史上最全焊接材料选用知识(下)|存干货
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(四)铬钼珠光体耐热钢焊条的选择
1、对耐热钢的认识:
在高温下能保持化学稳定性(耐腐蚀、不结垢)的能力叫热稳定性;在高温下具有足够的强度叫热强度。兼具热稳定性和热强度的钢称为耐热钢。
●耐热钢的分类:
(1)低合金耐热钢:
合金元素总含量小于5%。供货状态为退火,或正火+回火。组织主要为珠光体+铁素体,所以又称珠光体耐热钢。以Cr、Mo为主要元素的珠光体耐热钢称为铬钼珠光体耐热钢。
■如:、、等等。
(2)中合金耐热钢:
合金元素总含量为6-12%,主要为Cr,并含有0.5-1%Mo。供应状态以退火为主,或正火+回火。也可以调质状态供应。退火状态下的组织为铁素体+碳化物;正火+回火状态下的组织为铁素体+贝氏体。合金元素总含量超过10%的耐热钢,组织为马氏体。
■如:5Cr-0.5Mo、7Cr-0.5Mo、9Cr-1Mo-V等。
(3)高合金耐热钢:
合金元素总含量大于13%,主要为Cr或Cr-Ni系,组织为马氏体、铁素体、奥氏体。
■如(铁素体)、1Cr13(马氏体)、(奥氏体)。
●耐热钢的高温性能:
(1)抗蠕变性。
蠕变:金属在一定的温度和应力作用下,随时间缓慢发生塑性变形的现象。
碳钢工作温度超过300-350℃、合金钢工作温度高于400℃时,就会产生蠕变。
(2)高温持久强度:金属材料在高温和长期应力作用下抵抗断裂的能力。
(3)蠕变脆性(钢的长期塑性):在温度、应力和时间的综合作用下引起的脆性倾向。
(4)高温抗氧化能力。
2、耐热钢焊接接头性能的基本要求:
(1)接头的等强度、等塑性:接头不仅应具有与母材基本相等的室温和高温短期强度,更重要的是应具有与母材相当的高温长期强度,同时还应具有与母材相似的塑性变形能力。
(2)接头的抗氢性能和抗氧化性能:接头具有与母材基本相同的抗氢性能和抗高温氧化性能。为此,焊缝金属的合金成分应与母材基本相同。
(3)关节组织稳定性:关节各区域组织不应发生明显变化,不发生脆化或软化现象。
(4)接头抗脆性断裂性能:焊接接头应能承受1.5倍工作压力的压力试验和高温高压设备投入运行或大修后的冷启动过程。
(5)低合金耐热钢接头物理均匀性:低合金耐热钢焊接接头物理性能与母材基本相同,可以避免因接头材料热膨胀系数和热导率的差异而产生过大的热应力,而对接头过早失效产生不利影响。
★奥氏体耐热钢与奥氏体不锈钢的焊接特性基本相同,焊条的选择原则将在后面奥氏体不锈钢章节中介绍。
3、铬钼珠光体耐热钢焊接特点:
●铬钼珠光体耐热钢的基本合金元素是Cr、Mo,有的还含有V、W、Si、Ti、B等。
焊接中存在的主要问题有:
(1)热影响区的脆性(淬硬性):在较高的冷却速度下,靠近熔合线的粗晶区易形成淬硬马氏体组织。主要合金元素Cr和Mo可显著提高钢的淬硬性。
▲虽然多层焊的接头性能比单层焊好很多,但靠近熔合线的热影响区仍然是最薄弱的环节。
★预防措施:
◇通过预热,尽可能的提高焊接加热速度;
◇焊接线能量适中。
(2)焊缝及热影响区软化:冷却速度太慢,使接头在AC1附近停留时间增加,导致出现“软化区”,冲击韧度下降,造成断裂。
★预防措施:
◇ 尽量降低焊接线能量; ◇ 控制预热温度不要过高。
(3)冷裂纹:一般产生在热影响区的粗晶粒区域。当焊缝强度和氢含量较高时,也可能出现在焊缝中。
★预防措施:同低合金结构钢。
(4)回火脆性:铬钼钢及其焊接接头在370~565℃温度范围内长期工作时,将逐渐产生回火脆性,2.25Cr-1Mo钢是典型的例子。
★预防措施:
◇降低焊缝金属中O、Si、P的含量;
◇控制线能量(43kJ/cm以下)。
