哪些金屬焊接需要控制擴散氫

A. 高強鋼焊接需要注意什麼

低合金高強鋼的焊接性主要包括兩個方面，其一是裂紋敏感性，其二是焊接 熱影響區的力學性能。 眾所周知，擴散氫、脆性組織和殘余應力是冷裂紋產生的三要素，碳當量公式 （如 IIW 的 CEN 公式）熱影響區最大硬度等都被用來評價鋼材的冷裂敏感性。
（1）冷裂紋問題 對於現代低合金高強度鋼， 由於熱機械控制工藝技術和微合金化技術的廣泛 應用，碳含量和碳當量都大幅度降低，因此，其冷裂敏感性不明顯，除非在極端 情況下（很大的拘束度或擴散氫含量很高） ，一般不會遭遇冷裂紋。 值得注意的是焊縫金屬冷裂紋問題。 冷裂紋傾向低合金高強鋼隨著強度等級的增高，焊接接頭冷裂紋傾向增大。冷裂紋又叫氫致裂紋或延遲裂紋，是指焊接接頭冷卻到較低溫度（Ms 溫度以下）時產生的焊接 裂紋冷裂紋一般產生在熱影響區，有時也產生在焊縫金屬內。產生冷裂紋的三個 主要因素是：裂縫金屬內殘留的擴散氫、熱影響區或焊縫金屬硬組織、焊接殘余 應力。 焊接低合金高強度鋼時， 氫的主要來源是焊條葯皮中的水分和破口表面的水 分、油污等雜質。這些物質在電弧高溫作用下分解出氫，溶解在熔池金屬內，熔 池冷卻凝時氫來不及逸出，殘留在焊縫內。另外，焊接低合金高強度鋼的一個重 要特點是熱影響區有較大的淬硬傾向，隨強度等級的提高、含碳元素或合金元素 含量增多，其淬硬性也增大。當焊接浮大焊件或冷卻速度過快時，熱影響區或焊 縫金屬更容易產生淬硬組織。 焊接時由於不均勻的加熱和冷卻以及構件本身的拘 束作用，在焊縫內仍然會產生很大的殘余應力。所以，低合金高強度鋼焊接時有 較大的冷裂傾向。 為防止冷裂紋的產生，焊前應嚴標按照說明書的規定烘乾焊條，將坡口清理 干凈，並採取焊前預熱、焊後保溫緩冷及熱處理等措施。 母材強度的提高和焊接性的改善， 促使冷裂紋發生的位置從熱影響區轉移到 焊縫。基於焊後隨時間變化氫對局部臨界開裂應力的影響，國際焊接聯合會提出 了判別高強鋼冷裂紋位置的基本方法，焊後焊縫中的氫含量隨時間單調減少，而熱影響區的氫含量先從母材基礎值升高到峰值然後下降，整個過程只有幾分鍾， 恰好與殘余應力發生的過程同步，通過計算殘余應力值-時間的變化、以及熱影 響區和焊縫受實時擴散氫含量影響的臨界開裂應力， 即可預測冷裂紋發生的位置。 高強度焊縫金屬對裂紋敏感性大，當然有利於焊縫冷裂紋。影響焊縫冷裂紋的還 有殘余應力值及其產生的時間，如果較早地產生較大的殘余應力，則有利於焊縫 冷裂紋值。相反，低強度焊縫金屬、低殘余應力或較晚產生殘余應力有利於熱影 響區冷裂紋的產生。
（2）熱裂紋傾向 在焊接過程中， 焊縫和熱影響區金屬冷卻到固相線附近的高溫區產生的焊接 裂紋。 熱裂紋都是沿著晶界開裂分布在焊縫中心或兩側， 表面是不規則的鋸齒狀。 產生熱裂紋的主要原因是由於焊縫金屬中碳、硫元素含量偏高，在焊接過程中形 成低熔點共晶物，當液態金屬冷卻到結晶時聚集在晶界處，在焊接應力的作用下 沿晶界開裂，形成熱裂紋。低合金鋼焊接時，應考慮鋼材和焊接材料的含碳量， 由於錳可以和硫形成硫化錳，硫化錳熔點高，會增加鋼的抗裂紋性，同時還要減 小焊接結構的剛性，控制焊縫成形系數等，防止熱裂紋傾向。
（3）熱影響區的組織和韌性 熱影響區由不同區域的組織構成，每一區域的組織都受加熱速度、峰值溫度 和冷卻速度的影響。對於單道焊，根據峰值溫度，熱影響區可劃分為粗晶區（GC 熱影響區） 細晶區 ， （GR 熱影響區） 中間臨界區 ， （IC 熱影響區） 和亞臨界區 （SC 熱影響區） ；對於雙道焊或多層焊，第二道焊道的熱影響區與第一道重疊，在第 一道的熱影響區中形成被部分或完全再熱區， 其中最引人注目的是亞臨界再熱粗 。 晶區（SCGC 熱影響區）和中間臨界再熱粗晶區（ICGC 熱影響區） 粗晶區的組織與韌性 粗晶區因為奧氏體長大和易形成脆性組織而倍受關注，在 1000°C 以上，奧 氏體長大迅速， 利用微合金元素形成微小的碳化物或氮化物粒子是限制奧氏體晶 粒長大的有效途徑，Nb 和 Ti 是應用最多的微合金元素，在管線鋼、船板和建築 結構中均廣泛使用， 然而， 必須嚴格控制其含量， 使得碳氮化物粒子即不會太粗， 也不會過分地細小。 粗晶區的相變組織是影響其韌性水平的主要因素。 粗晶區奧氏體在冷卻過程中發生相變，相變組織主要取決於材料的淬透性和冷卻速度，還取決於是否存在 抑制晶界鐵素體的 B 以及晶內是否有促進鐵素體形核的細小粒子如 TiO2，而這 一切均能夠在相變溫度范圍中體現。 中間臨界再熱粗晶區往往是可能的低韌性區，尤其是形成 M-A 組元的情況 下。在再熱粗晶區中，後續焊道將前邊焊道的粗晶區再熱到 Ac1~Ac3 的溫度，使 其發生部分奧氏體化轉變，部分奧氏體化轉變導致局部富碳的奧氏體的形成，並 在冷卻時轉變為高碳孿晶馬氏體。這些脆性的「小島」尺寸可達 5mm，在再熱粗 晶區中的相比例可達 5%，因此導致再熱粗晶區的韌性大幅度下降。 局部脆性區一般發生在粗晶區和再熱粗晶區，較少地發生在再熱熱影響區， 上世紀 80 年代以來，局部脆性區問題引起了廣泛的關注和爭議，一方面，裂紋 尖端張開位移試驗發現局部脆性區的韌性很低，有時裂紋尖端張開位移值低到 0.05mm 以下， 另一方面， 尚沒有關於局部脆性區導致焊接結構提早失效的案例。 有關局部脆性區的研究很多， 總的說來局部脆性區的韌性取決於局部脆性區的寬 度，局部脆性區越寬，裂紋尖端張開位移值就越低，而熱影響區的韌性又是最低 的，所以，在多層焊時焊道的布置和焊接工藝的控制十分重要。

