焊接性試驗與分析方法（第2版）

第1章概述001
1.1焊接性的概念001
1.1.1焊接性概念的提出及發展001
1.1.2工藝焊接性和使用焊接性002
1.1.3冶金焊接性和熱焊接性002
1.1.4影響焊接性的因素003
1.2焊接工藝及重要性006
1.2.1焊接工藝的概念006
1.2.2焊接工藝的特點007
1.2.3焊接工藝的重要性008

第2章焊接性分析內容及評定方法009
2.1焊接性分析的內容009
2.1.1焊縫及熱影響區抗裂紋能力009
2.1.2焊接接頭抗脆性斷裂的能力009
2.1.3焊接接頭的使用性能010
2.1.4評定焊接性的原則010
2.2焊接性的評定方法011
2.2.1模擬類方法011
2.2.2理論分析與計算類方法012
2.2.3實焊類方法012
2.3鋼材焊接性評定中的問題013
2.3.1提高低合金高強鋼性能的途徑013
2.3.2冶金技術進步對焊接冶金的影響013
2.3.3對焊接性評定的影響015
2.4焊接性的間接評定016
2.4.1碳當量法016
2.4.2敏感指數法018
2.4.3焊接熱迴圈及焊接連續組織轉變圖020
2.4.4焊接熱模擬試驗030
2.4.5焊接熱影響區硬度038
2.5焊接性的直接試驗方法039
2.5.1焊接冷裂紋試驗方法040
2.5.2焊接熱裂紋和再熱裂紋試驗方法041
2.5.3層狀撕裂和應力腐蝕試驗方法041
2.5.4焊接性試驗方法的選用042

第3章焊接冷裂紋試驗及分析043
3.1冷裂紋的特徵及影響因素043
3.1.1焊接冷裂紋的特徵043
3.1.2焊接冷裂紋的影響因素044
3.2焊接冷裂紋試驗051
3.2.1斜Y形坡口對接裂紋試驗051
3.2.2剛性拘束對接裂紋試驗053
3.2.3窗形拘束裂紋試驗054
3.2.4插銷試驗054
3.2.5搭接接頭裂紋試驗057
3.2.6十字接頭抗裂性試驗058
3.2.7裡海拘束裂紋試驗及改進060
3.2.8TRC試驗和RRC試驗061
3.3焊接冷裂紋的防止措施063
3.3.1從冶金方面考慮063
3.3.2正確制定焊接工藝065
3.4焊接冷裂紋試驗示例068
3.4.1大厚度異種鋼焊接裂紋原因分析及對策068
3.4.2球罐類大型焊接容器裂紋和失效分析072
3.4.3西氣東輸X80管線鋼的焊接冷裂紋分析081
3.4.4液壓支架用Q550Q690高強鋼焊接裂紋分析083
3.4.5B-HARD360CFA耐磨鋼GMAW接頭裂紋敏感性分析087
3.4.6SHT1080/Q460高強鋼焊接冷裂紋及顯微組織分析094

第4章焊接熱裂紋試驗及分析105
4.1焊接熱裂紋特徵及影響因素105
4.1.1焊接熱裂紋的特徵105
4.1.2焊接熱裂紋的影響因素107
4.2焊接熱裂紋的試驗方法110
4.2.1壓板對接焊接裂紋試驗110
4.2.2可調拘束裂紋試驗112
4.2.3T形接頭焊接熱裂紋試驗114
4.2.4可變拘束熱裂紋試驗115
4.2.5魚骨狀焊接熱裂紋試驗116
4.2.6指狀裂紋試驗118
4.2.7十字搭接裂紋試驗118
4.2.8鑄環裂紋試驗119
4.2.9橫向位移裂紋試驗120
4.3焊接熱裂紋的防止措施123
4.3.1從冶金方面考慮123
4.3.2從工藝方面考慮125
4.4焊接熱裂紋試驗與分析示例126
4.4.130萬噸乙烯工程9Ni鋼球罐焊接熱裂紋分析126
4.4.2核電站波動管對接焊縫熱裂紋分析130
4.4.3大橋鋼箱梁焊縫熱裂紋試驗及分析132
4.4.4高錳鋼與低合金鋼焊接熱裂紋試驗分析134
4.4.5管線鋼雙面螺旋埋弧焊熱裂紋試驗及分析136
4.4.6鎳基高溫合金橫向位移裂紋試驗及分析139
4.4.7奧氏體不銹鋼管道焊接熱裂紋缺陷的模擬140
4.4.8GH600波紋管與0Cr18Ni9接管氬弧焊的熱裂紋分析143

