焊接材料的广泛应用与焊接工艺

国产焊接材料广泛应用于大型石化设备、核电工程、轨道交通、管道工程和海洋工程等支撑着国内制造装备业的主要，虽然每年仍采用一些的焊接材料，但是来焊接材料数量并没有明显地增加，应用比例基本变化不大。当前中国焊接材料已经结束了发展时代，在经济新常态下，需要完成结构调整、产业升级，实现制造大国向制造强国的转变。

近10年来，中国各类焊接材料占总产量的比例，也发生了可喜的变化，产品结构调整正向日趋合理的方向发展。2014年，焊条降至43.8%，气体保护实心焊丝升至36%，药芯焊丝接近10%，埋弧焊接材料较为稳定，基本维持在10%左右。总体上形成了以焊条和气体保护实心焊丝为主体，药芯焊丝和埋弧焊材料基本相当的格局。

中国焊接材料产品的结构比例还不尽合理，要完成从制造大国到制造强国的转变，实现中国2025中的规划，还有很长一段路要走。同时，也可以明显看出与世界制造强国之间的差距02〇12年，环球焊接学会主席在报告中提到了欧洲焊接材料的分布情况，在欧盟我国气体保护实心焊丝占主导地位，占欧洲生产总暈齡70%，药芯焊丝约占10%，手工焊条持续减少。中国的焊接材料和制造行业要走强，应参照制造强国的焊接材料产品结构比例，确定今后结构调整的发展方向和目标。

根据行业统计报表数据分析，中国焊接材料主要产品中70%~80%为结构钢焊接材料，而低合金钢焊接材料、耐热钢焊接材料、不镑钢焊接材料、低温钢焊接材料、镍基合金焊接材料、铝合金焊接材料、有色金属材料焊接材料和非金属材料焊接材料，在生产总量中占比较少。10年来焊接材料的发展紧紧围绕着市场需求，以结构钢为主，然而面对市场形势发生的变化，焊接材料生产企业需要做好准备，为应对这种变化重新占有新市场的份额。

低温钢焊接的主要问题是焊接接头具有良好的低温冲击韧性，母材的含碳量一般都较低，且韧性和塑性均很好。焊接接头的薄弱环节通常是在熔合线和焊道这两个部位。低温钢焊接时须注意以下几点：

1、焊接应力和变形大——焊接材料和母材异质，焊道和母材的导热系数与膨胀系数也有差异，焊接时由于两者膨胀收缩不同，这必然导致有较大的应力和变形。另一方面，就是焊后热处理也不能全部残留应力，而只能应力重新分布。

2、稀释——用异质焊接材料焊接时，焊道的合金元素含量高，而母材含量低，形成焊道后，在熔合线附近焊接金属的合金元素被稀释，而母材中的碳则向熔合线和焊道方向迁移，其结果，可能在熔合线附近形成马氏体或马氏体+奥氏体组织，促使熔合线的韧性下降。

3、晶粒细化——不论是奥氏体型还是铁素体型的低温钢，它们的晶粒尺寸对低温韧性有着很大的影响，晶粒越细，韧性越好，低温钢焊接就是要获得细晶粒的组织。所以焊接时要用小的输入热量进行，要控制道间温度，不宜过高，防止金属过热而引起韧性下降的现象。

4、异材焊道——对于含Ni的低温钢，通常采用异种焊接材料进行焊接，其结果就是焊接金属的成分和组织不同于母材。控制焊接金属成分就能控制焊道的低温韧性。采用高Ni焊条，可使焊接金属含Ni量高，能使焊道中奥氏体组织比例扩大，且稳定奥氏体组织，晶粒也细化，可获得较理想的效果。

5、热裂纹——当焊接金属含有较高的Ni量时，由于Ni和S、P、B都能形成低熔共晶体，其中Ni+Ni3S2共晶体的熔点为645℃，远低于钢的熔点，就是在焊缝结晶过程中形成低熔杂质的液态薄膜，这就导致热裂纹的产生，尤其容易引起弧坑裂纹。

6、未熔合、未焊透——如果采用异质材料，焊接材料的熔点和母材熔点不一，在焊接过程中两者就难以熔融，这就可能产生熔深不足，熔合不良缺陷。

低温钢焊条分类及特性：通常把用于-20℃—-253℃低温工作的焊接结构的钢称为低温钢，低温钢的重要特性是在低温工作条件下具有足够的强度、塑性等性能。

低温钢通常可按使用温度、合金含量和组织以及合金系统中有无镍、铬元素进行分类。

1、按有无镍、铬元素低温钢可分为二类。含镍、铬的低温钢，工作温度可低于-50℃。国内研制成的无镍、铬的低温钢，有16MnR（-40℃），09Mn2VDR（-50℃），09MnNiDR（-70℃）等。

2、按使用温度分，低温钢一般以使用温度分级，可分为-40℃、-70℃、-100℃、-196℃和-253℃等级。各种不同温度等级的低温钢，适用于各种液化气体等介质的容器。

3、按合金含量和组织分，低温钢可分为三类：

1）低合金铁素体型低温钢，其合金元素总含量不超过5%，使用温度范围为-110℃以上，例16MnR（-40℃）、09MnNiDR（-70℃）。

2）中合金低碳马氏体型低温钢，其合金元素总含量在5-10%，其组织和热处理方法有关。典型的钢种是9Ni钢，广泛应用于LNG工程。

3）高合金奥氏体型低温钢，其合金元素总含量大于10%，组织为奥氏体。奥氏体组织稳定，低温冲击韧性优良，使用温度可达-196℃—-269℃。

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