(5)再热裂纹:钢材焊接后再次受到高温作用时(如焊后热处理)产生的裂纹。易出现在钼钢、铬钼钢、铬钼钒钢等珠光体耐热钢焊接接头中(大多出现在粗晶区,少数出现在焊缝金属中)。
▲影响再热裂纹的主要因素:
◇化学成分:Cr、Mo、V为碳化物形成元素,有沉淀强化作用,增加钢的再热裂纹敏感性。
◇焊接残余应力:再热裂纹产生于焊接残余应力较大的区域,焊接接头中的咬边、根部未焊透是再热裂纹的来源。
◇焊后热处理条件:加热温度是该类钢产生再热裂纹最敏感的温度,保温时间越长越不利,加热速度慢时更容易产生再热裂纹。
★再热裂纹预防措施:
◇合理设计接头形式,减少接头的约束。
◇ 正确选择焊接材料:
①采用较低强度的焊缝金属,提高其塑性变形能力,可以减少近焊缝区域的塑性应变集中;
② 也可以只用低强度、高塑性的焊条覆盖焊缝表面。
★注:以上两点均须符合设计强度允许范围。
◇控制焊接过程:
①建立隔离层;☆控制适当的线能量;
②适当预热,提高层间温度;
③采用回火焊缝(焊趾熔敷或TIG重熔)有助于细化晶粒,减少应力集中;
④调整焊接方法,减少焊接应力(焊接顺序、分段拆焊等);
⑤焊后将焊缝余高及焊趾打磨平整,以减少应力集中;
⑥当条件允许时,可采用热输入较小、热影响区窄、焊缝金属中氢含量较低的焊接方法(如窄间隙焊、熔化极电弧焊等)。
◇正确选择热处理工艺:
①采用低温焊后热处理和较高的加热速度(如CrMoV钢可将500~720℃范围内的最终回火加热速度提高到400~460℃/h);
②尽量缩短在敏感温度范围内的保温时间;
③采用中间分段消除应力热处理(如CrMoV钢480-500℃×1h);
④完全正火处理;
⑤ 用锤子敲击焊缝表面。
4、铬钼珠光体耐热钢焊条选用要点:
☆从合金元素过渡角度看,大多数低合金耐热钢焊条的主要合金成分是通过药皮过渡的。
(1)一般可根据构件的钢种、工作温度选择焊条,保证接头的高温性能,通常选用熔敷金属化学成分和力学性能与母材相同或接近的焊条。
★JB/T4709-2000规定:低合金耐热钢焊缝金属除应保证力学性能、抗拉强度不得超过母材标准规定的上限值加上30MPa外,还应保证化学成分。
(2)若焊件焊后需进行退火、正火或热成型等处理,应选用合金成分和强度等级较高的焊条。
(3)对有冲击韧性要求的焊件,所选焊条的焊缝金属的室温冲击值一般应不低于相应母材标准规定的下限值;
★压力容器焊接用铬钼钢焊条应符合JB/T4747-2002《压力容器用钢焊条订货技术条件》的规定。
(4)无论从提高焊接接头抗裂性能,还是从满足力学性能的角度考虑,都需要采用碱性低氢型焊条。其他类型焊条(如R302、R310等)只有在一些小口径薄壁管及一些管线采用氩弧焊后覆盖时才可使用。
(5)为了防止热裂,通常控制焊接材料中的碳含量低于母材中的碳含量。
▲焊缝金属含碳量一般不大于0.14%,对于1.25Cr-0.5Mo钢和2.25Cr-1Mo钢,焊缝金属最佳含碳量为0.10%左右。
▲含碳量过低的铬钼钢焊缝,经长时间焊后热处理后,会促使铁素体的形成,导致韧性下降。因此,应慎用含碳量过低的焊接材料。
(6)对于不便进行高温预热或焊后热处理的场合(特别是现场补焊),可采用奥氏体焊条或镍基合金焊条。
▲一般选用A307、A312等型号焊条;
(五)奥氏体不锈钢焊条的选择
1、对不锈钢的认识:
不锈钢是指主元素Cr含量高于12%的钢,能使钢处于钝化状态,具有不锈钢的特性。不锈钢实际上是不锈钢(耐空气、水等弱腐蚀介质)和耐酸钢(耐酸、碱、盐等强腐蚀介质)的统称。不锈钢不一定耐酸,但耐酸钢一般都具有良好的不锈性能。
●不锈钢的分类
◆不锈钢按其微观组织可分为铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、奥氏体+铁素体型不锈钢和沉淀硬化型不锈钢。
