設(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握一些基本的制造知識(shí)，以免編制設(shè)計(jì)文件時(shí)“閉門造車”。

本文主要摘錄整理自參考文獻(xiàn)：王增新. 壓力容器制造和修理. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2015.

文獻(xiàn)將低合金鋼定義為，除碳（≤0.20%）之外還含有少量的一種或多種合金元素（控制在5%以下），用于提高鋼的力學(xué)性能，屈服強(qiáng)度在275MPa以上，并具有良好的綜合力學(xué)性能。如GB/T 713中所列的幾種鋼。

有關(guān)壓力容器用鋼的內(nèi)容，可參考之前的文章《GB/T 150 2表2所列20種鋼材概述》。

低合金鋼雖具有較好的焊接性能，但還應(yīng)注意其焊接中的幾個(gè)特點(diǎn)。

1. 焊接接頭的焊接裂紋

1.1 冷裂紋

因低合鋼中含C，Mn，V，Nb等元素，在焊接時(shí)易淬硬而產(chǎn)生敏感的硬化組織。在剛性較大或拘束應(yīng)力高的情況下，若焊接工藝不當(dāng)，冷卻后易產(chǎn)生冷裂紋，而冷裂紋具有一定的延遲性，危害性較大。

文獻(xiàn)中舉了一個(gè)15MnV（GB/T 713已刪除這個(gè)牌號(hào)）制球罐出現(xiàn)大量裂紋的例子，認(rèn)為其原因在于：焊前預(yù)熱不足，焊后未熱處理，熱影響區(qū)HAZ硬度較高；采用了強(qiáng)度偏高的酸性焊條，焊縫金屬WM的擴(kuò)散氫含量高；并且球殼板尺寸較大，出現(xiàn)了強(qiáng)力組裝。

1.2 再熱裂紋

焊接接頭在焊后熱處理PWHT或長期處理于高溫運(yùn)行中，發(fā)生在靠近熔合線粗晶區(qū)的沿晶開裂。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，焊接高溫使HAZ附近的V，Nb，Cr，Mo等的碳化物溶于奧氏體中，焊后冷卻來不及析出。而在PWHT等高溫環(huán)境下彌散析出，從而強(qiáng)化了晶內(nèi)，使應(yīng)力松馳時(shí)的蠕變變形時(shí)集中于晶界。還有觀點(diǎn)認(rèn)為是鋼中的B，P，Sn，As等在焊后熱處理時(shí)沿晶界析出，減小了晶界結(jié)合力。

主要應(yīng)對(duì)措施為：適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，和PWHT時(shí)避開敏感的再熱溫度區(qū)間。

實(shí)踐表明，Q345R，Q370R對(duì)再熱裂紋不敏感，18MnMoNb只有輕微敏感性。

事實(shí)上，此前我們也提到過冷裂紋（延遲裂紋）和再熱裂紋，見《無損檢測的時(shí)機(jī)——延遲裂紋、再熱裂紋》。

1.3 應(yīng)力腐蝕開裂SCC

高強(qiáng)鋼的焊接接頭由于成形和焊接都不可避免存在不同程度的殘余應(yīng)力，在一定的介質(zhì)環(huán)境中，即使無載靜置，也可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕。

有關(guān)應(yīng)力腐蝕，我們之前也討論過，具體可見《應(yīng)力腐蝕及晶間腐蝕》。

2. 焊接接頭的脆化和軟化

2.1 應(yīng)變時(shí)效脆化

焊接接頭在焊前需要經(jīng)過各種冷加工，如下料剪切、筒體卷圓等，鋼材會(huì)產(chǎn)生塑性變形，如果該區(qū)再經(jīng)200~500℃的熱作用就會(huì)引起應(yīng)變時(shí)效。應(yīng)變時(shí)效會(huì)使鋼材塑性降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度提高。

正因?yàn)槿绱薌B/T 150.4規(guī)定：對(duì)于碳鋼、低合金鋼等材料變形率超過5%，奧氏體鋼變形率超過15%時(shí)，需要進(jìn)行成形后的恢復(fù)性能熱處理。

之前我們還討論過恢復(fù)熱處理與焊后熱處理的區(qū)別，見《辨析丨恢復(fù)性能熱處理與焊后熱處理的區(qū)別》。

2.2 焊縫和熱影響區(qū)脆化

焊接是不均勻加熱和過程，從而形成不均勻組織。焊縫WM和熱影響區(qū)HAZ的脆性轉(zhuǎn)變溫度比母材高，是焊接接頭中的薄弱環(huán)節(jié)。

焊接的熱輸入量對(duì)高強(qiáng)鋼WM和HAZ性能有重要影響，高強(qiáng)鋼易淬硬，熱輸入量過小，HAZ會(huì)出馬氏體引起裂紋；熱輸入量過大，WM和HAZ的晶粒粗大會(huì)造成接頭脆化。調(diào)質(zhì)鋼和正火鋼相比，對(duì)熱輸入量過大而引起的HAZ脆化傾向更嚴(yán)重，所以焊接時(shí)應(yīng)將熱輸入量控制在一定范圍。

2.3 焊接接頭的軟化

由于焊接熱作用，調(diào)質(zhì)鋼的HAZ外側(cè)加熱到回火溫度以上特別是A_C1附近的區(qū)域，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度下降的軟化帶。

3. 應(yīng)對(duì)措施

要獲得無超標(biāo)缺陷的優(yōu)質(zhì)焊接接頭，應(yīng)對(duì)整個(gè)制造過程進(jìn)行質(zhì)量控制。

1) 盡量避免錯(cuò)邊、棱角及強(qiáng)力組裝而引起的附加載荷；

2）盡量減少焊縫中氫的來源，如選用低氫或超低氫高韌性的焊材，及烘干焊條等。

3）制定合適的焊接工藝、焊接順序等，防止HAZ軟化、脆化，控制焊接變形或過大的殘余應(yīng)力，并適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行預(yù)熱和后熱；

4）進(jìn)行焊后熱處理，尤其是有應(yīng)力腐蝕SCC傾向的容器，焊后熱處理不僅能消除殘余應(yīng)力，還能降低硬度；此前我們還討論過需要進(jìn)行熱處理的情況，見《壓力容器需要熱處理的情況》 。

5）對(duì)有延遲裂紋傾向的焊接接頭應(yīng)注意無損檢測時(shí)機(jī)；對(duì)焊接表面有缺口效應(yīng)的部位，應(yīng)打磨消除，以避免其成為裂紋源；對(duì)再熱裂紋敏感的鋼種，應(yīng)在PWHT前后進(jìn)行RT或UT。