第5章再熱裂紋試驗及分析147
5.1再熱裂紋的特徵及開裂條件147
5.1.1再熱裂紋的特徵147
5.1.2再熱裂紋的開裂條件148
5.1.3再熱裂紋敏感性的判據149
5.2焊接再熱裂紋試驗方法150
5.2.1插銷式再熱裂紋試驗150
5.2.2H形拘束試驗151
5.2.3斜Y形坡口再熱裂紋試驗151
5.2.4BWRA管件環縫再熱裂紋試驗151
5.2.5MRT再熱裂紋試驗152
5.3再熱裂紋的影響因素及防止措施152
5.3.1再熱裂紋的產生機理152
5.3.2再熱裂紋的影響因素154
5.3.3再熱裂紋的防止措施157
5.4焊接再熱裂紋試驗與分析示例161
5.4.1燃氣輪機鎳基合金薄壁噴管再熱裂紋分析與防止161
5.4.2電站珠光體耐熱鋼焊接再熱裂紋的防止對策162
5.4.307MnCrMoVR鋼制大型球罐再熱裂紋分析及現場修復164
5.4.4T23低合金貝氏體耐熱鋼的再熱裂紋敏感性分析168
5.4.5SA-335P92耐熱鋼的焊接工藝性能和再熱裂紋分析172

第6章層狀撕裂和應力腐蝕開裂177
6.1層狀撕裂特徵、影響因素及防止177
6.1.1層狀撕裂的特徵177
6.1.2層狀撕裂條件與形成機制178
6.1.3層狀撕裂的影響因素179
6.1.4層狀撕裂的防止措施181
6.2層狀撕裂的試驗方法184
6.2.1Z向拉伸試驗184
6.2.2Z向視窗試驗185
6.2.3Granfield試驗法186
6.3應力腐蝕開裂及試驗分析186
6.3.1應力腐蝕開裂的特徵186
6.3.2應力腐蝕開裂的機制189
6.3.3應力腐蝕開裂試驗方法191
6.3.4應力腐蝕開裂的影響因素及防止措施194
6.4層狀撕裂和應力腐蝕開裂的示例196
6.4.1電站75MW機組轉子支架T形接頭的層狀撕裂分析196
6.4.2鋼結構厚板層狀撕裂及其防止措施197
6.4.3換熱器接管焊接接頭應力腐蝕開裂分析204
6.4.4氨合成塔換熱器應力腐蝕開裂後的焊接修復205
6.4.5海洋鑽井平臺焊接工藝及抗層狀撕裂性能205
6.4.6X80管線鋼焊接接頭的應力腐蝕開裂分析210

第7章使用焊接性試驗及工藝評定214
7.1焊接接頭力學性能試驗214
7.1.1焊接接頭的拉伸試驗215
7.1.2焊接接頭彎曲及壓扁試驗217
7.1.3焊接接頭衝擊試驗220
7.1.4釺焊接頭和電阻焊接頭的檢測223
7.2焊接接頭的其他使用性能試驗方法226
7.2.1焊接接頭疲勞試驗和動載性能試驗226
7.2.2焊接接頭脆性斷裂試驗227
7.2.3焊接接頭高溫性能試驗233
7.2.4焊接接頭耐蝕和耐磨堆焊試驗234
7.2.5角接頭試樣的宏觀檢驗236
7.2.6螺柱焊縫的檢驗方法237
7.3焊接工藝評定試驗方法239
7.3.1焊接工藝評定的目的和影響因素239
7.3.2焊接工藝評定的程式及注意事項243
7.3.3鍋爐與壓力容器焊接工藝評定試驗項目246
7.3.4焊接工藝評定試驗方法及合格標準249
7.4鋼結構焊接工藝評定試驗250
7.4.1試驗要求及評定依據251
7.4.2開坡口全焊透對接接頭焊接工藝評定試驗254
7.4.3局部焊透對接接頭焊接工藝評定試驗255
7.4.4角接接頭焊接工藝評定試驗256
7.4.5管件全焊透對接接頭工藝評定試驗258

