焊接操作人員考試用鋼材的焊接性

特種設備焊接操作人員是指從事下列焊縫焊接工作的焊工：（1）承壓類設備的受壓元件焊縫、與受壓元件相焊的焊縫、受壓元件母材表面堆焊；（2）機電類設備的主要受力結構（部）件焊縫、與主要受力結構（部）件相焊的焊縫；（3）熔入前兩項焊縫內的定位焊縫。焊工分為手工焊焊工、機動焊焊工和自動焊焊工。

特種設備焊接操作人員考試用鋼材分類為低碳鋼（FeⅠ）、低合金鋼（FeⅡ）、Cr≥5%珞鉬鋼、鐵素體鋼、馬氏體鋼（FeⅢ）、奧氏體鋼奧氏體與鐵素體雙相鋼（FeⅣ）。

1 低碳鋼的焊接

特種設備所使用的低碳鋼主要有：Q195、Q215、Q245R、Q275、10、20、L175、L210等，這些鋼的含碳量度比較低，一般不大于0.25%，因此焊接性良好，無淬硬傾向，無需特殊工藝即可焊接。

隨板厚的增大，焊件剛度增大，焊縫的裂紋傾向也增大，因此對厚度大的低碳鋼結構，焊接宜選用低氫堿性焊條，焊前預熱或焊后消除應力熱處理。當碳和雜質含量偏于上限時，如線能量較大，由于近縫區在高溫下停留時間長，可能在融合線附近出現液化裂紋。因此應控制線能量調整熔合比，防止裂紋的產生。

2 低合金高強度鋼的焊接

特種設備所使用的低合金高強度鋼有HP295、HP345、Q390、12CrMo、12CrMoG、16MnD、16MnDR、10Ni3MoVD等，這些鋼種大多是熱軋及正火鋼。由于加入了合金元素，低合金高強度鋼的淬硬傾向有所增大，焊縫尤其熱影響區會出現各種不好的組織。在擴散氫與應力的共同作用下會產生裂紋。

（1）熱裂紋。要從工藝上設法減小熔合比，在焊接材料上采用低碳、低硫或高猛焊接材料，以降低焊縫中的含碳量、含硫量，防止熱裂紋。

（2）冷裂紋。冷裂紋是低合金高強鋼焊接性的主要問題。淬硬組織是引起冷裂紋的決定因素。此外擴散氫的富集在淬硬脆化區會引起顯微裂紋。

（3）再熱裂紋。為了防止再熱裂紋，除了注意選擇合適的熱處理溫度外，還應從材料方面考慮選用化學成分適合的鋼種，再就是降低焊縫金屬強度使之低于母材；制定正確合理的焊接工藝，控制焊接熱輸入量，防止粗晶脆化，及采取預熱措施。對于再熱裂紋敏感性較高的鋼種，可在坡口側壁預先堆焊低強度焊縫，以松弛應力。

3 珠光體耐熱鋼的焊接

（1）為保證焊縫性能與母材相匹配具有熱強性，焊縫成分應力求與母材相近。為防止焊縫熱裂傾向，其含碳量應比基體金屬低，其他合金元素含量盡可能與母材相近，以獲得相同的熱物理性能和力學性能。

（2）為消除近縫區的淬硬現象，應根據鋼的成分及結構尺寸，選擇適當的預熱溫度和焊后熱處理溫度。同時為控制軟化區的軟化程度，盡可能選擇低的預熱溫度和偏小的線能量。

（3）為防止回火脆性，應降低焊縫金屬中的O、Si、P含量，這是最有效的措施。

4 不銹鋼的焊接

不銹鋼按其鋼的組織不同可分為四類，即奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼。

（1）奧氏體不銹鋼及其焊接特點

奧氏體不銹鋼是應用最廣泛的不銹鋼，以高Cr-Ni型最為普遍。目前奧氏體不銹鋼大致可分為Cr18-Ni8型、Cr25-Ni20型、Cr25-Ni35型。奧氏體不銹鋼有以下焊接特點：

①焊接熱裂紋奧氏體不銹鋼由于其熱傳導率小，線膨脹系數大，因此在焊接過程中，焊接接頭部位的高溫停留時間較長，焊縫易形成粗大的柱狀晶組織，易在焊縫中形成凝固裂紋，在熱影響區形成液化裂紋，這都屬于焊接熱裂紋。防止熱裂紋最有效的途徑是降低鋼及焊材中易產生低熔點共晶的雜質元素和使鉻鎳奧氏體不銹鋼中含有4%～12%的鐵素體組織。

②應力腐蝕開裂應力腐蝕開裂通常表現為脆性破壞，且發生破壞的過程時間短，因此危害嚴重。造成奧氏體不銹鋼應力腐蝕開裂的主要原因是焊接殘余應力。焊接接頭的組織變化或應力集中的存在，局部腐蝕介質濃縮也是影響應力腐蝕開裂的原因。

（2）鐵素體不銹鋼及其焊接特點

鐵素體不銹鋼分為普通鐵素體不銹鋼和超純鐵素體不銹鋼兩大類，其中普通鐵素體不銹鋼有Cr12～Cr14型。

①焊接高溫作用下，在加熱溫度達到1000℃以上的熱影響區特別在近縫區的晶粒會急劇長大，焊后即使快速冷卻，也無法避免因晶粒粗大化引起的韌性急劇下降及較高的晶間腐蝕傾向。

②鐵素體鋼本身含鉻量較高，有害元素碳、氮、氧等也較多，脆性轉變溫度較高，缺口敏感性較強。因此，焊后脆化現象較為嚴重。

（3）馬氏體不銹鋼焊接特點

Cr13型馬氏體不銹鋼焊縫和熱影響區的淬硬傾向特別大，很容易出現焊接冷裂紋。當冷卻速度較小時，近縫區及焊縫金屬會形成粗大鐵素體及沿晶析出碳化物，使接頭的塑、韌性顯著降低。低碳及超級馬氏體不銹鋼的焊縫和熱影響區冷卻后，雖然全部轉變為低碳馬氏體，但沒有明顯的淬硬現象，具有良好的焊接性能。