◆不锈钢按主要合金元素不同,大致可分为高铬不锈钢、高铬镍不锈钢。
◆高铬不锈钢包括马氏体不锈钢和铁素体不锈钢两大类。
◆高铬镍不锈钢包括奥氏体、奥氏体+铁素体、沉淀硬化不锈钢。
▼马氏体不锈钢:最常见的是Cr13型不锈钢,该钢种在常温下具有马氏体组织,如1Cr13、2Cr13、3Cr13等。
▼铁素体不锈钢:常见的以Cr13、Cr17为代表,常温下具有铁素体组织,如0Cr13、1Cr17等。
▼奥氏体不锈钢:大致分为:
◇Cr18-Ni8型等;
◇Cr25-Ni13型,如;
◇Cr25-Ni20型,如;
◇Cr25-Ni35型等(国外铸造不锈钢);
◇超级奥氏体型,如(20Cr-18Ni-6Mo)。
☆不锈钢为基本铬镍奥氏体不锈钢。
★注意事项:
不锈钢的不锈性和耐腐蚀性都是相对的、有条件的,目前还没有一种不锈钢是能耐任何腐蚀环境的,因此,在不锈钢的选用上,应根据具体的使用条件,合理考虑,技术人员在进行材料代换时,应特别注意。
●奥氏体不锈钢的组织特点:
◆通常室温下的组织为纯奥氏体,也有的是奥氏体+少量铁素体,这少量的铁素体有助于防止热裂纹。
◆不能通过热处理进行强化,但具有显著的冷作硬化性,可通过冷变形提高强度。
◆冷变形产生的加工硬化,可通过固溶处理来软化。
2、奥氏体不锈钢的焊接特点:
(1)热裂缝。
★预防措施:
◇尽量使焊缝金属呈现双相组织,并控制铁素体含量在3-5%以下。这是因为铁素体能溶解大量有害的S、P杂质。
◇尽量采用碱性药皮的优质焊条,限制焊缝金属中S、P、C等的含量。
(2)晶间腐蚀:根据贫铬理论,当焊缝及热影响区加热到敏化温度范围450~850℃时,晶界上会析出碳化铬,导致晶界贫铬,不足以抵抗腐蚀。
★预防措施:
◇ 采用低碳或超低碳焊接材料,如A002;采用含钛、铌等稳定化元素的焊条,如A137、A132等。
◇通过焊丝或焊条将一定量的铁素体形成元素熔入焊缝中,使焊缝金属成为奥氏体+铁素体的双相组织(铁素体一般控制在4-12%)。
◇减少焊接熔池过热,采用较小的焊接电流和较快的焊接速度,以加快冷却速度。
◇焊后稳定化退火处理(针对抗晶间腐蚀性能要求高的焊件):850℃/2-3h,空冷。
(3)应力腐蚀开裂:
●应力腐蚀开裂——在特定的腐蚀环境中,由拉应力引起的延迟开裂现象。
● 奥氏体不锈钢焊接接头应力腐蚀开裂是焊接接头较为严重的失效形式,表现为不具有塑性变形的脆性破坏。
●应力腐蚀开裂的宏观特征:裂纹从表面开始,向内扩展,点蚀往往是裂纹的根源,断口处常附着各种腐蚀产物及氧化现象。
●影响应力腐蚀开裂的三个因素:化学成分、拉应力、工作介质。
▲化学成分:不同的材料对应力腐蚀的敏感性不同。
▲工作介质:主要受介质浓度和温度的影响:
①对于碳钢和低合金钢的应力腐蚀开裂:
◇有H2S介质存在:H2S浓度达到饱和状态;H2S水溶液温度接近室温,裂解趋势最大。
◇NaOH介质的存在:在5%NaOH以上几乎所有浓度范围内都可发生碱脆现象,在30%NaOH附近最为危险。碱脆的临界温度大约为沸点,碱脆的最低温度大约为60℃。
②对于奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂:
◇存在氯化物介质:几乎只要Cl-存在,应力腐蚀开裂就会发生;随着温度的升高,应力腐蚀开裂加速。在Cl-浓度较低的稀溶液中,存在SCC敏感温度范围,一般为150-300℃。
◇存在NaOH介质:当OH-浓度高于0.1%时就会发生SCC,40-42%NaOH是最危险浓度;发生应力腐蚀破裂的最低温度约为115℃(对40-42%NaOH而言)。
◇高温高压水介质的存在:溶解氧(O)浓度对不锈钢发生应力腐蚀破裂的倾向性有很大影响,且存在150~300℃的敏感温度范围,在300℃左右最容易发生应力腐蚀破裂。
