新型合金鋼焊接工藝和缺陷處理工藝探討

丁強

摘要：在工業生產加工過程中，焊接是一種重要的技術手段，應用新型合金鋼焊接工業可優化工業企業的制造生產，亦可提升工業企業的經濟價值空間。P91與T91是兩種新型的合金鋼材，被廣泛應用于工業制造當中，文章從低碳合金鋼焊接工藝與缺陷處理工藝兩方面展開討論，以此發揮出新型合金鋼焊接的優勢作用。

關鍵詞：新型合金鋼;焊接工藝;缺陷處理;工業制造

P91合金管是經過實心管坯經穿孔后軋制而成的，根據生產方式不同可分為熱軋管、冷軋管、冷拔管和擠壓管等[1]。P91合金管是一種低合金機構或者是合金結構鋼軋制的普通碳素結構鋼，主要應用于輸送流體的管道或者是結構零件焊接中，鍋爐用P91合金管、地質用P91合金管和石油用無縫管等。T91合金是在 121MoV鋼的基礎上降低含碳量，并且嚴格控制硫、磷的含量，在此基礎上，添加少量的釩、鈮元素進行合金化的新型合金鋼管[2]。

1.新型合金鋼焊接前期準備

技術人員在應用新型合金鋼實施焊接工藝前，需要做好充分的準備。首先，結合新型合金鋼材的性質性能特點及產品結構設計要求，確定焊接工藝的重點與難點。其次，焊接技術人員應嚴格按照焊接工藝相關的標準要求，仔細檢查焊接基材及單件，保證使用的零部件符合焊接工藝的要求，以此提高新型合金鋼的焊接質量[3]。最后，焊接技術人員需要做好領零部件的清理工作，將表面的污漬、鐵銹、灰塵等徹底清理干凈，科學規劃焊接裝備和材料的使用順利，有效防止在實際的焊接過程中出現零部件丟失的情況，從而構建完整的焊接工藝流程。

2.新型合金鋼焊接預熱溫度選擇

T91合金鋼的Ms點大約為400攝氏度，通常情況下預熱溫度設定在200攝氏度至250攝氏度之間。預熱溫度應保持在一定的合理范圍內，如果預熱溫度過高，就會降低接頭冷卻速度，進而導致在焊接接頭過程中引發晶界處碳化物析出及形成鐵素體組織，從而在極大程度上減少T91合金鋼材焊接接頭的室溫時沖擊韌性。在這種低合金結構與低碳新型合金鋼材焊接過程中，比較容易出行冷萃問題，可能會嚴重降合金鋼材的焊接效果。為了更好地展現新型合金鋼材的力學性能，焊接技術人員需要科學的選擇合金鋼材的預熱溫度，綜合焊接元件的厚度準確計算焊接的預熱溫度，對預熱溫度進行合理的控制，以此實現更佳的焊接工藝效果。

3.新型合金鋼焊接處理過程

要想體現出優質的合金鋼管焊接工藝效果，焊接技術人員就應當整合焊接環境、元件參數、技術技能及焊接機械設備等綜合因素，以此為前提確定新型合金鋼材的焊接方法。一般來說，焊接技術人員會選擇手工電焊及熔化極氣體保護焊等手段，使新型合金鋼材焊接符合工業加工制造的標準。考慮到T91、P91等低碳、低合金鋼材的物理性能，焊接技術人員在進行低碳鋼與低合金焊接工藝施工中，可除去鋼材焊接后的熱處理環節。如果焊接技術人員使用電渣焊焊接方式，應當借助會后處理消除電渣焊焊接帶來的不良影響。條件允許的情況下，焊接技術人員可進行新型合金鋼材焊接方法的創新，將不同類型的材料焊接方式進行有機結合，尋找焊接效果更加突出的焊接手段。在合金鋼焊接過程中極易出現未焊透、焊接裂縫和應力集中等問題，類似情況的發生會在一定程度上降低焊接合金鋼體結構的穩定性。因此，焊接技術人員應當全面了解并掌握新型合金鋼基材的焊縫錯變量，如果合金板材的厚度不大于20毫米，那么焊縫錯變量因控制在1/8的標準范圍內。除此之外，焊接技術人員確定好焊接參數后，應結合新型鋼材的焊接實際需求設置焊接點及焊縫，再針對其他可能干擾焊接效果的因素加以排出，比如檢查焊接處是否有污垢雜質等，以此確保新型合金鋼焊接施工滿足相應的質量規范。

