耐热钢的焊接性
15CrMo、12Cr1MoVG钢焊接技术条件
15CrMo及12Cr1MoVG耐热钢焊接技术要求15CrMo及12Cr1MoVG耐热钢焊接特点：铬钼耐热钢中主要含有铬、钼等元素，这些都是显著提高钢淬硬性的元素，特别是钼的作用比铬约大50倍，它们延迟了钢在冷却过程中的转变，提高了过冷奥氏体的稳定性，从而在较高的冷却速度下可能形成马氏体组织，如果管材厚度较大且焊接不预热时，就有可能产生100%马氏体，转变出现淬硬组织，冷裂纹倾向较大。
铬钼耐热钢还具有再裂纹倾向和回火脆性。
15CrMo管材的焊接工艺要点：（1）焊前应对焊缝坡口及两侧各不小于焊件厚度的3倍范围内预热到70-80℃，且焊接过程中应保证预热范围内的母材（内外表面）温度不低于预热温度，且层间温度不低于150℃，不高于250℃。
（2）焊接使用的焊条一定要严格按要求进行烘干使用，在保温桶的存放时间不得超过4小时，剩余的焊材下班时要及时送回焊材烘干箱，不允许留在保温桶内。
（3）每道焊缝必需一次焊接完成。
每道焊缝焊接工作结束后，必须立即进行消氢热处理。
消氢热处理温度为250-350℃，保温时间为15分钟。
保温工作结束后，用硅酸铝板将焊缝及热影响区包裹采取缓冷措施。
（4）焊缝和热影响区的表面不允许存在咬边、裂纹、气孔、弧坑、夹杂等缺陷。
焊接接头上的熔渣和两侧的飞溅物必须打磨并消除干净。
（5）禁止在焊缝的非焊接部位引弧。
因电弧擦伤而产生的弧坑、弧疤，割除临时附件后，遗留的焊疤，均应打磨光滑，并按JB/T4730.4进行100%磁粉检测，Ⅰ级合格。
（6）探伤不合格的返修部位应对其按照要求进行预热后，方可进行清根、补焊。
补焊完成后，按照要求进行无损检测。
无损检测要求：（1）焊接接头（包含返修焊缝）焊接完成24h后才能进行以下无损检测：严格按照JB/T4730.2进行100%射线无损检测，合格级别不低于Ⅱ级。
（2）水压试验合格24h后，焊接接头应进行以下无损检测：焊接接头按JB/T4730.5进行100%渗透检测，Ⅰ级合格。
材料焊接性之不锈钢及耐热钢的焊接
材料焊接性之不锈钢及耐热钢的焊接引言焊接是一种常用的金属连接方法，可以将不同材料的金属零件连接在一起。
然而，不同材料的焊接性能存在差异，需要针对不同材料选择合适的焊接方法和技术参数。
本文将重点讨论不锈钢及耐热钢的焊接性能及相关注意事项。
不锈钢焊接性不锈钢是一种耐腐蚀性能较好的材料，在很多领域得到广泛应用，如航空航天、化工、食品加工等。
然而，不锈钢的焊接性能相对较差，主要表现在以下几个方面：1.焊接变形：不锈钢在焊接过程中容易产生变形，特别是薄板的不锈钢更容易变形。
这主要是由于不锈钢的热导率较低，焊接过程中热量会聚集在焊缝附近，导致局部温度升高，引起膨胀和变形。
2.易开裂：不锈钢焊接容易产生热裂纹和冷裂纹。
热裂纹主要是因为不锈钢含有较高的含碳量，并且在焊接过程中产生的晶界液滴容易凝固形成裂纹。
冷裂纹则是由于焊接过程中残余应力引起的。
3.易产生气孔：不锈钢焊接还容易产生气孔，主要是由于不锈钢表面有一层氧化膜，焊接时难以完全消除，氧化膜中的气体会被封闭在焊缝中形成气孔。
为了克服不锈钢焊接的问题，我们可以采取以下几个措施：•合理选择焊接方法：根据不同情况选择合适的焊接方法，如手工弧焊、TIG焊、MIG/MAG焊等。
不锈钢薄板焊接可以选择TIG焊，对于厚板可以选择手工弧焊或MIG/MAG焊。
•控制焊接变形：采取适当的预热和后续处理方法，减少焊接变形。
可以通过加热、加压、采用夹具等方式控制焊接变形。
•选择合适的焊接材料：选择合适的焊丝和焊剂，以提高焊接质量和性能。
推荐使用低碳或超低碳不锈钢焊丝，同时选用适合不锈钢的焊剂。
•控制焊接参数：合理控制焊接电流、电压、焊接速度等参数，以避免产生过大的热量和过多的焊接变形。
耐热钢焊接性耐热钢是一种能够在高温环境下保持稳定性能的材料，常用于石油化工、电力、制造等领域。