▲接头拉应力:拉应力的存在是SCC发生的前提,压应力不会引起SCC。据调查,引起SCC的应力主要是残余应力,约占80%,其中焊接引起的残余应力约占30%。
★应力腐蚀开裂预防措施:
◇ 合理设计: ①合理选用耐腐蚀材料。应合理选用高Cr、Ni、高Mo含量的奥氏体不锈钢。双相不锈钢的抗SCC性能最好,超级奥氏体不锈钢的抗应力腐蚀性能明显; ②尽量减少应力集中,减少高应力区。
◇ 合理制定成型、装配工艺,尽量减少冷加工变形,避免强行装配,防止装配过程中造成的各种伤痕(各种装配伤痕、电弧烧伤都会成为SCC裂纹的来源,易造成腐蚀坑)。
◇ 合理选择焊接材料:焊缝与母材应匹配良好,不宜出现晶粒粗化、硬脆马氏体等不良组织;
◇ 采用适宜的焊接工艺:保证焊缝成形良好,不产生应力集中或咬边等点蚀缺陷;采用合理的焊接顺序,降低焊接残余应力水平;
◇ 消除应力处理:焊后热处理,如完全退火或焊后退火;当热处理难以实施时,采用焊后锤击或喷丸处理。
◇生产管理措施:控制介质中的杂质,如液氨介质中的O2、N2、H2O;液化石油气中的H2S;氯化物溶液中的O2、Fe3+、Cr6+;防腐处理:如涂层、衬里或阴极保护;加入缓蚀剂。
(4)焊缝金属低温脆化:
对于奥氏体不锈钢焊接接头,在低温下使用时,焊缝金属的塑性和韧性是关键问题,此时焊缝组织中铁素体的存在总会恶化低温韧性。
★由此可见,除单相奥氏体钢外,其他类型的不锈钢均不适宜在低温条件下使用。
★预防措施:选择纯奥氏体焊接材料,调整焊接工艺,获得单一的奥氏体焊缝。
(5)焊接接头σ相脆化:
●焊件经过一定时间的高温加热后,焊缝中会析出脆性的σ相,造成整个接头变脆,塑性和韧性明显下降。
σ相的析出温度范围为650~850℃,在高温加热过程中,σ相主要由铁素体转变而成,加热时间越长,σ相析出量越多。
★预防措施:
◇限制焊缝金属中铁素体含量(小于15%);采用超级合金焊接材料,即高镍焊接材料。
◇采用小规格,减少焊缝金属在高温下的停留时间;
◇条件允许时,应对析出的σ相进行固溶处理,使σ相溶解到奥氏体中。
3、奥氏体不锈钢焊条选用要点:
●不锈钢主要用于耐腐蚀,但也有用作耐热钢和低温钢的。因此,焊接不锈钢时,焊条的性能必须与不锈钢的用途相一致。必须根据母材和工作条件(包括工作温度和接触介质等)选择不锈钢焊条。
(1)一般来说,焊条的选择可参考母材的材质,应选择与母材成分相同或相似的焊条。例如:A102对应;A137对应。
(2)由于碳含量对不锈钢的耐腐蚀性能影响很大,所以一般选用熔敷金属碳含量不高于母材碳含量的不锈钢焊条。如316L必须选用A022焊条。
(3)奥氏体不锈钢焊缝金属应保证力学性能。这可以通过工艺评估来验证。
(4)对在高温下工作的耐热不锈钢(奥氏体耐热钢),所选焊条主要应满足焊缝金属的抗热裂性能和焊接接头的高温性能。
◆对于Cr/Ni≥1的奥氏体耐热钢,如A002、A102、A137等,一般采用奥氏体-铁素体不锈钢焊条,焊缝金属中铁素体含量以2-5%为宜。铁素体含量过低,焊缝金属的抗裂性能差;过高,在高温下长期使用或热处理时,易形成σ脆化相,引起裂纹。如A002、A102、A137等。
在某些特殊应用中,当可能需要全奥氏体焊缝金属时,可以使用A402和A407等电极。
◆对于Cr/Ni<1的稳定型奥氏体耐热钢,如A502、A507,在保证焊缝金属具有与母材大致相似的化学成分的情况下,应增加焊缝金属中Mo、W、Mn等元素的含量,以在保证焊缝金属热强度的同时提高焊缝的抗裂性能。
(5)对于在各类腐蚀介质中工作的耐蚀不锈钢,应根据介质和工作温度选用焊条,并保证其耐腐蚀性能(应做焊接接头腐蚀性能试验)。
◆工作温度在300℃以上及腐蚀性介质较强时,需采用含Ti或Nb稳定化元素的焊条或超低碳不锈钢,如A137或A002。
