大慶油田工程建設公司建材公司石油石化設備廠 （黑龍江 163453） 郭曉春

無論怎樣滲合金都是為了改善焊縫的韌性和抗裂紋能力，尤其是燒結(jié)焊劑不但電弧燃燒穩(wěn)定，脫渣容易，焊縫成形美觀，而且具備環(huán)保、節(jié)能的優(yōu)點，使焊縫獲得較高的沖擊（或低溫沖擊）韌性和焊縫質(zhì)量。因此，選用合理的適用的燒結(jié)焊劑是非常重要的。

在選擇低合金鋼埋弧焊焊絲時，要首先考慮焊絲中錳、硅及其他合金元素的含量，為了避免焊縫產(chǎn)生縱向裂紋和減少氣孔數(shù)量，應選用含錳量較高的焊絲。其次要與焊劑一起根據(jù)容器的厚度考慮單道焊還是多道焊，多道焊要防止合金燒損，單道焊要防止母材的稀釋。而這都是影響母材和焊縫性能的主要因素，需要進一步通過焊接工藝評定來解決。

3.氣體保護焊

壓力容器用氣體保護焊時，焊縫金屬的性能不但與焊絲的化學成分有關，還與采用的保護氣體成分十分密切。根據(jù)目前工廠的情況大致分為三種，首先是鎢極氬弧焊（TIG），由于是惰性氣體保護，沒有化學反應，因此選用的填充焊絲只要與母材成分一致即可；當然，不用焊絲僅用發(fā)熱的鎢極燃燒母材也可達到焊接的目的。缺點是熔深淺、熔速慢、效率低，只適用于小的配件接管或接管與法蘭的打底焊接。其次是CO2氣體保護焊，該焊接方法由于具有操作簡單、效率高及成本較低的優(yōu)點而被廣泛接受。但由于CO2是較強的氧化性氣體，飛濺大、熔渣多、焊縫成形差，更容易造成焊縫金屬合金燒損和氣孔的生成。因此，一般要求焊接壓力容器中非受壓的附屬配件比如裙座等。最后是熔化極氣體保護焊，也可以稱作混合氣體保護焊，在配比器的作用下，將多數(shù)氬氣（70%～85%）與少量CO2（15%～30%）氣體混合進行焊接，這種方式具有焊接效率高、焊縫成形良好、焊道飛濺少的優(yōu)點，目前已越來越多被廣泛應用。國外推行的高效全數(shù)字化焊機（比如福尼斯的TIME5000型）是國內(nèi)應用最成功的一例。

對于不銹鋼來講，一般情況下，對于鐵素體奧氏體不銹鋼由于焊縫金屬具有一定量的鐵素體，具有良好的塑性和韌性，焊材選用時，除從工藝角度考慮外大都選用藥皮類型為16或17的焊材（如A102）。

埋弧焊和氣體保護焊用不銹鋼焊絲與母材的化學成分相近，但應配用無錳中硅中氟或無錳低硅高氟熔煉焊劑，最好是堿性燒結(jié)焊劑。

四、遵循等耐蝕性原則

壓力容器焊接接頭的等耐蝕性應為耐蝕性、抗氫性和抗氧化性均不低于母材標準的規(guī)定指標或產(chǎn)品制造技術條件規(guī)定的相應值?？紤]焊接熱過程對接頭的耐蝕性可能產(chǎn)生的不利影響，應選擇主要合金成分高于母材，而碳含量低于母材的焊接材料。

1.低合金鋼

近年來，隨著石油的深度開采，原油的含硫量越來越高，使得更多壓力容器處于濕硫化氫（H2S）環(huán)境中，此時因腐蝕而生成的氫原子很容易滲入鋼中，并在局部聚集，致使在鋼材內(nèi)部產(chǎn)生沿軋制方向擴展的裂紋，而相鄰裂紋相互連接又會形成橫截于厚度方向、形似階梯狀的裂紋，這種現(xiàn)象稱為氫致開裂，簡稱HIC。硫化物應力腐蝕開裂（SSCC）則是金屬材料在硫化物腐蝕環(huán)境中的腐蝕和拉伸應力的聯(lián)合作用下，所發(fā)生的延遲脆性斷裂現(xiàn)象。針對這種情況，國內(nèi)鋼材廠家制造了超低S（wS≤0.005%）、低P（wP≤0.015%）的抗H2S等腐蝕的HIC材料。目前常用的有Q245R（HIC）及Q345R（HIC）兩種材料。同樣焊接材料也就相繼產(chǎn)生，比如哈爾濱焊接研究所威爾公司的“SHA”系列焊材，其使用選擇原則除按照低合金鋼的焊材選用原則外，必須首先保證其具備S、P的含量達到規(guī)定數(shù)值，然后焊接接頭經(jīng)過720h的SSCC試驗方可進行使用，具體選擇如表5所示。

