“监规”中有关冷热加工、焊接质量控制内容的摘录

《TSG R7004-2013 压力容器监督检验规则》的“释义与范例”里有些关于制造质量控制的内容还是比较经典的，值得一看，有助于设计人员拓展知识面。

不过，TSG R7004 现已被TSG 21-2016合并。

根据卷板机加工能力、钢材料强度、厚度及筒节直径大小，筒节的卷制有冷卷、热卷两种工艺。

冷卷具有形状与尺寸准确、操作方便、成本低、钢板表面质量不受损伤（无氧化皮、压痕）、不会引起钢板的厚度减薄等优点；但冷卷会因冷作硬化而使材料强度升高，塑性、韧性降低，对于变形量大的筒节应在成形后，进行恢复材料性能的热处理（GB/T 150.4 8.1.1）。只要条件允许应当优先选择冷卷，“监检规”要求监检员关注这个恢复材料性能热处理（是否进行及其工艺）。

热卷在卷制时需要加热至锻造温度，使钢板具有较好的塑性，易于卷制；但加热增加了制造成本，高温卷制不易损伤，氧化严重，氧化皮压痕会使表面质量受损，热卷将导致钢板厚度减薄且其减薄量受制造单位工装、工艺水平而异。

另外，热卷有可能会引起材料热处理状态的改变而使材料性能劣化，例如正火+回火供货的钢材在热成形（温度在回火温度以上）时，改变了材料的热处理状态，则必须在热卷后重新热处理使得与材料出厂热处理状态一致。“监检规”要求监检员关注这个加工减薄量、热处理（是否进行及其工艺）。

介于冷卷和热卷之间，还有种叫温卷的，它力求避免冷卷、热卷的缺点，将钢板加热至500~600℃后卷制，可使钢板获得比冷态稍大的塑性，又可避免钢板表面的严重氧化。

更多的关于冷热加工的内容，可参考：崔忠圻. 金属学与热处理. 第2版. 北京: 机械工业出版社, 2007 第7章第5节的内容。

Rm≥540MPa的低合钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢、设计温度-40℃以下的低合金钢板等，在焊接时容易产生缺陷或焊接接头性能不达标，应严格执行焊接工艺。

Rm≥540MPa的低合钢，合金元素较多，碳当量相对较高，焊接时容易形成淬硬组织，易产生焊接冷裂纹。低合金高强钢应针对材料的焊缝性能选择适当的线能量，线能量过小，热影响区会出现马氏体，产生裂纹；线能量过大，焊缝和热影响区晶粒粗大会使焊接接头脆化。并且在选择焊材时应注意焊材的氢含量（以减少焊缝中的扩散氢）。总的来说，低合金钢强高焊接时应严格控制焊接线能量，注重焊条烘干、保存，及坡口清理，严格焊前预热、后热等（避免急热、急冷）。

有关焊接裂纹、焊接工艺参数制定可参考我们之前的文章《文摘丨Cr-Mo钢容器制造工艺分析》。

与奥氏体不锈钢相比，双相钢具有良好的抗点蚀、缝隙腐蚀及晶间腐蚀能力。

有关双相钢的内容，我们之前也讨论过，见《双相钢的耐晶间腐蚀性能（一）》，《双相钢的耐晶间腐蚀性能（二）》，《元素成分对双相钢2205性能的影响》。

双相钢在焊接时，应控制焊缝尤其是热影响区奥氏体、铁素体两相组织的比例，这也是决定焊接接头性能的关键。可采用小电流、多道焊，快速焊接、减小输入线能量可以减小热影响区的范围；而多道焊，可利用上层焊缝对下层焊缝的热影响区进行一次“热处理”，促进热影响区二次奥氏体组织的进一步析出，保证铁素体向奥氏体的转变趋于平衡，但应严格控制多道焊的层间温度。

设计温度-40℃以下的用钢，主要是GB 3531中的16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR等。钢板在低温下使用具有冷脆性。衡量低温钢性能的主要指标是低温韧性，即低温下的冲击韧性和脆性转变温度，钢的低温冲击韧性越高，脆性转变温度越低，则该钢低温韧性越好，因此低温钢焊接的重点是保证焊缝及热影响区获得足够的低温冲击韧性。GB/T 150.4 7.2.5专门规定：低温容器

的焊接应严格控制线能量，在焊接工艺评定所确认的范围内，选用较小的焊接线能量，以多道施焊为宜。

相关研究表明，16MnDR、15MnNiDR、09MnNiDR焊接冷裂纹敏感性低，焊接性能良好。为得到焊接接头良好的低温冲击韧性，实际焊接过程要注意焊材的烘干、保存及坡口清理，采用小电流、多道多层焊和快速多道焊，利用多层焊的重复加热作用细化晶粒，严格控制层间温度，避免咬边和弧坑等缺陷。