耐热钢的焊接性能相对较好，但仍存在以下一些问题：1.易烧穿：耐热钢的烧穿性较强，容易在焊接过程中烧穿母材，特别是对于板材焊接来说。
耐热钢的焊接方法
耐热钢的焊接方法
耐热钢的焊接方法取决于具体的耐热钢材料和焊接要求。
下面列举几种常用的耐热钢的焊接方法：
1. 电弧焊（手工电弧焊和自动电弧焊）：这是最常用的耐热钢焊接方法。
根据具体的耐热钢材料和焊接要求，可以选择适合的电弧焊材料和电弧焊工艺。
2. 氩弧焊：氩弧焊通常用于焊接不锈耐热钢。
氩弧焊具有较高的稳定性和焊缝质量，适合要求较高的焊接。
3. 电渣焊：电渣焊通常用于焊接厚板，适用于耐热钢的大尺寸焊接。
4. 焊锡焊接：适用于焊接低温和中温耐热钢。
5. 激光焊接：激光焊接适用于焊接较细小和特殊形状的耐热钢，具有较高的焊接质量和焊接速度。
6. 电子束焊接：适用于需要较高焊接质量和较小热影响区的耐热钢。
在选择耐热钢的焊接方法时，需要综合考虑焊接材料、焊件结构、焊接要求和设备条件等因素。
同时，在焊接过程中，需要注意选用合适的焊接材料和焊接工艺，
确保焊接质量和焊接性能。
最好在进行具体焊接前，咨询专业的工程师或焊接技术人员，以确保选择适合的焊接方法。
新型奥氏体耐热钢HR3C焊接工艺及接头性能研究进展
新型奥氏体耐热钢HR3C焊接工艺及接头性能研究进展【摘要】新型奥氏体耐热钢 HR3C 研发的焊材有配套焊材 YT-HR3C 和替代 Ni 基焊材，在焊接过程中为避免产生热裂纹，就要对焊接工艺进行严格控制，重点是将层间温度控制到100℃以下。
在不同温度下，如果焊接接头的焊缝组织未随着时间进行而发生变化，为单一奥氏体组织（γ相），而析出相Cr23C6、CrFe7C0.45、（Cr，Fe）7C3、CrNbN和富Cu相的数量、形态和分布则会发生变化，特别是Cr23C6的大量析出，将会使得接头冲击功急剧下降，并同时表现出时效脆化现象。
本文针对HR3C的焊材、焊接工艺和焊接接头性能的研究进展进行综述，希冀能为实践提供一定参考。
【关键词】焊接工艺；新型奥氏体耐热钢；接头性能新型奥氏体耐热钢是基体为奥氏体组织的耐热钢，其成分中含有较多的镍、锰、氮等奥氏体形成元素，在600℃以上有较好的高温强度和组织稳定性，而且具有良好的焊接性能，是在600～1200℃应用最广的一类耐热钢。
近年来，随着火电机组对于高效率、清洁环保的要求，火电超超临界机组的参数要求也不断提高。
锅炉高温过热器和再热器所处的温度最高，环境非常复杂，需要所用的材料具有良好的高温蠕变性能、抗烟气腐蚀性、抗蒸汽氧化性等。
建设国产1 000 MW机组时，在锅炉的高温过热器和再热器受热面管中，新型奥氏体耐热钢HR3C应用比较广泛。
HR3C是由日本住友公司在TP310的基础上，通过复合添加Nb、N元素，严格控制C含量，利用析出细小、弥散分布的MX、CrNbN以及M23C6三种相进行复合强化，最终得到一种新型奥氏体耐热钢，其具有优良的抗蒸汽氧化性能、高温力学性能、抗高温腐蚀性能。
该种新型奥氏体耐热钢主要应用于620℃超超临界机组锅炉高温过热器和高温再热器。
现在，学界关于HR3C材料的研究，大多集中在其析出相变化引起的时效脆化问题，而对于该材料的焊接工艺和焊接性能研究相对较少。
耐热钢的焊接工艺
耐热钢的焊接工艺耐热钢的焊接工艺1.耐热钢的焊接性分析高温下具有足够的强度和抗氧化性的钢称为耐热钢，高温下具有足够的强度和抗氧化性的钢称为耐热钢。
耐热钢按其合金成分不同，可分为低合金（合金的质量分数在5%以下），中合金（合金的质量分数为5%～12%）和高合金（合金的质量分数为12%以上）耐热钢。
耐热钢主要用于重油裂解、煤液化等新工艺所需要更趋高温、高压以及原加氢反应器大型化的设备制造。
