIG焊和TIG焊两种，并且这两种焊接方法能达到不同的工艺要求，之中MIG焊的运枪方法有多种，包括直线式运枪法，小圈式运枪法，直线往返式运枪法和停顿时运枪法。针对不同的工艺要求采取不同的焊接方法和运枪方法。

3.焊接过程中容易产生的缺陷

3.1气孔

经过长时间的实践结果表明，使用纯氩气做保护气体焊接的时候，通过对焊缝接头处断面的微观观察结果显示出现很多的线状气孔；而对使用混合气（He-Ar-N2）做保护气体进行焊接的时候，焊缝接头断面微观结果显示出现的单个的细小气孔甚至无气孔。

3.2裂纹

熔池金属完全凝固之后所形成的焊缝，受到拉应力时，就会表现出较好的强度和塑性，在这一阶段产生裂纹的可能性相对来说较小。因此，当温度高于或者低于它的脆性温度区时，焊缝金属都有较大的抵抗结晶裂纹的能力，具有较小的裂纹倾向。在一般情况下，杂质较少的金属（包括母材和焊接材料），由于脆性温度区间较窄，拉应力在这个区间作用的时间比较短，使得焊缝的总应变量比较小，因此焊接时产生的裂纹倾向较小。如果焊缝中杂质比较多，则脆性温度区间范围比较宽，拉伸应力在这个区间的作用时间比较长，产生裂纹的倾向较大。

4.焊接过程中缺陷的形成原因

4.1气孔的形成原因

高强铝合金用NaOH+HNO3进行表面处理会导致铝合金表面塑性变形层吸氢和形成含水合物的不规则氧化膜,这种不规则氧化膜,对焊缝结合面的任何触摸污染都可造成焊接气孔；空气湿度；对焊缝气孔的产生有很大影响。

4.2裂纹的形成原因

按裂纹产生的温度区间分为热裂纹和冷裂纹，热裂纹是在焊接时高温下产生的，它主要是由晶界上的合金元素偏析或低熔点物质的存在所引起的。根据所焊金属的材料不同，产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各有不同，热裂纹又可分为结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹3类。热裂纹中主要产生结晶裂纹，它是在焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足不能及时填充，在凝固收缩应力或外力的作用下发生沿晶开裂，这种裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝和某些铝合金；液化裂纹是在热影响区中被加热到高温的晶界凝固时的收缩应力作用下产生的。

5.缺陷的防止措施

5.1气孔的防止措施

铝合金是最容易形成焊缝气孔的金属,本文在焊接工艺试验的基础上,分析了铝合金焊接对气孔的敏感性及焊接工艺方法和保护气体对铝合金焊缝中气孔的影响。结果表明:通过对铝合金基材和焊接材料表面状况、保护气体的纯度、焊接工艺参数等的合理控制,可以有效减少铝合金焊缝中的气孔。鉴于MIG焊的工艺特点,其比TIG焊使铝合金焊缝具有更大的气孔倾向。采用混合气体保护可有效改善非平位铝合金焊缝的质量。

5.2裂纹的防止措施

根据铝合金焊接时产生热裂纹的机理，可以从工艺因素方面进行改进，降低铝合金焊接热裂纹产生的机率。

在工艺因素上，主要是焊接规范、预热、接头形式和焊接顺序，这些方法都是从焊接应力上着手来解决焊接裂纹。焊接工艺参数影响凝固过程的不平衡性和凝固的组织状态，也影响凝固过程中的应变增长速度，因而影响裂纹的产生。热能集中的焊接方法，有利于快速进行焊接过程，可防止形成方向性强的粗大柱状晶，因而可以改善抗裂性。采用小的焊接电流，减慢焊接速度，可减少熔池过热，也有利于改善抗裂性。而焊接速度的提高，促使增大焊接接头的应变速度，而增大热裂的倾向。可见，增大焊接速度和焊接电流，都促使增大裂纹倾向。在铝结构装配、施焊时不使焊缝承受很大的钢性，在工艺上可采取分段焊、预热或适当降低焊接速度等措施。通过预热，可以使得试件相对膨胀量较小，产生焊接应力相应降低，减小了在脆性温度区间的应力；尽量采用开坡口和留小间隙的对接焊，并避免采用十字形接头及不适当的定位、焊接顺序；焊接结束或中断时，应及时填满弧坑，然后再移去热源，否则易引起弧坑裂纹。对于 5000 系合金多层焊的焊接接头，往往由于晶间局部熔化而产生显微裂纹，因此必须控制最后一层焊道焊接时的层间温度。从而减少裂纹的产生的机率。