4.新型合金鋼熱輸入控制

T91合金鋼具備相對比較高的冷裂傾向，在一定條件作用下，很可能產生延遲裂紋，因此焊接技術人員需要在新型合金鋼材焊接完成后的24小時之內進行回火處理，將其轉變為回火馬氏體，以此展現出更好的焊接效果。在新型合金鋼焊接過程中，氫是影響合金鋼焊接接頭出現問題的主要因素，如果焊接技術人員沒有采取有效的處理措施加以解決，就會大大降低新型合金鋼基材的焊接質量。基于這種情況，焊接技術人員可在鋼材焊接環節中適當地澤井熱量輸入，避免新型合金鋼出現焊接裂縫。在熱能作用下將新型合金鋼體中的氫氣徹底排出，保持電壓、電弧穩定輸出，此時焊接技術人員合理調整焊接速度，并適當地增加電焊電流，以此提升新型合金鋼的強度與韌性，從而防止其構成馬氏體組織。

5.新型合金鋼焊接缺陷處理

（1）焊縫冷疊加

缺陷判斷：焊道之間、焊縫與基材之間是否存在尖銳的縫隙，這種情況多發生于多道焊的角焊縫上

缺陷成因：焊縫層層冷堆在一起，無法融合，造成這種情況的主要原因是電壓偏低、焊速過慢及擺幅過大。

處理辦法：打磨或者是以其他方式除去不良的焊接縫，重新進行焊接。

（2）焊縫單側焊透

缺陷判斷：這種缺陷在外觀上不能做出準確判斷，在觀察剖切面時能發現一側已融透，而一側未融合。

缺陷成因：焊接的二測基材不相同是，焊接電壓調試及焊槍的只想存在不合理之處導致此類問題。

處理辦法：去除不良焊縫段，重新調整焊槍指向，并加大焊接電流電壓重新進行焊接

（3）焊瘤以及燒穿

缺陷判斷：通過目測可觀察到大量的焊接金屬突出，并移向焊接基材上。

缺陷成因：焊接電流電壓過大、焊接速度使用不合理、焊槍角度不合理。

處理辦法：打磨或者是以其他方式除去不良的焊縫段，合理降低焊接電流及電壓、有效控制焊接速度，并科學調整焊槍的指向。

（4）氣孔

缺陷判斷：在焊縫表面通過肉眼可觀察到大小不一的圓孔，打磨后可見蜂窩狀、針點狀及線型氣孔等。

缺陷成因：保護氣體流速及氣壓不足，再加上焊接環境不理想、焊接基材清理不徹底和焊絲干伸長過大

處理辦法：除去不良的焊縫段，增加保護氣體的氣壓流速或者是及時更換行的氣瓶、清理干凈焊接基材，避免焊接作業環境中的風速影響焊接效果，并合理減少焊絲干伸長。

（5）焊道內裂紋

缺陷判斷：以目測可見焊縫中間線性、間斷性裂開。

缺陷成因：當焊縫較深較窄時，焊接電流電壓過大或是過小且焊接速度過快，造成焊接冷卻快速應力集中而產生裂縫。

處理辦法：打磨或者是以其他方式去除缺陷段焊縫，重新焊接，并調整焊接電流電壓、適當地降低焊接速度。

（6）弧坑

缺陷判斷：在合金鋼體焊縫收尾處形成低于焊縫高度的凹陷坑。

缺陷成因：焊縫未做收弧動作處理

處理辦法：打磨去除缺陷處，重現實施焊接，在使用焊條電弧進行收弧過程中，應確保焊絲字熔池處稍作停留，且停留電流不小于焊接電流的60%，等到熔池金屬填滿后再引向一側熄弧。

結論：

綜上所述，焊接技術人員在進行新型合金鋼焊接施工過程中，應當做好焊接前期準備工作、科學合理選擇新型合金鋼焊接預熱溫度、優化焊接處理過程以及加強新型合金鋼焊接熱輸入控制。與此同時，針對合金鋼焊接缺陷處理工藝進行深入研究，積極尋找到有效的缺陷補救處理方法，以此提升新型合金鋼焊接施工質量。

參考文獻：

[1]李勝利，楊新岐，唐文珅，李會軍. 新型9Cr-1Mo鋼攪拌摩擦焊接頭組織及性能[J]. 焊接學報，2019，40（04）：28-35+162.

[2]杜亮，趙新文，孫存輝，張云來，葛惠琴. 淺談鉻鉬鋼管焊口背面跟蹤保護焊技術[J]. 石化技術，2019，26（07）：178-179.

[3]惠恬靜，雷步芳，李永堂，賈璐. P9厚壁管鑄擠復合成形工藝參數對組織和力學性能的影響[J].機械工程學報，2018，54（12）：156-164.