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1、所有金属物质都具有一定的光泽和优良的延展性、传热性及导电等特性。金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。金属材料的工艺性能是指：为保证构件能正常工作所用的金属材料应具备的性能。金属材料工艺性能包括力学性能、物理性能和化学性能等。金属材料使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和使用寿命。材料强度越高，其塑性就越好。材料在外力作用下所表现出的力学指标有强度，硬度、塑性、韧性等。评价金属材料的强度指标有抗拉强度,屈服强度,伸长率和断面收缩率。评价材料塑性的指标是伸长率和断面收缩率，而断面收缩率能更可靠地反映材料的塑性。塑性优良的材料冷压成型的性能好，不容易发生脆性破坏，安全性好。因此要求材料的塑
2、性越大越好。金属的强度是指金属抵抗断裂的能力。一般说来，钢材硬度越高，其强度也越高。洛氏硬度方法的特点是压痕很小，可用来测定焊缝、熔合线和热影响区的硬度。里氏硬度计的测量原理是利用电磁感应原理中速度与电压成正比的关系，其体积小，重量轻，操作简便，特别适合现场使用。材料冲击韧度值的高低，取决于材料有无迅速塑性变形的能力。冲击韧性Ak越高的材料,抗拉强度值b也越高。冲击韧性高的材料一般都有较好的塑性。塑性高的材料，其冲击韧性必然也高。一般说来，塑性指标较高的材料制成的元件比脆性材料制成的元件有更大的安全性。承压类特种设备的冲击试验的试样缺口规定采用V型缺口而不用U型缺口，是因为前者容易加工，且试验
3、值稳定。一般说来，焊接接头咬边缺陷引起的应力集中，比气孔缺陷严重得多。材料屈强比越高，对应力集中就越敏感。材料的冲击值不仅与试样的尺寸和缺口形式有关，而且与试验温度有关。如果环境条件不利或使用条件不当，塑性材料也可能变为脆性材料。只要容器和管道的使用温度高于-20，就不会发生低温脆断。发生热脆的钢材，其金相组织没有明显变化。具有热脆性的钢材在高温下并不呈现脆化，仍具有较高的冲击韧度，只有当冷却至室温时，才显示出脆化现象。一般说来，钢材的强度越高，对氢脆越敏感。由于承压类设备的筒体与封头连接焊缝结构不连续，该部位会出现较大的峰值应力。应力集中的严重程度与缺口大小和根部形状有关，缺口根部曲率半径越
4、大，应力集中系数就越大。如果承压类设备的筒体不直，则在承压时筒壁不仅承受薄膜应力，在不直处还会出现附加弯曲应力。应力腐蚀是由拉应力与腐蚀介质联合作用而引起的低应力脆性断裂。存在于锅炉和压力容器内部的压力是导致器壁产生拉应力的主要原因。氢在钢材中心部位聚集造成的细微裂纹群，称为氢白点，可以用UT检测在高温高压下由于氢的作用而导致钢材脆化的现象称为氢脆。可应用超声波法检测钢是否出现氢脆。应力腐蚀只发生在容器和管道的内表面。低合金钢的应力腐蚀敏感性比低碳钢的应力腐蚀敏感性大。高强度级别低合金钢的应力腐蚀敏感性比低强度级别低合金钢的应力腐蚀敏感性大。只有使用过的压力容器才会发生应力腐蚀，未使用过的新压
5、力容器不承受载荷，因此不会发生应力腐蚀。整体消除应力热处理是防止承压类设备发生应力腐蚀的有效措施。在很低的拉应力水平和腐蚀性很弱的介质中不会引起应力腐蚀。材料的屈服极限和强度极限的比值越小，则材料的塑性越好，使用中的安全裕度越大。低碳钢和低合金钢常温组织的晶体结构属于体心立方晶格，而奥氏体不锈钢组织的晶体结构属于面心立方晶格。晶格缺陷使金属材料的强度、硬度降低。金属的实际结晶温度总是低于理论结晶温度。低碳钢属亚共析钢，其正常温度金相组织为铁素体+珠光体。对亚共析钢来说，在连续冷却条件下，冷却速度越快，得到的组织性能就越差。在低碳钢金属材料中，奥氏体组织仅存在于727以上的高温范围内。索氏体、屈
