焊接性试验

焊接性试验是产品设计、施工准备以及拟定焊接工艺的重要依据通过焊接性试验，可以知道金属材料在一定工艺条件下焊接后的情况，如焊接接头出现裂缝的可能性，即抗裂性好坏；焊接接头存使用中的可靠性，包括接头的力学性能和其他的特殊性能（耐热、耐蚀、耐低温、抗疲劳、抗时效）等。

焊接性试验应满足4个条件：（1）与实际制造或使用发生直接关系。（2）对各种焊接参数的影响具有高度敏感性。（3）有良好的再现性。（4）准备和试验简便。

焊接性试验指的是于检测被焊金属在一定焊接条件下，形成符合使用要求之结构的能力的规范化试验。焊接工作者经常会遇到一些新的材料、新的结构或新的工艺方法，在正式投产之前，一般要经过焊接性试验，以估计在焊接过程中存在的问题，由此而拟定出好的焊接工艺。

焊接性试验主要包括两方面内容：

（1）评定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据。例如抗裂性试验，包括焊接热裂纹试验、焊接冷裂纹试验、焊接再热裂纹试验和层状撕裂等。此外，有时还进行抗气孔和焊缝测氢试验。

（2）评定接头或结构的使用性能。试验内容较为复杂，具体试验项目由结构的工作条件和设计上的技术要求而定，通常有常规力学性能（拉伸，冲击，弯曲等）、高温性能、低温性能、脆断、抗腐蚀性、耐磨性和动载疲劳等试验。有的还要求进行抗应变时效脆化试验。不管工艺焊接性试验还是使用焊接性试验，大体上都分为直接试验和间接试验两种类型。

间接试验是以热模拟组织和性能、焊接SHCCT图和断口分析以及焊接HAE的最高硬度来判断焊接性。根据钢种化学成分所建立的碳当量公式和各种裂纹的判断经验公式都属间接试验法。此外，焊缝和接头的各种性能试验也属间接试验法。对于需要考核的试验项目，如高温蠕变和疲劳试验、耐蚀性试验和抗磨损试验等，可以在数据资料积累和已经掌握规律的基础上采用快速试验以缩短周期。值得提出的是在大量试验基础上，利用电子计算机建立的数据库，再利用相应的数学模型建立专家系统，利用这一现代化的工具来评定钢的焊接性和优化焊接工艺是现代评价焊接性的新发展。 2100433B

本书针对焊接生产中出现的问题，阐述焊接性试验的针对性及焊接性分析的方法。主要包括焊接性的概念、焊接性分析的内容及评定方法、焊接冷裂纹试验及分析、焊接热裂纹试验及分析、再热裂纹和应力腐蚀开裂、使用焊接性试验及工艺评定、焊接性的微观分析方法、焊接金相试样制备方法等内容。