◆对于含有稀硫酸或盐酸的介质,常采用含Mo或Mo、Cu的不锈钢焊条,如A032、A052等。
◆对于室温下工作、腐蚀较弱或仅为避免锈蚀污染的设备,可选用不含Ti、Nb的不锈钢焊条。
◆为保证焊缝金属的抗应力腐蚀性能,采用超级合金焊接材料,即焊缝金属中耐腐蚀合金元素(Cr、Mo、Ni等)的含量高于母材中的含量。例如采用某型号焊接材料(如A022)焊接该焊件。
(6)对于在低温条件下工作的奥氏体不锈钢,应保证焊接接头在工作温度下的低温冲击韧度,因此采用纯奥氏体焊条,如A402、A407。
(7)也可采用镍基合金焊条。例如,采用Mo含量为9%的镍基焊接材料焊接Mo6超级奥氏体不锈钢。
(8)焊条药皮类型的选择:
◆由于双相奥氏体钢焊缝金属本身含有一定量的铁素体,具有良好的塑性和韧性。从焊缝金属抗裂性能来看,基本药皮与钛钙药皮焊条的差异并不像碳钢焊条那么显著。因此,在实际应用中,更加注重焊接工艺性能,多数采用药皮类型代号为17或16的焊条(如A102A、A102、A132等)。
◆只有当结构刚度很大,或焊缝金属抗裂性能较差(如某些马氏体铬不锈钢、纯奥氏体铬镍不锈钢等)时,才应考虑使用药皮代号为15的碱性药皮不锈钢焊条(如A107、A407等)。
4、铁素体-奥氏体双相不锈钢的焊接:
(1)对国内外双相不锈钢的了解:
●用途:主要用于石油化工、海水、废水处理等耐强腐蚀介质(如氯离子含量较高的介质)的设备和管道。
●组织及性能特点:
◇含铬较高(18-28%),含镍较低(4-10%),室温下组织为奥氏体+铁素体,铁素体含量通常不低于50%。
◇屈服强度可达400-,是普通不锈钢的两倍
◇具有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的一些特性,韧性好,强度高,且抗氯化物应力腐蚀性能比普通不锈钢好。
◇焊接性能好:与奥氏体不锈钢相比,热裂倾向较小;与铁素体不锈钢相比,加热脆化倾向较小。
●双相不锈钢种类:
双相不锈钢的品种很多,最常用的有三种:
◇超低碳18Cr-5Ni-3Mo型(又称Cr18型、1805型):
如已纳入国家标准《双相不锈钢热轧板》(1805);美国ASTM(18Cr-5Ni-3Mo-N,抗拉强度下限)
◇23Cr-4Ni-Mo型(又称Cr23无钼型、2305型):
如:美国ASTM(23Cr-4Ni-Mo-Cu-N,抗拉强度下限)
◇22Cr-5Ni-3Mo型(又称Cr22型、2205型):
如:美国ASTM(22Cr-5Ni-3Mo-N,抗拉强度下限)
◇25Cr-7Ni-4Mo型(又称Cr25型、2507型):分普通型、超级型。
■例如:已纳入国家标准-92《双相不锈钢热轧板》和-91的常用双相不锈钢有:美国ASTM(普通型,25Cr-6Ni-3Mo-Cu-NW,抗拉强度下限)、ASTM(超级型,25Cr-7Ni-4Mo-N,抗拉强度下限)。
(2)双相不锈钢的焊接特点:
◇焊接性良好,热裂纹敏感性小,双相组织比例适当时,冷裂纹敏感性小。但当约束较大、焊缝金属氢含量较高时,由于双相组织中铁素体的作用,仍有发生氢致开裂的危险。
◇双相钢长期存在于300~500℃范围内时,会出现“475℃脆性”,因此双相钢的使用温度往往低于250℃。
★各类双相钢专用焊条选择:
☆Cr18双相钢:采用Cr22-Ni9-Mo3超低碳焊接材料(如AWS A5.4、E2209及牌号);也可以采用含Mo的奥氏体不锈钢焊接材料,如(E316L-16)、A042(-16)等。
☆Cr23无钼双相钢:采用Cr22-Ni9-Mo3超低碳焊接材料(如AWS A5.4 E2209及牌号);也可采用A062(E309L-16)等奥氏体不锈钢焊接材料。
☆Cr22型:采用Cr22-Ni9-Mo3超低碳焊接材料(如AWS A5.4 E2209及牌号);也可以采用含Mo的奥氏体不锈钢焊接材料,如A042(-16)。