6、式体都属于珠光体范畴。钢中的奥氏体转变成马氏体时会产生很大的相变应力，是由于马氏体的比容大于奥氏体。如果高温奥氏体冷却速度过快，其中富含的碳原子来不及扩散，就会形成碳在铁中的过饱和固溶体，即马氏体。淬火加高温回火的热处理称为调质处理。回火的目的是降低工件的内应力，提高韧性。退火分为完全退火、不完全退火、消除应力退火等。在消除应力退火中，应力的消除主要是依靠加热或冷却过程中钢材组织发生变化和产生塑性变形带来的应力松驰实现的。钢中含氧，会形成气泡和疏松，含氧高的低碳钢特别不耐腐蚀。铬镍奥氏体不锈钢固溶处理的目的是提高强度和硬度。奥氏体不锈钢固溶处理的工艺条件是：加热到850900OC,保温6小时，
7、空冷或缓冷。稳定化处理只适用于含钛或铌的铬镍奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢具有非常显著的加工硬化特性，其原因主要是在塑性变形过程中亚稳定的奥氏体会转变为马氏体。奥氏体不锈钢固溶处理和稳定化处理的目的是一样的。奥氏体不锈钢的晶间腐蚀可能发生在热影响区，也可能发生在焊缝表面或熔合线上。使用两相不锈钢（奥氏体+少量铁素体）是解决奥氏体不锈钢应力腐蚀最有效的措施。锅炉压力容器用钢的含碳量一般不超过0.25%。碳钢的质量分类是按碳钢中所含杂质硫、磷含量的多少进行分类的。低碳钢中硫、磷、氮、氧、氢等都是有害杂质，应严格控制其含量。低合金钢16MnR的平均含锰量小于0.16%。20g是指平均含碳量0.20%的锅
8、炉专用优质碳素结构钢。热时效是指低碳钢经过冷变形（一般变形量超过5），再加热至250350时出现的韧性降低的现象。硫是钢中的有害杂质，会引起钢的热脆。磷在钢中会形成低熔点共晶物，导致钢的冷脆。氮在低碳钢中是有害杂质，而在低合金钢中却能起提高强度、细化晶粒的作用。一般说来，以正火状态供货的低合金钢比热轧状态供货的低合金钢具有更好的综合力学性能。随着钢中碳含量的增加，其冷脆转变温度急剧上升。铬镍奥氏体不锈钢既可作为耐热钢使用，又可作为低温钢使用。奥氏体不锈钢焊接不会产生延迟冷裂纹,但容易产生热裂纹。石墨化使钢中渗碳体在高温下自行分解为游离碳（石墨），它不仅消除了渗碳体原有的强化作用，并且使钢的韧性
9、大为降低，以致引起脆性断裂。锰对改善钢的低温性能十分有利，随着锰含量的增加钢的冷脆温度下降。与一般铬镍奥氏体不锈钢相比，超低碳铬镍奥氏体不锈钢的最大优点是焊接性好，很少出现焊接裂纹。介质中含有Cl-、Br-，会使奥氏体不锈钢产生点蚀。介质中含有H2S，会使奥氏体不锈钢产生应力腐蚀。磷对钢的低温韧性有不利影响，而硫对低温韧性没有不利影响。焊接电流是影响焊接质量和生产率的主要因素之一，增大电流，可增大焊缝熔深，提高生产率焊缝成形系数是指焊缝熔深与熔宽之比，成形系数大，表示焊缝深而窄。导致埋弧自动焊接头余高过高的可能原因之一是焊丝伸出长度过长。与氩弧焊相比,二氧化碳气体保护焊的优点是焊接质量好,缺点
10、是成本高,生产效率低。二氧化碳气体保护焊中的保护气体在电弧高温下不会将合金元素氧化，因此二氧化碳气体保护焊焊丝使用一般焊丝即可。氩气流量是影响氩弧焊焊接质量的重要因素，氩气流量增大，可以增大气流的刚度，提高抗外界干扰的能力，增强保护效果，因此氩气流量越大氩弧焊焊接质量越好。熔化极氩弧焊是以隋性气体氩气作为保护介质的一种焊接方法，它只适用于焊接薄的工件。熔化极氩弧焊焊缝中常见的缺陷之一是钨夹渣。等离子弧焊可以焊接碳钢、不锈钢、耐热钢、铜合金、镍合金以及钛合金等各种金属。等离子弧焊可填充金属亦可不填充金属。在重要构件及厚度较大构件中，例如高压、超高压锅炉和压力容器环缝焊接中常用的是复合U形坡口。在
