AISI4130鋼是油田生產(chǎn)中一種廣泛使用的結(jié)構(gòu)鋼，它具有很高的淬硬性。該鋼的焊接質(zhì)量與緯度有關(guān)，特別是在野外焊接，緯度能影響焊接方法、過程及焊條的控制。本文的目的在于尋找一種對AISI4130鋼有效的焊接材料，使之在野外焊接條件下具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。AISI4130結(jié)構(gòu)鋼的規(guī)格為101．6mm×101．6mm×203．2mm，是鍛件。1020Mn鋼的試驗(yàn)材料是從厚50．8mm、寬101．6mm的鍛件上截取下的長203．2mm的材料。

    利用兩個熟知的可焊性試驗(yàn)來評價AISI4130和1020Mn鋼的可焊性，這就是C．T．S試驗(yàn)和縱向焊道下巴特爾（B．U）試驗(yàn)。利用這兩個試驗(yàn)可在很多鋼種上得到可焊性數(shù)據(jù)，并且試驗(yàn)過程可以文字形式很好地表達(dá)出來。簡而言之，C．T．S試驗(yàn)提供了在熱對流路徑數(shù)和器材厚度不同時，焊接熱傳導(dǎo)條件的范圍不同，在一側(cè)熔池有兩個熱對流方向，而另一側(cè)熔池有3個，這雙向?qū)�熱焊縫與三向?qū)�熱焊接縫是不相干的。每塊板6．35mm的厚度代表了其TSN值，因此，厚度的變化應(yīng)記錄下來以供分析時使用。如我們使用的38．1mm厚的板在雙傳熱方向時TSN值為12，在三傳熱方向時TSN值為18，結(jié)果就是根據(jù)低于其值則不會出現(xiàn)裂紋的TSN值得出來的。

    C．T．S的裝配可用E6010和E7018焊條氣體保護(hù)焊，也可用F62—E172焊劑焊條，填充金屬相結(jié)合進(jìn)行埋弧焊，后者在用干燥和潮濕焊劑時，可看出它們各自對焊劑控制的影響。38．1mm及25．4mm厚的材料用來作氣體保護(hù)焊試驗(yàn)，38．1mm厚的用來作埋弧試驗(yàn)。縱向焊道下巴特爾（B．U）試驗(yàn)不象C．T．S試驗(yàn)?zāi)菢幼鲝?fù)雜的分析，只要簡單地測出一塊控制在水冷散熱片條件下焊接鋼中焊道裂紋的數(shù)量。這個試驗(yàn)的數(shù)據(jù)并不能準(zhǔn)確說明在實(shí)際情況下進(jìn)行焊接的可焊性。巴特爾（B．U）試驗(yàn)是在一塊50．8mm×76．2mm×7mm大小，水距上表面12．70mm的鋼塊上進(jìn)行。

    雖然這個試驗(yàn)不象C．T．S試驗(yàn)?zāi)菢尤�面，但在比較我們所用的這兩種38．1mm厚的材料所固有的不同可焊性方面還是被認(rèn)為有用的。試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)清楚地顯示出使用象E6010焊條這樣薄皮中含纖維物質(zhì)的焊條會使AISI4130或1020Mn鋼中產(chǎn)生裂紋。只是用E6010焊條時，1020Mn鋼的可焊性會稍好一點(diǎn)，但可焊性的提高不足以保證焊接縫不產(chǎn)生裂紋。使用E7018焊條，在1020Mn鋼中不會發(fā)現(xiàn)裂紋，但在AISI4130鋼的三向?qū)�熱結(jié)構(gòu)中仍會發(fā)現(xiàn)一些裂紋。1020Mn鋼的可焊性在某些方面比AISI4130鋼好，而且，使用低氫焊條在厚度不超過38．1mm的1020Mn鋼上焊接肯定不會有問題。埋弧焊的數(shù)據(jù)也表明在按照良好的工藝規(guī)范下進(jìn)行操作，這兩種鋼都能避免焊縫中的裂紋。

    但是，焊劑中有一點(diǎn)潮濕時AISI4130鋼中即會出現(xiàn)裂紋，而1020Mn鋼則不會。25．4mm厚的試樣進(jìn)行的可焊性試驗(yàn)未達(dá)到預(yù)期結(jié)果，盡管如此，從25．4mm厚試樣的數(shù)據(jù)中可看出25．4mm已超過了可焊性要求的厚度，因?yàn)楹?5．4mm數(shù)據(jù)很接近厚38．1mm的數(shù)據(jù)，我們可以找出一個門檻值，在其上可焊性的變化將不易辨別。雖然沒有能證明此理論的試驗(yàn)，但無論如何，從化學(xué)成分計算出的可焊性指數(shù)及BWRA數(shù)據(jù)都表明，確定可焊性指數(shù)時使用薄得多的材料是必要的。C．T．S試驗(yàn)中焊縫熱影響區(qū)上橫向分布的硬度有相當(dāng)大的差異。但是，AISI4130鋼的平均硬度是544knoop。1020Mn鋼的平均硬度是467knoop。巴特爾可焊性試驗(yàn)試樣縱向焊道下的典型截面在使用E6010焊條時，在兩種鋼中產(chǎn)生了焊道下裂紋，使用E7018低氫型焊條在所有巴特爾試樣中沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，這些結(jié)論進(jìn)一步證實(shí)了從C．T．S試驗(yàn)中所得論點(diǎn)。

    也可用碳當(dāng)量和一些附加的BWRA的表格數(shù)據(jù)來計算可焊性指數(shù)，理論上講，它的結(jié)果應(yīng)和C．T．S試驗(yàn)的結(jié)果一致。經(jīng)過計算AISI4130鋼的碳當(dāng)量是0．44，1020Mn鋼的碳當(dāng)量為0．325，利用BWRA的數(shù)據(jù)，可改進(jìn)可焊性指數(shù)及確定預(yù)熱要求。經(jīng)過計算1020Mn鋼的預(yù)熱溫度要比ISI4130鋼低37．8℃，則其良好的可焊性除所需預(yù)熱溫度低外，預(yù)熱的時間及成本也稍有降低。1、在高緯度野外焊接條件下，對于焊接方法的變量控制，以1020Mn鋼代替AISI4130鋼是有效的選擇。雙向?qū)�熱和三向�(qū)�熱的C．T．S試驗(yàn)表明1020Mn鋼比AISI4130鋼的裂紋敏感性小，根據(jù)碳當(dāng)量計算出來的可焊性指數(shù)進(jìn)一步證實(shí)1020Mn鋼的預(yù)熱要求可比AISI4130鋼至少低37．8℃。2、在C．T．S試驗(yàn)中，雙向和三向?qū)�熱結(jié)構(gòu)厚度為25．4mm和38．1mm時，用E6010焊條的焊縫在AISI4130鋼和1020Mn鋼中的裂紋繁感比用E7018焊條時要大得多。使用干燥焊劑的埋弧焊縫在AISI4130鋼或1020Mn鋼中都不會有裂紋，當(dāng)焊劑偶爾潮濕時，在三向?qū)�熱厚度�?8．1mm的AISI4130鋼中會遇到裂紋，但在1020Mn鋼中則不會。3、巴特爾試驗(yàn)無需象C．T．S試驗(yàn)?zāi)菢舆M(jìn)行復(fù)雜分析，但其結(jié)果則與C．T．S試驗(yàn)結(jié)果一致。使用E6010焊條在AISI4130鋼和1020Mn鋼中都出現(xiàn)裂紋，但使用E7018焊條則不然。