望採納。

B. 焊接中常採用哪些方法來調整和改變焊縫金屬的性能

焊縫中的氫對焊縫質量的不利影響主要有：
（1）形成氫氣孔：當焊接熔池吸收了大量的氫時，則在焊縫凝固時由於氫在鋼中的溶解度突然下降，使得焊縫中的氫處於過飽和狀態，這時氫原子會結合形成氫分子，而氫分子不溶解於鋼，會在液態熔池金屬中形成氣泡，焊縫凝固時若氣泡的逸出速度小於焊縫的凝固速度，就會在焊縫中形成氣孔。
（2）產生氫脆：所謂氫脆是指在室溫條件下鋼中的氫會使鋼的塑性嚴重下降的現象。焊縫中的擴散氫含量越高，則氫脆現象越明顯。
（3）產生白點：碳鋼和低合金鋼焊接時，如含氫量較高，則常常在焊縫的拉伸和彎曲試樣的斷面上出現銀白色的局部脆斷點，稱之為白點，其直徑一般在0.5-3mm
之間。在許多情況下，白點的中心有小的夾雜物或氣孔。
（4）產生冷裂紋：焊接冷裂紋常產生於高強鋼的焊接過程中，其產生機理是：在鋼產生淬硬組織之後，受氫的侵襲和誘發，使焊縫組織脆化，在拘束應力的作用下產生裂紋。因此，氫是引起高強焊接冷裂紋的三大因素之一，並且有延時的特徵，常稱為延遲裂紋。