☆Cr25型:采用Cr25-Ni5-Mo3或Cr25-Ni5-Mo4超低碳焊接材料(如AWS A5.4 E2553及牌号);也可采用不含Nb的高Mo镍基焊接材料,如无Nb-3型焊接材料。
●预热:不需,层间温度不高于100℃。
●焊接线能量:Cr18双相钢不大于15kJ/cm;Cr23无钼及Cr22双相钢为10-25kJ/cm;Cr25双相钢为10-15kJ/cm。
●焊后热处理:无需。
(3)双相不锈钢焊接工艺要点:
●焊接方法:
钨极惰性气体保护焊、手工电弧焊、金属钨极惰性气体保护焊和埋弧焊均可以接受。
●焊接材料:
◇为防止σ相,保证焊缝金属正常的奥氏体/铁素体相比例,焊接双相钢时还应采用“超合金化”焊接材料,即高镍焊接材料。
◇为防止碳化物析出,焊缝金属的碳含量应控制在超低碳水平(0.03%)。
◇当对焊缝金属的抗腐蚀性能有特殊要求时,也应采用超级双相钢成分的碱性焊条。
5.超奥氏体不锈钢的焊接:
目前,新的钢级开发和在国外应用,在诸如氯离子等强腐蚀环境中,我们的公司将在 MDI项目和 NAE项目中接触到它。
★国外最典型的超级奥氏体不锈钢是ASTM(),标称成分为20CR-18NI-6MO,其强度比316L高约50%。
(1)组织和绩效特征:
◇化学成分是在普通的奥氏体不锈钢和镍基合金之间的化学成分,并且包含高水平的合金元素,例如MO,N和CU,以提高奥氏体结构的稳定性和耐耐性,尤其是对Cl-应力腐蚀开裂的耐药性。
◇钢的结构是纯奥氏体。
◇冷工作的趋势很大,并且在冷形成后有一个较大的反弹。
◇长期形成加热很容易导致溶液处理(2)焊接特征。
(3)焊接过程的要点:
●焊接方法:首选钨惰性气体焊接,然后是手动弧焊接。
●焊接材料:使用基于镍的焊接材料,例如焊接电线ASTM A5.14 -3;
●预热:不需要,层间温度不高于100℃。
●焊接线能:受控。
●焊接后的热处理:通常不需要自动焊接(即没有填充线的TIG焊接),则需要固定溶液处理和淬火以确保耐腐蚀性。
(vi)选择不同钢的焊丝
1.不同钢焊接的主要问题:
●焊接关节的化学不均匀性以及结构和机械性能的不均匀性
●接口组织不稳定
●应力和变形的复杂性
2.获得高质量不同钢焊接接头的焊接过程的关键点:
●避免在淬灭钢的复合结构的近距离区域裂缝;
●确保焊接金属中没有热裂纹;
●确保没有明显的高合金钢稀释;
●确保焊接接头对碱金属具有密切的膨胀系数。
3.选择不同钢焊接材料的基本原理:
●所选的焊接材料必须能够确保设计不同的钢焊接接头所需的性能,例如机械性能,耐热性,耐腐蚀性等;
●所选的焊接材料必须能够根据稀释率,熔化温度和焊接部件的其他物理特性来满足焊接性要求;
●如果不考虑焊接金属的强度和可塑性,则应首先使用具有良好可塑性的填充金属的前提,即在焊接接头中不会产生裂纹或其他缺陷。
●焊接材料应是经济的,容易获得,并且具有良好的焊接过程性能。
4.选择用于低合金结构钢或不同低合金结构钢的焊接碳钢的焊丝:
(1)选定的焊杆应确保焊接金属的强度高于钢的强度较低,并且焊缝的可塑性和冲击韧性不低于具有较高强度的钢的强度,而较低的可塑性和韧性不应低于焊接材料的最小值。
(2)通常选择低氢焊杆,以确保焊接金属的裂纹抗性和可塑性。
(3)焊接线中的碳含量必须较低,并且锰含量必须更高。
★JB/T4709-2000规定:具有不同强度等级的碳钢和低合金钢之间的焊接金属应确保机械性能,其抗抗强度不应超过较高强度母体材料标准中指定的上限值。
5.选择用于焊接碳钢,低合金结构钢和珍珠耐热钢的焊丝:
(1)通常,这种不同的接头的工作温度通常很高,选择了与合金含量较低的母体材料相匹配的焊接材料,并且保证了焊接接头的室温机械性能。