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15CrMoR（SA387Cr12）、14Cr1MoR、（SA387 Cr11）12Cr2Mo1R （SA387 Cr22）、12CrMoV、12Cr2MoWVTiB、14MnMov。
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。
下面主要讨论低合金耐热钢的焊接工艺。
2.耐热钢的焊接主要的工艺措施（1）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。
（2）焊接材料低合金耐热钢焊接材料的选用原则，焊缝金属的合金成分与强度性能基本上与母材金属相应指标一致，或应达到产品技术条件提出的最低性能指标。
（3）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。
（4）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回火脆性现象。
3.典型耐热钢的焊接工艺举例1. 15CrMoR（SA387Cr12）钢的焊接工艺该钢的焊接性良好，焊接时焊条电弧焊可选用R307焊条。
施焊时可选用直流反接，短弧焊接。
珠光体耐热钢的焊接
珠光体耐热钢的焊接珠光体耐热钢以Cr-Mo以及Cr-Mo基多元合金钢为主，加人合金元素Cr、Mo、 V，有时还加人少量W、Ti、Nb、B等，合金元素总的质量分数小于10%。
低、中合金珠光体耐热钢具有很好的抗氧化性和热强性，工作温度可高达仗旧℃，广泛用于制造蒸汽动力发电设备。
这类钢还具有良好的抗硫和氢腐蚀的能力，在石油、化工、电力和其他工业部门也得到了广泛的应用。
珠光体耐热钢Cr的质量分数一般为0.5~0.9%，Mo的质量分数一般为0.5%或1%。
随着Cr、Mo含量的增加，钢的抗氧化性、高温强度和抗硫化物腐蚀性能也都增加。
在Cr-Mo钢中加入少量的W、Ti、Nb、V等元素后，可进一步提高钢的热强性。
珠光体耐热钢的合金系基本上是：Cr-Mo、Cr-Mo-V、 Cr-Mo-W-V、 Cr-Mo-W-V-B、Cr-Ma-V-Ti-B等。
合金元素Cr能形成致密的氧化膜，提高钢的抗氧化性能。
当钢中碳含量小于1.5%时，随Cr的增加钢的蠕变强度也增加；大于1.5%后，钢的蠕变强度随含铬量的增加而降低。
Mo是耐热钢中的强化元素，形成碳化物的能力比Cr弱，Mo优先溶人固溶体，强化固溶体。
Mo的熔点高达2625 ℃，固溶后可提高钢的再结晶温度，有效地提高钢的高温强度和抗蠕变能力。
Mo可以减小钢材的热脆性，还可以提高钢材的抗腐蚀能力。
钢中的V能形成细小弥散的碳化物和氮化物，分布在晶内和晶界，阻碍碳化物聚集长大，提高蠕变强度。
V与C的亲和力比Cr和Mo大，可阻碍Cr和Mo形成碳化物，促进Cr和Mo的固溶强化作用。
钢中的V含量不宜过高，否则V的碳化物高温下会聚集长大，造成钢的热强性下降，或使钢材脆化。
钢中W的作用和Mo相似，能强化固溶体，提高再结晶温度，增加回火稳定性，提高蠕变强度。
钢中Nb 和Ti都是碳化物形成元素，可以析出细小弥散的金属间化合物，提高钢材的高温强度、抗晶间腐蚀能力和抗氧化能力，并可显著提高蠕变强度，改善钢的焊接性。
耐热钢A335-P22材质在施工现场的焊接讲课教案
耐热钢A335-P22材质在施工现场的焊接耐热钢A335-P22材质在施工现场的焊接摘要 A335-P22（化学成分为2.25Cr－1Mo）是ASME规范的表示方法，在国内表示为12Cr2Mo，属于高温铁素体合金耐热钢。
特点是工艺性能良好，对热处理的加热温度不太敏感，焊接性能也较好，具有良好的塑性，具有抗高温、难腐蚀。
最大的缺点在焊接工艺中具有淬硬性和再热裂纹倾向。
目前，广泛应用于电力、石化行业的超高压蒸汽管道生产工艺中。
以天津石化100万吨/年乙烯装置超高压管道为例，对A335-P22材质的合金耐热钢焊接工艺进行分析，以指导现场焊接施工。
