长时间处于高温环境的钢板焊接时注意什么

长时间处于高温环境的钢板焊接时注意什么
长时间处于高温环境的钢板焊接时注意什么

长时间处于高温环境的钢板焊接时注意什么
长时间处于高温环境的钢板一般都是珠光体耐热钢.
一、珠光体耐热钢焊接的特殊要求
1、典型钢种及成分：
(1)、金元素总含量一般不超过5％～7％,正火后得到珠光体组织,在500℃～600℃ 时具有良好的热强性,冷加工、热加工和焊接性能也良好,价格比较便宜.因此这种钢被广泛地应用于制造蒸汽动力发电设备,其中使用最多的是铬钼钢和铬钼钒钢.这类钢的含Cr量—般为0.5％～9％,含Mo量—般为0.5％～1％.随着Cr和Mo含量的增加,这类钢的高温强度、抗氧化性能和抗硫化物腐蚀性能也随之提高.另外,这类钢中加入少量的合金元素V、W、Ti、Nb等,可进一步提高热强性.常用珠光体耐热钢及其化学成分如表
(2)、珠光体耐热钢的主要焊接性问题
与低碳调质高强钢很相似,HAZ硬化、冷裂、软化、再热裂纹、回火脆化现象.
1)、焊接接头产生冷裂纹：
珠光体耐热钢焊接过程中最常见的焊接缺陷之一就是在热影响区的粗晶区产生冷裂纹,在实际生产中,为了防止冷裂纹的出现,一般都采用焊前预热、控制层间温度、焊后去氢处理、改善组织状态以及减小和消除应力等处理方法.
2)、焊缝中产生热裂纹：
在实际生产中应用的珠光体耐热钢,很少在热影响区产生热裂纹,而多数在焊缝中产牛,特别是弧坑处.热裂纹的产生与珠光体耐热钢的凝固温度区间的大小有直接关系.凝固温度区间越大产生热裂纹的倾向就越大；反之,产生热裂纹的倾向就越小.这种热裂纹的产生部位一般都在柱状晶的交界处.出为柱状晶交界处往往是焊缝液相金属的最后凝固位置．也是杂质和低熔点共晶物的富集部位.研究表明,合金元素S、C、P、Cu和Ni等能促进热裂纹的产今,而Mn和Ca在一定程度上能抑制热裂纹的产生.
3)、热影响区的再热裂纹：
这类钢中加入少量的合金元素Cr、Mo、V、Ti、Nb等,它们都是强烈碳化物形成元素,会增加钢的再热裂纹敏感性.再热裂纹的产生部位一般都在工件较厚的地方.所以,在厚板结构的焊接过程中,当焊缝焊到一定厚度后,先进行—次中间消除应力热处理,有利于防止再热裂纹的产生.
4)、回火脆化现象：
Cr-Mn钢产生回火脆化的主要原因是由于在回火脆化温度范围内长期加热后,杂质元素P、As、Sn和Sb等在晶界上偏析而引起的晶界脆化现象,此外与促进回火脆化元素Mn和Si也有—定关系.因此,对基休金属来说,严格控制有害杂质元素的含量,同时降低Mn和Si含量是解决脆化的有效措施.
二、珠光休耐热钢焊接工艺特点
1、热和层间温度的控制：
预热和层间温度的控制是防止珠光体耐热钢产生冷裂纹的一种比较有效的工艺措施.一般情况下,珠光体耐热钢的预热温度和层间温度应控制在150～350℃之间.
2、焊接方法：
焊接生产中最常用的两种焊接方法是钨极氩弧焊封底手工电弧焊盖面和埋弧自动焊.
3、焊后回火处理：
珠光体耐热钢一般情况下是经过热处理后供货使用的,针对这些钢种焊后大多数要进行高温回火处理.