6.结论

（1）铝合金焊接前必须进行打磨处理，以去除铝合金表面的氧化膜。

（2）厚板焊前必须进行预热处理，用以消除残余水份和消除应力。

（3）焊缝收弧应填满弧坑以防止产生弧坑裂纹。

7.展望

铝合金焊接作为一门专业性很强的技术。在制造业占有很重要的位置，随着社会的发展，焊接技术在不断的更新，焊接的质量和要求也在不断的提高，铝合金的应用平台也在进一步拓宽，在不久的将来铝合金焊接水平一定能上一个新的台阶。

【参考文献】

［1］王炎金.铝合金车体焊接工艺.机械工程出版社.2010.1.

焊接材料篇(7)

【关键词】金属材料焊接；存在缺陷；材料选择

金属材料在各行各业中的应用不断增多，对其焊接技术的要求也不在断提高。在焊接的过程中，焊接缺陷以及质量问题的出现是不可避免的。根据调查统计结果显示，有高达40%的金属材料质量问题都是由于焊接中出现的缺陷导致。金属材料的焊接缺陷主要指焊接过程中出现的焊接接头不完整。例如：焊接接头出现裂缝、夹渣、气孔等问题。金属材料的焊接缺陷给金属材料的使用寿命和使用效果带来不利影响。

一、金属材料焊接中的缺陷

（一）焊接裂纹缺陷

金属材料的焊接最常见的缺陷就是焊接接缝处出现裂纹，其裂纹主要可以分为两种即冷裂纹和热裂纹，冷裂纹的产生原因是在焊接热循环的热影响区生成淬硬组织；焊缝中浓集了过量扩散的氢；接头处承受的应力较大使得裂纹产生[1]。热裂纹的产生是由于焊接熔池内有一些凝固点较高、熔点低、塑性低、强度又较差的杂质或结晶，比如说铁。这样的物质在凝固的过程中如果遇见外界非常大的约束力，那么在经过了金属凝固的收缩作用就很容易出现裂缝。

（二）未焊接、未融合缺陷

未焊接或未融合也是金属焊接过程中经常出现的比较严重的问题，并且其危害较大。未焊接指的是焊接接头处没有全部融透，未融合指的是焊件、焊缝金属以及焊缝层处有未融透的部分。其产生的原因有很多，例如焊接装配间的缝隙太小，亦或是坡口角度太小、焊条过粗、过长的电弧、焊接坡口的表面存在氧化膜、熔渣的存在对金属的融合产生阻碍、金属边缘不融合等。

（三）焊接夹渣缺陷

夹渣，顾名思义，焊接接缝处存在熔渣。熔渣的存在导致其强度和密度不够。在焊接过程中，如果焊接边缘出现氧割现象或者碳弧现象时，就会生成熔渣；如果焊接的过程中出现坡口角度太小、焊接电流过低或焊接速度太快的时候就会产生熔渣，另外，在焊接过程中，如果遇见焊条为酸性的情况或者运条不够合理的的现象，就会有糊渣出现，但是焊条呈碱性时便会有夹渣[2]。