书中引用了焊接生产实践中一些先进的技术成果和成功的经验，目的在于启发读者，有助于读者思考和扩大视野，使之具备分析和解决焊接技术问题

的能力。

本书供从事与焊接技术相关的工程技术人员和管理人员使用，也可供高等院校师生、科研和企事业单位的科研人员参考。

第1章概述

1.1 焊接性的概念

1.1.1 焊接性概念的提出及发展

1.1.2 工艺焊接性和使用焊接性

1.1.3 冶金焊接性和热焊接性

1.1.4 影响焊接性的因素

1.2 焊接工艺及重要性

1.2.1 焊接工艺的概念

1.2.2 焊接工艺的特点

1.2.3 焊接工艺的重要性

第2章 焊接性分析内容及评定方法

2.1 焊接性分析的内容

2.1.1 焊缝及热影响区抗裂纹能力

2.1.2 焊接接头抗脆性断裂的能力

2.1.3 焊接接头的使用性能

2.1.4 评定焊接性的原则

2.2 焊接性的评定方法

2.2.1 模拟类方法

2.2.2 理论分析与计算类方法

2.2.3 实焊类方法

2.3 钢材焊接性评定中的问题

2.3.1 提高低合金高强钢性能的途径

2.3.2 冶金技术进步对焊接冶金的影响

2.3.3 对焊接性评定的影响

2.4 焊接性的间接评定

2.4.1 碳当量法

2.4.2 敏感指数法

2.4.3 热影响区焊接热循环及焊接连续组织转变图

2.4.4 焊接热模拟试验

2.4.5 焊接热影响区最高硬度

2.5 焊接性的直接试验方法

2.5.1 焊接冷裂纹试验方法

2.5.2 焊接热裂纹和再热裂纹试验方法

2.5.3 层状撕裂和应力腐蚀试验方法

2.5.4 焊接性试验方法的选用

第3章 焊接冷裂纹试验及分析

3.1 冷裂纹的特征及影响因素

3.1.1 焊接冷裂纹的特征

3.1.2 焊接冷裂纹的影响因素

3.2 焊接冷裂纹试验

3.2.1 斜y形坡口对接裂纹试验

3.2.2 刚性拘束对接裂纹试验

3.2.3 窗形拘束裂纹试验

3.2.4 插销试验

3.2.5 搭接接头裂纹试验

3.2.6 十字接头抗裂性试验

3.2.7 里海拘束裂纹试验及改进

3.2.8 TRC试验和RRC试验

3.3 焊接冷裂纹的防止措施

3.3.1 从冶金方面考虑

3.3.2 正确制定焊接工艺

3.4 焊接冷裂纹试验示例

3.4.1 大厚度异种钢焊接裂纹原因分析及对策

3.4.2 球罐类大型焊接容器裂纹和失效分析

3.4.3 西气东输X80管线钢的焊接冷裂纹分析

3.4.4 液压支架用Q550 Q690高强钢焊接裂纹分析

第4章 焊接热裂纹试验及分析

4.1 焊接热裂纹特征及影响因素

4.1.1 焊接热裂纹的特征

4.1.2 焊接热裂纹的影响因素

4.2 焊接热裂纹的试验方法

4.2.1 压板对接焊接裂纹试验

4.2.2 可调拘束裂纹试验

4.2.3 T形接头焊接热裂纹试验

4.2.4 可变拘束热裂纹试验

4.2.5 鱼骨状焊接热裂纹试验

4.2.6 指状裂纹试验

4.2.7 十字搭接裂纹试验

4.2.8 铸环裂纹试验

4.3 焊接热裂纹的防止措施

4.3.1 从冶金方面考虑

4.3.2 从工艺方面考虑

4.4 焊接热裂纹试验及分析示例

4.4.1 30万吨乙烯工程9Ni钢球罐焊接热裂纹分析

4.4.2 核电站波动管对接焊缝热裂纹分析

4.4.3 大桥钢箱梁焊缝热裂纹试验及分析

4.4.4 高锰钢与低合金钢焊接热裂纹试验分析

4.4.5 管线钢双面螺旋埋弧焊热裂纹试验及分析

第5章 再热裂纹试验及分析

5.1 再热裂纹的特征及开裂条件

5.1.1 再热裂纹的特征

5.1.2 再热裂纹的开裂条件

5.1.3 再热裂纹敏感性的判据

5.2 焊接再热裂纹试验方法

5.2.1 插销式再热裂纹试验

5.2.2 H形拘束试验

5.2.3 斜y形坡口再热裂纹试验

5.2.4 BWRA管件环缝再热裂纹试验

5.2.5 MRT再热裂纹试验

5.3 再热裂纹的影响因素及防止措施

5.3.1 再热裂纹的产生机理

5.3.2 再热裂纹的影响因素

5.3.3 再热裂纹的防止措施

5.4 焊接再热裂纹试验与分析示例

5.4.1 燃气轮机镍基合金薄壁喷管再热裂纹分析与防止

5.4.2 电站珠光体耐热钢焊接再热裂纹的防止对策

5.4.3 07MnCrMoVR钢制大型球罐再热裂纹分析及现场修复

5.4.4 T23低合金贝氏体耐热钢的再热裂纹敏感性分析