关键词耐热钢管道焊接性能焊接工艺1工程概况天津石化100万吨/年乙烯工程100万吨/年乙烯装置，为全国首套大乙烯工程，具有工程量大、施工工期短、施工难度大、技术，质量要求严格等特点。
其超高压蒸汽管道采用A335-P22无缝钢管，设计温度538℃，操作温度520℃，设计压力12.8MPa，操作压力11MPa。
超高压蒸汽管道主管线贯穿街区主管廊，分散于热区、压缩区、急冷区、冷区，裂解炉区，共计管道延长米3.2公里，共计焊口3300多道。
管道规格：Φ21.3*4.78～Φ610*73.025。
焊接工作主要为A335-P22同材质焊接。
耐热钢焊接作业时间、热处理周期长。
高压管道坡口加工、焊接和安装是整个乙烯装置的重点和难点。
2焊接准备工作2.1材料检验A335-P22无缝钢管在注明标示外，外观与普通的碳钢无缝钢管是一样的，所以在材料的验收、入库、保管、发放，必须严格执行国家的、行业的相关标准、规范及公司的相关规定，认真核对材料的质量证明文件。
材料验收、核对材料证明文件需参照表1和表2数值。
必须做到材料实物与材料证明相符合，并做上合格标记。
根据SH3501的要求，对合金钢管道组成件主体的关键合金部分应采用光谱分析等进行复查。
表1 A335-P22无缝钢管的化学成分表2 A335-P22无缝钢管的力学性能2.2焊接材料焊接材料的选择应根据所焊管材的化学成分、力学性能及使用和施焊条件进行综合考虑的，所以焊接材料的合理选用必须慎重。
耐热钢A335-P22材质在施工现场的焊接
耐热钢A335-P22材质在施工现场的焊接本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March耐热钢A335-P22材质在施工现场的焊接摘要 A335-P22（化学成分为－1Mo）是ASME规范的表示方法，在国内表示为12Cr2Mo，属于高温铁素体合金耐热钢。
特点是工艺性能良好，对热处理的加热温度不太敏感，焊接性能也较好，具有良好的塑性，具有抗高温、难腐蚀。
最大的缺点在焊接工艺中具有淬硬性和再热裂纹倾向。
目前，广泛应用于电力、石化行业的超高压蒸汽管道生产工艺中。
以天津石化100万吨/年乙烯装置超高压管道为例，对A335-P22材质的合金耐热钢焊接工艺进行分析，以指导现场焊接施工。
关键词耐热钢管道焊接性能焊接工艺1工程概况天津石化100万吨/年乙烯工程100万吨/年乙烯装置，为全国首套大乙烯工程，具有工程量大、施工工期短、施工难度大、技术，质量要求严格等特点。
其超高压蒸汽管道采用A335-P22无缝钢管，设计温度538℃，操作温度520℃，设计压力1 ，操作压力11MPa。
超高压蒸汽管道主管线贯穿街区主管廊，分散于热区、压缩区、急冷区、冷区，裂解炉区，共计管道延长米公里，共计焊口3300多道。
管道规格：Φ*～Φ610*。
焊接工作主要为A335-P22同材质焊接。
耐热钢焊接作业时间、热处理周期长。
高压管道坡口加工、焊接和安装是整个乙烯装置的重点和难点。
2焊接准备工作材料检验A335-P22无缝钢管在注明标示外，外观与普通的碳钢无缝钢管是一样的，所以在材料的验收、入库、保管、发放，必须严格执行国家的、行业的相关标准、规范及公司的相关规定，认真核对材料的质量证明文件。
材料验收、核对材料证明文件需参照表1和表2数值。
必须做到材料实物与材料证明相符合，并做上合格标记。
根据SH3501的要求，对合金钢管道组成件主体的关键合金部分应采用光谱分析等进行复查。
耐热钢焊接工艺
（1）管道焊缝预热采用电加热方式。对于管径较小
焊缝，确因曲率限制无法进行电加热时，也可采用 氧—乙炔火焰加热或者电加热绳，但应保证热透和 温度均匀，并用测温仪测温。
（2）预热范围应为坡口中心两侧各不小于壁厚的5
预
倍，且不小于100mm。加热区以外100mm范围内宜保
热