表5 低合金鋼HIC耐蝕鋼容器焊材選用

近年來應用以上焊接材料焊接國內(nèi)外HIC類材料的壓力容器近百余臺，效果良好，為國內(nèi)壓力容器制造行業(yè)贏得了信譽。說明我國焊材生產(chǎn)水平在一定程度上達到了國際先進水平。

2.不銹鋼

由于不銹鋼本身具有很強的耐蝕性和抗氧化性，所以焊材的選用可參照母材的材質(zhì)牌號，選用與母材成分相同或相近的焊材。由于碳含量對不銹鋼的耐蝕性能有很大影響，因此應選用熔敷金屬含碳量不高于母材的焊材。也就是說，盡可能保證其合金成分大致與母材成分一致或相近，在不影響耐蝕性的情況下，含一定量的鐵素體，這樣既能保證良好的抗裂性能，又有良好的耐蝕性能。

3.異種鋼

在壓力容器制造過程中，經(jīng)常出現(xiàn)不銹鋼與碳鋼或低合金鋼焊接的情況。在這種情況下，通常焊材的選用原則是“就高不就低”，選用耐蝕合金成分高的不銹鋼焊材，來解決由于焊接過程中焊縫金屬成分的“滲碳”和顯微組織的一些變化。因為碳鋼或低合金鋼在與不銹鋼接觸時不銹鋼中鉻元素會“非常活躍”，與碳元素形成不可逆轉(zhuǎn)的碳化鉻組織（C6Cr23），該組織游離于焊縫中或不銹鋼組織里，本身不具備任何抗蝕能力，使本來很好的、抗蝕性很強的不銹鋼組織造成了“貧鉻”現(xiàn)象，從而使材料形成點蝕或銹蝕，嚴重時，還可能導致裂紋。

因此，在壓力容器制造中通常為碳鋼或低合金鋼與奧氏體不銹鋼相焊時要本著以下情況進行考慮：①焊縫金屬的成分稀釋。②熔合區(qū)的塑性 在焊縫金屬靠近低合金鋼一側(cè)，熔合區(qū)附近存在寬為0.2～0.6mm的低塑帶，該區(qū)域中存在馬氏體組織，會明顯降低接頭的塑性韌性和耐蝕性。③碳的擴散遷移能造成接頭在熔合區(qū)發(fā)生脆性斷裂。④熱應力及其影響。

總之，無論任何一種碳鋼或低合金鋼與不銹鋼相焊時，必須選用不銹鋼焊材，否則將難以滿足其組織抗蝕性要求。常見異種鋼焊材使用如表6所示。

表6 常用碳鋼低合金鋼與不銹鋼焊接材料

五、遵循適用性原則

考慮到產(chǎn)品材料的最佳匹配而保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，還有很多因素制約著焊接材料的選用，歸納起來，必須從以下條件進行適當選擇。

（1）要充分考慮工件的復雜程度、坡口制備以及適當?shù)暮附硬课?由于工件的結(jié)構(gòu)復雜，厚度較大，其冷卻速度快而產(chǎn)生內(nèi)應力大，所以容易出現(xiàn)裂紋，為此應選擇抗裂性好的焊材；如受條件限制使某些焊接部位難以清理時，就應考慮選用氧化性強的、對銹蝕或油污等不敏感的酸性焊材。

（2）要充分考慮焊工的身體健康 鑒于堿性焊條對操作技術和施工準備要求較高，且產(chǎn)生的焊接煙塵有害影響較大，故在酸性和堿性焊材都允許得情況下優(yōu)先選用酸性焊條。

（3）要充分考慮焊材使用的經(jīng)濟性 在保證使用性能滿足壓力容器要求的前提下，適當選用合適的不同價位的焊材，主體焊縫按照要求可以使用精煉水準高的焊材，對一些輔助配件，可以適當考慮使用價格低的普通焊材，不要片面追求焊材的全面性能，只要滿足需要即可。