4、焊接材料的选择：
珠光体耐热钢长期处于高温、高压条件下工作,对接头的质量的要求较高,无论是常温机械性能,还是高温性能、抗氧化性及组织稳定性等方面都应满足产品运行的技术要求.因此焊接材料的选择是十分重要的.焊接材料的选择应力求焊缝金属成分和机械性能与母材相匹配.如果焊缝金属成分与母材成分相差很大时,其接头长期在高温下工作或经焊后热处理,因成分不均勺,有些元素将发生扩散,结果导致接头的持久强度明显降低.但在实际焊接生产中,为了防止焊缝金属热裂纹,焊缝金属的含碳量一般要比母材金属低—些(但一般不低于0.07％),此时的焊缝金属性能有时要低于母材,但若焊接材料选择适当,焊缝金属的性能是完全能与母材相匹配的.另外,在焊补缺陷或者焊后不能进行热处理的情况下,还可以选用奥氏体钢焊条,这样可以防止冷裂纹的产生.但这种接头长期在高温下工作会导致焊缝金属的相脆性.
三、珠光体耐热钢的焊接工艺
高温下具有足够的强度和抗氧化性的钢称为耐热钢,以Cr、Mo为主要合金元素的低合金耐热钢,基体组织是珠光体（或珠光体+铁素体）称为珠光体耐热钢,常用钢号有15CrMo、12CrMoV、12Cr2MoWVTiB、14MnMov、18MnMoNb、13MnNiMoNb.
由于珠光体耐热钢中含有一定量的Cr、Mo和其它一些合金元素,所以热影响区会产生硬脆的马氏体组织,低温焊接或焊接刚性较大的结构时,易形成冷裂纹.因此在焊接时应采取以下几项工艺措施：
⑴预热 预热是焊接珠光体耐热钢的重要工艺措施.为了确保焊接质量,不论在定位焊或正式施焊过程中,焊件都应预热并保持为80～150℃用氩弧焊打底和CO2气体保护焊时,可以降低预热温度或不预热.
⑵焊后缓冷 焊后应立即用石棉布覆盖焊缝及热影响区,使其缓慢冷却.
⑶焊后热处理 焊后应立即进行高温回火,防止产生延迟裂纹、消除应力和改善组织.焊后热处理温度应避免在350～500℃温度区间内进行,因珠光体耐热钢在该温度区间内有强烈的加火脆性现象.
四、几种常用珠光体耐热钢的焊后热处理温度见表11.
表11 珠光体耐热钢焊后热处理温度
钢 号 需热处理厚度（mm）焊后高温回火温度（℃）
15CrMo ＞6 680～700
12Cr1MoV ＞10 720～760
20CrMo 任何厚度 720～760
12Cr2MoWVB 任何厚度 760～780
12Cr3MoVSiTiB 任何厚度 740～780
五、珠光体耐热钢焊接时,如何正确地选用焊接材料
总的原则是根据化学成分的要求,即熔敷金属的化学成分应与母材相当来选用焊接材料.
珠光体耐热钢焊接材料的选用
钢 号 手 弧 焊 埋 弧 焊 气体保护焊
 焊条牌号  焊条型号焊丝与焊剂匹配 焊丝牌号
15CrMo R307E5515-B2 H08CrMoA+IIJ350 H08CrMnSiMo
12CrMoV R317E5515-B2-V H08CrMoV+HJ350 H08CrMnSiMoV
Cr2Mo R40 E6015-B3 H08Cr3MoMnA+hJ350 H08Cr3MoMnSi
12CrMoWV-TiB R347 E5515-B3-V WBH08Cr2MoWVNbB+HJ250 H08Cr2MnWVNbB
14MnMoV J606 E6015-D1 H08Mn2MoA+HJ350 H08Mn2SiMo
18MnMo J606 E6015-D1 H08Mn2MoA+HJ350 H08Mn2SiMo
13MnNiMoNb J607Ni E 6015G H08Mn2NiMo+HJ350 H08Mn2NiMoSi
原则上,各种金属都能进行焊接,但金属本身固有的基本性能,还不能直接表明它在焊接时会出现什么问题以及焊接后接头性能是否能满足使用要求,所以,金属材料对焊接加工的适应性用焊接性来衡量.
以上是关于珠光体耐热钢的所以资料希望你看完后应该对其有所了解了吧,对于你在今后的焊接中能有所帮助祝你成功