(2)可以使用碳钢焊杆或耐热焊接材料。
(3)A307焊杆可在结构刚度较大且焊接后未进行热处理的情况下使用,但是这种不同的钢接头的最高工作温度不得超过350°C。
6.选择用于焊接不同珠光耐热钢的焊丝:
(1)在相同的工作温度下,应满足强度较低的钢,并且焊接中的合金元素的含量不应低于较小的合金元素的父级。
(2)在某些情况下,为了防止在焊接,焊接后的热处理或使用过程中碳迁移,并确保关节的高温性能,应选择两种基准金属之间的焊棒。
■示例:
当选择R307,R407,R317和J507时,焊接接头的机械性能可以满足需求(焊接过程评估结果)
(3)如果产品在焊接和焊接后热处理之前无法进行预热,则可以使用高温焊接材料。
(4)如果这种不同的钢接头可能在工作温度下产生扩散层,则最好在凹槽表面焊接隔离层。
7.选择用于焊接珠铁钢和奥氏体不锈钢的焊接棒:
☆碳钢,低合金结构钢和珍珠耐热钢通常被统称为珍珠钢。
●焊接特征:
在长期以来,在350-400的工作中,碳钢钢和奥斯丁钢接头的融合线的两侧都存在碳和碳化物形成的元素的浓度差异。
◇在珍珠钢基金属的边缘形成脱氧层。
◇在奥氏体钢基金属的金属侧形成了碳浮动层。
★实践证明,脱氧层是关节中的弱环节,这对高温耐力强度产生了更大的影响,将其降低了约10-20%。
●在选择奥氏体不锈钢和珠光钢的焊接材料时需要考虑的因素:
(1)克服珠钢对焊缝的释放效果。
■示例:
比较J507,A132,A302和A402电极的焊接结构:
□当用J507焊接时,结构是马氏体,不允许;
□当用A132进行焊接时,焊缝基本上是马氏体,并且靠近碳钢侧,那里的马氏体越多,它是脆性故障的起点,不合适;
□当用含有超过12%镍的A302和A402焊接时,该结构基本上是奥氏体或所有奥氏体,可以使用。
(2)抑制融合区的碳扩散。
◇低于350℃:焊接金属的镍含量可能不超过10%;
◇350-450℃:镍含量应为10-19%;
◇450-550℃:镍含量应为19-31%;
◇高于550℃:镍含量应高于31%。
(3)改变焊接接头的应力分布。
◇带有线性膨胀系数的基于镍的焊接材料通常在国外用于焊接这种类型的相互不同的钢,因此高温应力集中在奥氏体不锈钢侧的融合区域,从而降低了珠光钢侧的融合区域的压力,这对珍珠岩钢的侧面更有益,这对关节有益。
◇在凹槽表面上建立一个隔离层也是有效的。
(4)提高焊接金属的裂纹电阻:在不影响性能的前提下,最好使焊接金属包含一定量的铁素体结构。
★测试表明,A302和A307焊杆的裂纹阻力优于单相A402和A407焊杆。
★总而言之,为这种类型的钢焊接选择的焊杆仅是A302,A307或A402,A407,不仅可以克服珠光钢对焊缝的稀释,还可以帮助碳膨胀在融合区域中的碳扩散,并改变焊接的趋势,并更改焊接的趋势。
★-2000规定:奥氏体高合金钢和碳钢或低合金钢之间的焊接金属应确保抗裂纹和机械性能。
■工程申请示例:
(1)当使用A307或A407电极焊接珠光钢和奥斯丁钢钢时,即使稀释速率达到25-30%,结构也不会出现在焊接金属中。
(2)高结构刚度和板厚度超过20毫米的珍珠岩钢和奥氏体钢的焊接关节将在焊接后的热处理过程中或在周期性加热和冷却条件下产生较大的热应力,从而导致热量较高的层次构成热量且均可减少热量的粉丝,从而导致热量裂纹。使用珠光耐热钢。
(3)当焊接钢结构的工作温度高于400-500℃时,珍珠耐热钢电气(例如R317,R337),含有碳化物的元素,例如V,NB,NB,TI和W,用来构建约5-6 mm的钢铁钢(以下是梨形的钢铁,然后,使用相应的奥斯丁钢电极(例如A307)来焊接对接接头。
(4)为了改善珍珠光体的高温耐用强度和在高温下焊接的钢管焊接的接头,珍珠钢中间过渡管截面包含强大的碳化元素,例如V,NB和Ti(例如),可以在焊接后的焊接中添加均匀的钢铁,并在700-700-760上进行了均可进行。过渡管用钢焊条焊接(例如A307)。