第8章焊接性的微觀分析方法260
8.1焊接接頭區的金相分析260
8.1.1焊接金相分析的目的260
8.1.2焊接金相分析的手段261
8.2金相顯微鏡和硬度測定262
8.2.1金相顯微鏡分析262
8.2.2硬度和顯微硬度測定265
8.2.3定量金相分析271
8.3焊縫和熱影響區的電鏡分析273
8.3.1電子顯微鏡的特點273
8.3.2掃描電子顯微鏡分析274
8.3.3透射電子顯微鏡分析279
8.4焊接區微觀缺陷及夾雜物分析282
8.4.1電子探針分析282
8.4.2微觀結構的X射線衍射分析285

第9章焊接金相試樣製備方法290
9.1焊接金相試樣的切取290
9.1.1取樣原則及切取部位的確定290
9.1.2用冷加工方法切取試樣292
9.1.3用線切割方法切取試樣294
9.1.4用高壓水噴射法切取試樣295
9.2焊接金相試樣的磨制297
9.2.1砂輪磨平297
9.2.2試樣鑲嵌299
9.2.3砂紙磨制303
9.2.4試樣拋光308
9.3焊接金相試樣的顯示313
9.3.1顯示方法313
9.3.2宏觀分析試樣的顯示315
9.3.3顯微分析試樣的顯示318
9.3.4特殊接頭試樣的顯示322
參考文獻324

對焊接工作者來說,理解“焊接性”的含義是十分重要的。“焊接性”是從英文“Weldability”得來的,它把焊接、結構材料的性能(力學、冶金、物理、化學性能等)以及材料的發展結合在一起。自20世紀40年代初派生出焊接性概念以來,焊接性的含義一直在不斷發展著,人們給它下了多種定義,這是由於理解的角度不同、分析目的不同和由於焊接技術的不斷發展而引起的。

分析焊接性的目的,在於闡明一定的材料在指定的焊接工藝條件下可能出現的問題,以確定焊接工藝的合理性、材料或產品改進的方向。必須對整個焊接過程中的材料(母材、焊材)和焊接區(焊縫、熔合區和熱影響區)的成分、組織及性能,包括工藝參數的影響和焊後接頭區的使用性能等,進行系統的研究,才能加深對焊接性的理解。

本書從實用性角度,針對焊接生產中出現的問題,闡述焊接性試驗的針對性及焊接性分析的方法。該書第1版於2014年出版後得到眾多讀者的關注,此次再版除了保持原書的實用性和先進性等特色外,增補了一些應用示例,突出了焊接生產實踐中一些先進的技術成果和成功的經驗。本書內容反映出近年來焊接性試驗的發展,特別是一些新技術的發展,有助於讀者思考和擴大視野,提高分析和解決焊接技術問題的能力。

本書可供從事與焊接技術相關的工程技術人員、管理人員和操作人員使用,也可供高等院校師生、科研和企事業單位的有關教學和科研人員參考。

參加本書編寫的其他人員有王娟、夏春智、陳茂愛、馬海軍、劉鵬、蔣慶磊、沈孝芹、吳娜、魏守征、李嘉甯、馬群雙、劉坤、許紅、管彥朋、李玉斌、宋憶甯、孫健雄、許有肖等。

書中存在的不足之處,懇請廣大讀者批評指正。
 
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