C. 什麼是擴散氫,什麼是殘余氫

在鋼焊縫中，氫大部分是以氫原子或離子的形式存在的，它們與焊縫金屬形成間隙固溶體。由於氫原子和離子的半徑很小，這一部分氫可以在焊縫金屬的晶格中自由擴散，故稱之為擴散氫。還有一部分氫擴散聚集到晶格缺陷、顯微裂紋和非金屬夾雜物邊緣的空隙中，結合為氫分子，因其半徑增大，不能自由擴散，故稱之為殘余氫。
擴散氫約占總含氫量的百分之八十到九十，因此它對焊接接頭的影響比殘余氫大。

D. 如何減少焊縫金屬中擴散氫的含量

焊縫含氫量 但是焊縫含氫量和焊條含氫量不一樣，因為焊條中所含的H不是全部進入焊縫中的，有一部分焊條中的H沒有進入焊縫

E. 在焊接時焊縫金屬中氫的總含量叫做什麼

焊接時焊縫中的氫分為擴散氫和殘余氫，其中擴散氫佔80%-90%,是導致焊內縫產生冷裂紋的原因之一容，而殘余氫含量很少，影響很小；因此對於易產生冷裂紋的材料焊接後應立即升溫進行消氫處理，氫在180℃時最為活躍，在較高溫度下使大部分擴散氫從焊縫中逸出。

F. 氫氣對焊接接頭帶來那些危害

焊縫來中的氫對焊縫質量的不利影源響主要有：
（1）形成氫氣孔：當焊接熔池吸收了大量的氫時，則在焊縫凝固時由於氫在鋼中的溶解度突然下降，使得焊縫中的氫處於過飽和狀態，這時氫原子會結合形成氫分子，而氫分子不溶解於鋼，會在液態熔池金屬中形成氣泡，焊縫凝固時若氣泡的逸出速度小於焊縫的凝固速度，就會在焊縫中形成氣孔。
（2）產生氫脆：所謂氫脆是指在室溫條件下鋼中的氫會使鋼的塑性嚴重下降的現象。焊縫中的擴散氫含量越高，則氫脆現象越明顯。
（3）產生白點：碳鋼和低合金鋼焊接時，如含氫量較高，則常常在焊縫的拉伸和彎曲試樣的斷面上出現銀白色的局部脆斷點，稱之為白點，其直徑一般在0.5-3mm 之間。在許多情況下，白點的中心有小的夾雜物或氣孔。
（4）產生冷裂紋：焊接冷裂紋常產生於高強鋼的焊接過程中，其產生機理是：在鋼產生淬硬組織之後，受氫的侵襲和誘發，使焊縫組織脆化，在拘束應力的作用下產生裂紋。因此，氫是引起高強焊接冷裂紋的三大因素之一，並且有延時的特徵，常稱為延遲裂紋。

G. 什麼是擴散氫

在鋼焊縫中，氫大部分是以氫原子或離子的形式存在的，它們與焊縫金屬回形成間隙固溶答體。由於氫原子和離子的半徑很小，這一部分氫可以在焊縫金屬的晶格中自由擴散，故稱之為擴散氫。還有一部分氫擴散聚集到晶格缺陷、顯微裂紋和非金屬夾雜物邊緣的空隙中，結合為氫分子，因其半徑增大，不能自由擴散，故稱之為殘余氫。
擴散氫約占總含氫量的百分之八十到九十，因此它對焊接接頭的影響比殘余氫大。

H. 哪種焊條熔敷金屬擴散氫含量最高

哪種焊條熔敷金屬擴散氫含量最高
焊條由焊芯及葯皮兩部分構成。焊條是在金屬焊芯外將回塗料答(葯皮)均勻、向心地壓塗在焊芯上。焊條種類不同，焊芯也不同。焊芯即焊條的金屬芯，為了保證焊縫的質量與性能，對焊芯中各金屬元素的含量都有嚴格的規定，特別是對有害雜質（如硫、磷等)的含量，應有嚴格的限制，優於母材。焊芯成分直接影響著焊縫金屬的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要盡量少。

I. 焊條熔敷金屬擴散氫含量分析哪裡有的做

哈焊所，和中冶焊接研究所