温。见图1
（3）预热及施焊过程中随时用电子点温计测温，预 热温度宜在距焊缝中心50mm～100mm的范围内进 行测量。
ZG15Cr1Mo1V E5515-B2-VW R327
H08CrMoV TIG-R31
－
H08CrMoVA
1Cr2Mo
E6015-B3
12Cr2Mo
E6015-B3
12Cr2MoWVTi B
E5515-B3VWB
12Cr3MoVSiTi B
E6016-B3-VNb
1Cr5Mo Cr9Mo
E5MoV-15 E9Mo-15
表1 焊接材料选用
钢号
15Mo 20Mo 12CrMo 15CrMo
ZG20CrMoV 12Cr1MoV
焊条
GB 5118
E5015-A1 E5515-B1 E5515-B2 E5515-B2-V E5515-B2-V
统一编 号系列
R107 R207 R307 R317 R317
氩弧焊丝
熔化极气保焊 丝
R407 R407 R347
R417 R507 R707
H08Cr2Mo1 H08Cr2Mo1
TIG-R40 TIG-R40
H08Cr2MoVNb TIG-R40
H08Cr2MoVNb TIG-R40
H1Cr5Mo
－
－
不锈钢及耐热钢的焊接
(5) 应力腐蚀 也称应力腐蚀开裂（Stress Corrosion Байду номын сангаасracking，简称SCC），是指不锈钢在特定的腐蚀 介质和拉应力作用下出现的低于强度极限的脆性 开裂现象。不锈钢的应力腐蚀大部分是由氯引起 的。高浓度苛性碱、硫酸水溶液等也会引起应力 腐蚀。
3．不锈钢及耐热钢的高温性能 耐热性能是指高温下，既有抗氧化或耐气体 介质腐蚀的性能即热稳定性，同时又有足 够的强度即热强性。 (1)高温性能 不锈钢表面形成的钝化膜不仅 具有抗氧化和耐腐蚀的性能，而且还可提 高使用温度。
(3) 缝隙腐蚀 在电解液中，如在氯离子环 境中，不锈钢间或与异物接触的表面间 存在间隙时，缝隙中溶液流动将发生迟 滞现象，以至溶液局部Cl－浓化，形成浓 差电池，从而导致缝隙中不锈钢钝化膜 吸附Cl－而被局部破坏的现象称为缝隙腐 蚀
(4) 晶间腐蚀 在晶粒边界附近发生的有选 择性的腐蚀现象。受这种腐蚀的设备或 零件，外观虽呈金属光泽，但因晶粒彼 此间已失去联系，敲击时已无金属的声 音，钢质变脆。晶间腐蚀多半与晶界层 “贫铬”现象有联系。
2.2 奥氏体不锈钢焊接性分析 奥氏体钢的焊接性问题主要有：热裂纹、接 头耐蚀性、脆化 1．奥氏体不锈钢焊接接头的耐蚀性 (1) 晶间腐蚀 18-8钢焊接接头有三个部位能 出现晶间腐蚀现象，如图4-3所示。
图4-3 18-8钢焊接接头晶间腐蚀现象
1) 焊缝区晶间腐蚀
根据贫铬理论，为防止焊缝发生晶间腐蚀： 一是通过焊接材料，使焊缝金属或者成为超低碳情况，或者 含有足够的稳定化元素Nb（因Ti不易过渡到焊缝中而不采用 Ti），一般希望wNb≥8wC或wNb≈1％；二是调整焊缝成分以获 得一定数量的铁素体（δ ）相。
(3) 高温脆化问题 耐热钢在热加工或长期工 作中，可能产生脆化现象。除了Cr13钢在 550℃附近的回火脆性、高铬铁素体钢的晶 粒长大脆化，以及奥氏体钢沿晶界析出碳 化物所造成的脆化之外，值得注意的还有 475℃脆性和σ相脆化。
1cr18ni9ti耐热钢的牌号
1cr18ni9ti耐热钢的牌号摘要：1.1cr18ni9ti 耐热钢的牌号介绍2.1cr18ni9ti 耐热钢的成分及性能特点3.1cr18ni9ti 耐热钢的应用领域4.1cr18ni9ti 耐热钢与其他耐热钢的比较正文：1cr18ni9ti 耐热钢是一种具有较高耐热性能的钢材，其主要成分包括碳（C）、铬（Cr）、镍（Ni）和钛（Ti）等元素。
这种钢材的牌号表示其化学成分和力学性能，其中“1cr18ni9ti”分别代表碳、铬、镍和钛的含量。