第6章 层状撕裂和应力腐蚀开裂

6.1 层状撕裂特征、影响因素及防止

6.1.1 层状撕裂的特征

6.1.2 层状撕裂条件与形成机制

6.1.3 层状撕裂的影响因素

6.1.4 层状撕裂的防止措施

6.2 层状撕裂的试验方法

6.2.1 Z向拉伸试验

6.2.2 Z向窗口试验

6.2.3 Granfield试验法

6.3 应力腐蚀开裂及试验分析

6.3.1 应力腐蚀开裂的特征

6.3.2 应力腐蚀开裂的机制

6.3.3 应力腐蚀开裂试验方法

6.3.4 应力腐蚀开裂的影响因素及防止措施

6.4 层状撕裂和应力腐蚀开裂的示例

6.4.1 电站75MW机组转子支架T形接头的层状撕裂分析

6.4.2 钢结构厚板层状撕裂及其防止措施

6.4.3 换热器接管焊接接头应力腐蚀开裂分析

6.4.4 氨合成塔换热器应力腐蚀开裂后的焊接修复

第7章 使用焊接性试验及工艺评定

7.1 焊接接头力学性能试验

7.1.1 焊接接头的拉伸试验

7.1.2 焊接接头弯曲及压扁试验

7.1.3 焊接接头冲击试验

7.1.4 钎焊接头和电阻焊接头的检测

7.2 焊接接头的其他使用性能试验方法

7.2.1 焊接接头疲劳试验和动载性能试验

7.2.2 焊接接头脆性断裂试验

7.2.3 焊接接头高温性能试验法

7.2.4 焊接接头耐蚀和耐磨堆焊试验

7.2.5 角接头试样的宏观检验

7.2.6 螺柱焊缝的检验方法

7.3 焊接工艺评定试验方法

7.3.1 锅炉与压力容器焊接工艺评定试验项目

7.3.2 焊接工艺评定试验方法及合格标准

7.4 钢结构焊接工艺评定试验

7.4.1 试验要求及评定依据

7.4.2 开坡口全焊透对接接头焊接工艺评定试验

7.4.3 局部焊透对接接头焊接工艺评定试验

7.4.4 角接接头焊接工艺评定试验

7.4.5 管件全焊透对接接头工艺评定试验

第8章 焊接性的微观分析方法

8.1 焊接接头区的金相分析

8.1.1 焊接金相分析的目的

8.1.2 焊接金相分析的手段

8.2 金相显微镜和硬度测定

8.2.1 金相显微镜分析

8.2.2 硬度和显微硬度测定

8.2.3 定量金相分析

8.3 焊缝和热影响区的电镜分析

8.3.1 电子显微镜的特点

8.3.2 扫描电子显微镜分析

8.3.3 透射电子显微镜分析（TEM）

8.4 焊接区微观缺陷及夹杂物分析

8.4.1 电子探针（EPMA）分析

8.4.2 微观结构的X射线衍射分析（XRD）

第9章 焊接金相试样制备方法

9.1 焊接金相试样的切取

9.1.1 取样原则及切取部位的确定

9.1.2 用冷加工方法切取试样

9.1.3 用线切割方法切取试样

9.1.4 用高压水喷射法切取试样

9.2 焊接金相试样的磨制

9.2.1 砂轮磨平

9.2.2 试样镶嵌

9.2.3 砂纸磨制

9.2.4 试样抛光

9.3 焊接金相试样的显示

9.3.1 显示方法

9.3.2 宏观分析试样的显示

9.3.3 显微分析试样的显示

9.3.4 特殊接头试样的显示

参考文献2100433B

第2版前言

第1版前言

绪论 1

第一单元金属材料焊接性及其试验方法 4

模块一金属材料的焊接性 4

一、金属材料焊接性的概念 4

二、金属材料焊接性的影响因素 5

模块二金属材料焊接性的评定内容与试验方法 7

一、金属材料焊接性的评定内容 7

二、金属材料焊接性试验方法的种类 8

模块三金属材料焊接性的评定与试验 9

一、金属材料焊接性的分析与评定方法 9

二、金属材料焊接性试验方法 11

【综合训练】 17

第二单元非合金钢（碳钢）及其焊接工艺 19

模块一钢材分类与非合金钢 19

一、钢材分类 19

二、非合金钢 20

模块二低碳钢的焊接 20

一、低碳钢的成分特点与焊接性 20

二、低碳钢的焊接工艺要点 21

三、低碳钢焊接生产案例 22

模块三中碳钢的焊接 一25

一、中碳钢的成分特点与焊接性 25

二、中碳钢的焊接工艺要点 25

三、中碳钢焊接生产案例 26

模块四高碳钢的焊接 一27

一、高碳钢的成分特点与焊接性 27

二、高碳钢的焊接工艺要点 一27

三、高碳钢焊接生产案例 "28

【综合训练】 29

第三单元低合金钢及其焊接工艺 31

模块一低合金钢概述 31