（四）其他缺陷

除了上述的几点主要的缺陷外，还会有咬边、焊瘤、气孔弧坑等现象产生，这些问题的存在其原因主要由以下几种：材料选择不当、坡口清理不彻底、电流及速度控制不好等。

二、金属材料焊接中的缺陷防治措施

（一）防止冷、热裂纹出现的对策

防止热裂纹主要方法：在焊接过程中可以减少其应力，这要求焊接技术人员要严格遵守工艺流程的相关规定进行焊接。在焊接金属材料之前，要对焊接工艺进行严格分析，并选择出最适合的工艺。另外，焊接金属材料的技术人员要严格把控工艺参数，合理的控制焊接后冷却的速度，要对焊接的形状进行提升。减少焊接中裂纹的产生还可以利用小电流的手法，对金属材料进行多层道焊；冷裂纹的控制方法：首先平要合理的选择焊条，在选择过程中最好平要选择低氢型的，以免氢大量扩散在焊缝中，还有一种减少氢含量的方法就是清扫坡口，将坡口的油污、水分等清理干净。其次就是要避免焊接材料受潮，遵守焊接材料保管守则，要依照相关规定对焊接材料进行选取[3]。最后合理的调整焊接接头的应力和韧性，其调整方法是去除接缝氢含量使内应力减少、采取淬硬组织回火的方式、在焊接过程中要按照合理的程序进行、对金属材料采用分段退焊法等。

（二）解决未焊接、未融合的策略

金属材料的焊接过程中，要依照相关规定，正确的选择坡口尺寸、并把握好焊接时的电流速度、对坡口的污渍要及时清理、在焊接过程中要适当的摆动运条、对焊接接缝彻底封底焊清根、在焊接材料融合的过程中金属焊接的技术人员要仔细观察和两侧的情况。这样就可以有效的防止未焊接或未融合的现象发生，为金属材料的焊接质量带来保障。

（三）预防焊接过程中产生夹渣的措施

在焊接过程中对坡口尺寸的选择要科学合理、认真清理坡口表面的水分以及油污等物质，并且清理要及时、对焊接电流要合理控制，并且要将焊接速度控制在与焊接电流相适应的状态。在进行运条摆动时也要科学合理，符合相关规定。以上措施对于焊接过程中出现夹渣具有很好的预防作用。

（四）其它焊接缺陷的应对措施

在焊接过程中，除了以上的焊接缺陷外还会有很多其他缺陷出现，最好的预防办法就是及时发现问题并做出解决方案，解决时要彻底。对预热的材料要先进行热处理，在热处理之前首先要对需要处理的焊件进行修正，一般都采用小电流、不摆动运条、多层道焊的方式进行。如果需要修复的焊补结构刚性较大，就要对其采用锤击的方式解决[4]。如果修补焊缝的次数超过了相关规定，就一定要保证焊缝的合格。在焊接过程中预防焊接缺陷，从源头抓起最为关键，它是预防焊接缺陷的重点，因此在焊接金属材料之前要严格的对各项指标进行检查，以免焊接缺陷出现后再花费时间去补救，得不偿失。

（五）提升焊工综合素质

相对于焊接技术上的措施，笔者认为对金属焊接过程进行管理至关重要，首先要提升焊工的技术水平，定期对其进行相关技术培训，并且进行思想教育，提高焊工责任心，引导其对工作认真负责。另外，在日常的金属材料焊接过程中要严格遵守相关规定的要求进行金属的焊接。

结束语：以上内容表明，为保证金属材料的质量，在焊接过程中出现缺陷时，相关人员一定要做好补救措施。在进行补救的过程中，要仔细的检查产生缺陷的原因，根据实际情况，对其缺陷运用科学合理的手段进行修补，使得金属材料的焊接质量达到最佳状态。但是在金属焊接的过程中，最重要的是要避免缺陷的出现，使焊接一次成型。因此技术人员在焊接之前要对其相关事项进行严格检查，焊接过程也要根据相关规定进行。管理者要重视对焊工的培训，提升焊工综合素质，以保证金属材料的焊接质量。

参考文献：

[1]郑玲. 金属材料焊接中的主要缺陷及防止措施研究[J]. 轻工科技，2013，01：21-22.

[2]于清峻. 探析金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施[J]. 科技创新与应用，2013，11：82-83.