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摘要：本文从焊接材料、焊接工艺等方面分析了蒸汽流量孔板焊缝开裂的主要原因，以及异种钢焊接的防裂纹措施。
  我企业蒸汽主管在系统大修时新增了一个 DN600 的蒸汽流量孔板，工作介质为过热蒸汽，压力为 0.5MPa，温度为 180℃，流量孔板与管道采用焊接方式联结，使用 4 天后在环形焊缝中间产生了 400mm 长的纵向裂缝，通过舍夫勒组织图对焊缝金属进行分析，确定焊缝的组织状态，查找焊缝开裂原因。
 
1、流量孔板的焊接及开裂形式：
  蒸汽主管上 DN600 的蒸汽流量孔板，流量孔板与管道焊缝接头图如图 1 所示。

  流量孔板环形焊缝的焊接是属于异种钢的焊接，本次焊接采用手工电弧焊，地衣层用 A312 焊条，第二层至盖面用 J422 焊条，焊缝熔合比示意图如图 2 所示。
WI. 地衣层焊缝、填充金属所占比例（%）  W2. 第二层焊缝、填充金属所占比例（%）  B1、B2、B3. 焊缝中、母材所占百分比（%）  图 2   母材熔合比
WI. 地衣层焊缝、填充金属所占比例（%）
 
W2. 第二层焊缝、填充金属所占比例（%）
 
B1、B2、B3. 焊缝中、母材所占百分比（%）
 
图 2   母材熔合比
 
  根据流量孔板环形焊缝开裂的时间、部位、外观特征等可确定其属于脆性断裂。脆性断裂是一种低应力破坏现象，脆断时应力一般不高于结构的设计应力，而且断裂前没有或只有少量的塑性变形，裂纹可瞬时扩展至整体，突然性比较强，潜在危害大。焊缝金属韧性不足是造成脆性断裂的一个重要原因，焊缝金属的韧性决定于其组织状态。本文重点分析化学成分对焊缝金属韧性的影响。
 
2、地衣层焊缝金属的化学成分及组织状态分析：
   由图 1 和图 2 可知，环形焊缝金属是由短节（Q235-A）、孔板（1Cr18Ni9Ti）两种不同类型的母材以及填充金属 W1、 W2 融合而成。地衣层焊缝金属是由 Q235-A，1Cr18Ni9Ti，以及填充金属 W1 组成。Q235-A 不含合金元素，对焊缝金属中的合金具有稀释作用，使焊缝中的强奥氏体化学元素 Ni 含量减少，如果焊条选用不当，工艺不合理，焊缝中将出现一定量的马氏体组织，避免焊缝金属中出现马氏体组织，是制定焊接工艺的首要原则。根据焊条熔敷金属和母材金属的化学成分及熔合比，可以计算出焊缝金属的当量成分，并可利用舍夫勒组织图来确定其组织状态（如图 3）。

A. 奥氏体 B. 马氏体 F. 铁素体
 
Cr 当量 =Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb
 
Ni 当量 =Ni+30C+0.5Mn
 
图 3

3、 第二层焊缝的化学成分及组织状态分析：
3.1、 选用 J422 焊条时焊缝组织状态:
  第二层焊缝由 Q235—A，J422 焊条以及图 3 中 h 点金属所组成。当熔合比在 30% ～ 40% 时， Cr当量 =4.64（%）；Ni 当量 =6.01（%），相当于图中k 点成分的金属。由图中可以看出，此时焊缝组织为脆硬的马氏体组织，其韧性严重下降，在使用过程中极易引起焊缝产生脆性断裂。
3.2、选用 A312 焊条时焊缝组织状态：
  第二层焊缝由 Q235—A，A312 焊条以及图 3中h 点金属所组成。当熔合比在 40% 时，Cr 当量=20.56（%），Ni 当量 =14.47（%），相当于图中 g 点成分的金属。其组织为奥氏体，不利于提高焊缝金属的抗裂性能。当熔合比在 30% 时， Cr 当量=22.1（%）；Ni 当量 =15.19（%），相当于图中M 点成分的金属，其组织为奥氏体 +2 ～ 3% 的铁素体，金属的塑性、韧性良好，具有良好的抗裂性能。
 
4、分析结论与改进效果：
  通过分析，流量孔板环形焊缝裂纹的原因主要是第二层至盖面焊条选择不当，简单的认为地衣层 A312 焊条，已保证了孔板与管道的焊接性能，第二层至盖面焊接的是 Q235—A 管道，采用 J422 焊条以降低焊接成本和提高焊接速度。后来流量孔板修复焊接时，大家调整了焊条型号，全部采用 A312 焊条焊接，一次焊接成型，使用效果良好。实践证明，异种钢 Q235-A 和 1Cr18Ni9Ti 的焊接必须采用 A312 焊条焊接才能获得优良的抗裂性能。以后在焊接实践中，针对异种钢的焊接，制定焊接工艺和选择焊条时一定要做好组织分析。