一、低合金钢中的合金元素 31

二、低合金钢的分类 32

三、低合金高强度钢的性能及应用 33

模块二热轧及正火钢的焊接 33

一、热轧及正火钢的成分和性能． 33

二、热轧及正火钢的焊接性 35

三、热轧及正火钢的焊接工艺要点 37

四、热轧及正火钢焊接生产案例-Q345R热轧钢制液化石油气球罐的焊接 40

模块三低碳调质钢的焊接 41

一、低碳调质钢的成分和性能 41

二、低碳调质钢的焊接性 43

三、低碳调质钢的焊接工艺要点． 44

四、低碳调质钢焊接生产案例-15 MnMoVN球形高压容器的环缝焊接 47

模块四中碳调质钢的焊接 48

一、中碳调质钢的成分和性能 48

二、中碳调质钢的焊接性 50

三、中碳调质钢的焊接工艺要点． 52

四、中碳调质钢焊接生产案例-42CrMo水轮机法兰轴的焊接 55

模块五低温钢的焊接 56

一、低温钢的分类、成分和性能． 57

二、低温钢的焊接性 59

三、低温钢的焊接工艺要点 60

四、低温钢焊接生产案例-16MnDR储气罐的焊接 61

【综合训练】 62

第四单元不锈钢及其焊接工艺 65

模块一不锈钢的类型和性能 65

一、不锈钢的类型及成分 65

二、不锈钢的性能 70

模块二奥氏体型不锈钢的焊接 73

一、奥氏体型不锈钢的焊接性 73

二、奥氏体型不锈钢的焊接工艺要点 78

三、奥氏体型不锈钢焊接生产案例-18 -8型不锈钢的焊接 82

模块三铁素体型不锈钢的焊接 85

一、铁素体型不锈钢的焊接性 85

二、铁素体型不锈钢的焊接工艺要点 87

三、铁素体型不锈钢焊接生产案例 87

模块四马氏体型不锈钢的焊接 90

一、马氏体型不锈钢的焊接性 90

二、马氏体型不锈钢的焊接工艺要点 91

三、马氏体型不锈钢焊接生产案例 93

【综合训练】 94

第五单元耐热钢及其焊接工艺 96

模块一耐热钢的类型和性能 96

一、耐热钢的类型 96

二、耐热钢的性能 97

三、对耐热钢焊接接头性能的基本要求 97

模块二低、中合金耐热钢的焊接． 98

一、低合金耐热钢的成分与性能特点 98

二、低合金耐热钢的焊接性 99

三、低、中合金耐热钢的焊接工艺要点 101

四、耐热钢焊接生产案例 104

模块三高合金耐热钢的焊接 106

一、高合金耐热钢的焊接性 106

二、高合金耐热钢的焊接工艺要点 108

三、高合金耐热钢焊接生产案例 112

模块四珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接 113

一、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接性 113

二、珠光体钢与奥氏体型不锈钢的焊接工艺要点 115

三、复合钢板的焊接特点 116

四、复合钢板焊接生产案例 119

【综合训练】 122

第六单元铸铁及其焊接工艺124

模块一铸铁的类型与性能 124

一、铸铁的种类及成分特点 124

二、铸铁的组织及性能 125

模块二灰铸铁的焊接 127

一、灰铸铁的焊接性 127

二、灰铸铁的焊接工艺要点 131

模块三球墨铸铁的焊接 140

一、球墨铸铁的焊接性 140

二、球墨铸铁的焊接工艺要点 140

【综合训练】 143

第七单元非铁金属材料及其焊接工艺145

模块一铝及铝合金的焊接 145

一、铝及铝合金的类型及性能特点 145

二、铝及铝合金的焊接性 154

四、铝及铝合金焊接生产案例-4m3纯铝容器的焊接 161

模块二铜及铜合金的焊接 162

一、铜及铜合金的类型与性能特点 162

二、铜及铜合金的焊接性 164

三、铜及铜合金的焊接工艺要点 166

四、铜及铜合金焊接生产案例--变压器调整机构铸铜件机头焊补 172

模块三钛及钛合金的焊接 173

一、钛及钛合金的类型与性能特点 173

二、钛及钛合金的焊接性 175

三、钛及钛合金的焊接工艺要点 176

四、钛及钛合金焊接生产案例-35mm钛制加热器的焊接 180

【综合训练】 181

附录A非合金钢及细晶粒钢焊条（摘自GB/T 5117-2012） 183

附录B不锈钢焊条（摘自GB/T 983-2012） 188

附录C热强钢焊条（摘自GB/T 5118-2012） 195

参考文献 20l 2100433B