11、压力管道焊接接头中，主要采用V形坡口形式。对接接头受力情况良好，因而在锅炉压力容器焊接中普遍采用。焊接件内有残余应力是不可避免的。焊缝余高并不能增加整个焊接接头的强度。去除焊缝余高可以提高焊接接头的疲劳强度。焊接接头熔合区的组织属于过热组织。在很多情况下，熔合区是产生裂纹和局部脆性破坏的发源地。随焊后冷却速度的加快，低合金钢焊接接头过热区的强度、硬度增高，塑性及韧性降低。低合金钢的焊接特点是热影响区有较大的淬硬倾向，容易出现热裂纹。焊接接头冷却到300以下时所产生的裂纹称为冷裂纹，亦称延迟裂纹。钢材的焊接性包括工艺焊接性和使用焊接性，通常用碳当量Ceg来估算钢的焊接性。使用焊接性是指焊接接头出
12、现各种裂纹的可能性。所谓碳当量是一种估算钢材焊接冷裂纹和热裂纹发生倾向的方法。一般认为，碳当量Ceq0.4%时，钢材的淬硬倾向不明显，焊接性较好。焊后及时进行消氢处理，是防止热裂纹的一项有效措施。一般说来，钢材的强度等级越高，碳当量越大，可焊性越差。低碳钢焊接一般采用酸性焊条，焊接时一般不需预热。热裂纹和冷裂纹是低合金钢焊接接头常见缺陷。热裂纹产生于焊缝金属的二次结晶过程中。高碳钢焊接性能良好，不需要采取特殊的工艺措施就可获得优质接头。只有施焊环境恶劣，焊件刚性过大才会出现焊接冷裂纹。预热焊件可以减缓焊接冷却速度，减少淬硬组织。预热焊件可以降低焊接残余应力。焊接残余应力较大的部位往往容易发生应
13、力腐蚀或疲劳裂纹。铬镍奥氏体不锈钢焊接时一般不需预热。低温压力容器受压元件用钢应该采用镇静钢焊前预热温度高一些总是有益的。焊件板厚越大，焊接冷却速度越快，越容易出现淬硬组织。适当增大焊接线能量有利于提高了低合金钢接头的抗冷裂性。为防止冷裂纹，低合金低温钢焊接应适当增大线能量。铬镍奥氏体不锈钢多层多道焊时应尽可能降低层间温度。刚性拘束可用来控制焊接变形，但却会在焊件中形成了较大的内应力。为保证焊缝和热影响区韧性，低温钢焊接要求采用小的焊接线能量。常见的焊接外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷、焊接变形、表面气孔、表面裂纹、单面焊的根部未焊透等。与一般低合金钢相比，低合金低温钢焊接时更容易产生裂纹。焊接性越
14、差的材料，产生气孔的可能性越大。弧坑裂纹属于冷裂纹。最常见的热裂纹是结晶裂纹，也称为延迟裂纹。冷裂纹不仅仅发生在热影响区，也有可能发生在焊缝上。咬边不仅降低了结构的有效截面积,而且会造成应力集中。产生咬边的原因之一是焊接电弧过长。用交流焊代替直流焊能减少咬边缺陷发生。烧穿是仰焊位置容易发生的缺陷。热裂纹只有纵向的，没有横向的。再热裂纹一般发生在焊接接头的热影响区。沿晶开裂是热裂纹的主要特征。冷裂纹的特征是穿晶开裂。再热裂纹是指焊接接头冷却后再加热至550-650时产生的裂纹。再热裂纹不仅仅发生在低合金钢中，有些奥氏体不锈钢也有可能发生再热裂纹。焊缝偏析有可能使焊缝力学性能和耐腐蚀性能不均匀，还有可能产生缺陷，例如热裂纹。焊接接头的薄弱部位不在焊缝，而在熔合区和热影响区。压力容器的危险性与压力高低、容积大小，介质的特性及温度等有关。无损检测就是指在不损坏试件的前提下，对试件进行检查和测试的方法。锅炉铭牌上压力是锅炉设计压力，又称额定工作压力，即是锅筒内的蒸汽压力。由于焊缝交叉部位的应力较其它大,且焊接时易产生缺陷,故应优先检验。对于封头和下脚圈的拼缝，应在加工成型后进行无损检测。