(5)用A407焊接的关节因在600°C下的碳扩散而用异质性钢进行测试。
(6)热加热钢管和奥斯特钢热加热器管的焊接结构由基于镍的合金盒和衬里焊接。
8.在奥斯丁岩不锈钢和铁体中焊接的低温钢中焊接时的条纹选择:
☆这种外星钢焊接接头的主要问题是:碳迁移和合金元素的扩散。
■信息介绍:对于中等密集的低温钢,例如,3.5Ni等,无论使用A402,A302,A102或A202的使用如何,都不可避免地会在熔融线上产生马源性组织。
(1)选择具有相同数量的碳含量的不同奶酪时,您应该选择一个含镍的高棒,这对碳控制的迁移和改善低温影响的韧性有益。
(2)当选择具有相同镍体积的不同胸罩时,应选择具有较低碳体积的铬镍奥斯特边界,该边界可以控制碳迁移并改善焊缝中的机械性能。
(3)当焊接不同钢质数量的低温钢时,应选择与具有高较低韧性的钢匹配的芯片。
(4)考虑到母材在焊缝上的稀释,可以适当调整焊接金属的化学成分。
9.在奥氏体不锈钢之间焊接时条纹的选择:
☆这种外星奥地利钢的焊接主要是为了防止焊接接头中的热裂纹,晶体腐蚀和σ相脆皮等问题。
(1)根据合金含量,使用或焊接两者之间的母体材料。
(2)选择-的双眼组织,以使焊接的金属是铁的3-5%,以提高关节的抗裂纹耐药性和耐腐蚀性。
(3)控制焊接金属的碳含量。
■示例:您可以使用A132,A137,A202,A207,A212。
(7)选择复合钢板的特技(管)
1.知道复合钢板(管):
●复合钢板(管):高性能合金,例如不锈钢,基于镍的合金,基于铜的合金或钛板作为复杂层,以及珍珠钢,例如低碳钢或低合金钢作为复合材料形成(滚动,爆炸,爆炸或焊接)的草根水平。
●基层主要满足强度和刚度的要求;
●我们经常在项目中遇到不锈钢复合钢板或复合钢管。
2.不锈钢复合钢板(管)的焊接特性:
●不锈钢复合钢的焊缝可以分为三个部分:复合层,基层和过渡层。
●不锈钢复合钢的焊接性能主要取决于物理特性,化学成分,关节形式和不锈钢的填充材料,因此需要解决以下问题:
(1)焊接金属的稀释作用增加了热裂纹的趋势;
(2)MART生成的组织可能导致熔化区域的硬度和脆性提高;
(3)基层的铬含量与铬的复杂层之间的巨大差异促进了碳的迁移,形成了碳的增加层和脱氧层,从而加剧了热量的融化或软化区域的脆弱性。
3.复合钢电极选择的原理:
★-2000条法规:
☆不锈钢复合钢基层的焊接金属应确保机械性能,其拉伸强度不应超过母体材料标准中指定的上限值。
☆化合物层的焊接金属应确保耐腐蚀性,并且在强大性能的要求时也应保证机械性能。
☆应使用生殖焊缝和草根焊缝,以及化合物焊缝和草根钢板的连接。
●基于电极基于上述原理的选择要点:
◇基层焊接接缝:与草根串珠钢焊接时,选择相同的焊接条纹。
◇生殖焊接接缝:原则上,在焊接不锈钢时使用相同的焊接条纹。
◇过渡层焊接:其Cr和Ni含量的含量需要在碳钢稀释期间减少合金元素的损坏并补充焊接过程。
(1)通常,根据不同的复合钢材材料使用25CR-13NI和25CR-20NI。
(2)对于包含含钼层的不锈钢复合钢,应采用25cr-13ni-mo电极,例如A312,A042。
(3)不锈钢复合钢具有较低的塑料需求和耐腐蚀性。
●应注意焊接时注意点。
◇通常,应首先使用焊接会话,并使用过渡层的焊接接缝,并使用最终焊接层焊接接缝的焊接序列;
◇请勿使用珍珠钢焊接材料在母材料,过渡焊接和化合物焊接接缝的复杂层上施加焊接;
◇应同时熔化焊缝的过渡层,草根的母质和复杂的母材料,以及草根焊接和草根的母材。
◇在整个复合钢板中焊接的厚度:在化合物侧,基层和复杂层的界面约为0.5-1.5mm,在基层,基层和复合层的界面约为1.5-2.5mm。