下面将详细介绍1cr18ni9ti 耐热钢的牌号、成分及性能特点、应用领域以及与其他耐热钢的比较。
1.1cr18ni9ti 耐热钢的牌号介绍1cr18ni9ti 耐热钢的牌号表示其化学成分，其中“1cr18ni9ti”分别代表碳、铬、镍和钛的含量。
在这种钢材中，碳（C）的含量为1%，铬（Cr）的含量为18%，镍（Ni）的含量为9%，钛（Ti）的含量为0.8%。
这种牌号的钢材具有较高的耐热性能和良好的力学性能。
2.1cr18ni9ti 耐热钢的成分及性能特点1cr18ni9ti 耐热钢的主要成分包括碳、铬、镍和钛等元素。
其中，铬和镍是提高钢材耐热性能的主要元素，它们可以形成稳定的奥氏体组织，使钢材具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性。
此外，钛的加入可以进一步改善钢材的耐热性能和力学性能。
1cr18ni9ti 耐热钢具有以下性能特点：（1）高温强度：在高温下，钢材具有较高的强度和硬度，保证在高温环境下具有良好的力学性能。
（2）抗氧化性：在高温氧化气氛中，钢材具有良好的抗氧化性，可有效抵抗氧化腐蚀。
（3）耐腐蚀性：1cr18ni9ti 耐热钢具有较好的耐腐蚀性能，尤其对于一些酸性和碱性环境具有较强的耐受性。
（4）焊接性能：1cr18ni9ti 耐热钢具有较好的焊接性能，可以采用各种焊接方法进行焊接。
3.1cr18ni9ti 耐热钢的应用领域1cr18ni9ti 耐热钢由于具有较高的耐热性能和良好的力学性能，广泛应用于各种高温环境下的设备制造。
S31008耐热钢焊接技术
SU S310S耐热钢预热器内筒的焊接王天茂 葛 军(牡丹江市安装总公司 牡丹江 157000) 浩良河水泥厂窑尾预热器的C4、C5两级内筒,直径分别为3360mm和3200mm,高分别为3930mm和3840mm,壁厚为10mm,采用日本产SU S310S耐热钢制造。
1 SU S310S耐热钢的焊接特点SUS310S钢具有面心立方的的奥氏体组织,且钢中加入了相当数量的合金元素,因此具有较好的抗氧化性和一定的高温强度,被广泛地做为炉用材料,钢的化学成分和力学性能如表1所示。
表1 SU S310S钢的化学成分和力学性能化 学 成 分 (%)力 学 性 能C Si Mn P S Ni Cr 屈服强度M Pa抗拉强度MPa延伸率(%)HRBHv0.0200.271.590.0120.00320.0925.132675594882153由于SUS310S是具有奥氏体组织的耐热钢,一般可从其焊接接头的耐蚀性、热裂纹及“等强性”三个方面来分析。
1.1 焊接接头的耐蚀性SUS310S耐热钢除总体均匀腐蚀外,应充分注意其晶间腐蚀和应力腐蚀现象。
1.1.1晶间腐蚀SUS310S钢焊接接头可能出现两种晶间腐蚀现象,即焊缝晶间腐蚀和敏化区腐蚀。
在焊接能量较大或焊后经受敏化加热的条件下可能产生焊缝晶间腐蚀,焊缝金属的含碳量影响较大,含碳量越高,晶间腐蚀倾向越大。
如果焊缝金属含一定量稳定元素时,不必要求超低碳。
由于SU S310S是不含稳定元素而又不是超低碳的耐热钢,所以有可能出现敏化区腐蚀,但可通过选用适量的稳定元素,或采用小电流和较大焊接速度的措施来避免和减小敏化区产生腐蚀的倾向。
1.1.2应力腐蚀开裂SU S310S耐热钢由于导热性差和线膨胀率较大,在约束焊接变形时可能残留较大的焊接应力,焊后采用热处理工艺和机械加工的方法来降低残余应力,或表面造成压应力状态,是降低应力腐蚀开裂的重要措施。
1.2 焊接接头的热裂纹SU S310S钢焊接接头在冷却过程中可能形成较大的拉应力,是产生热裂纹的必要条件;易形成低熔点杂质聚集于晶界处,成为热裂的内在条件;同时奥氏体钢易形成方向性柱状晶组织,增大了热裂倾向。
耐热不锈钢焊接缺陷产生的原因及防治措施
耐热不锈钢焊接缺陷产生的原因及防治措施根据耐热不锈钢的化学成分组成，分析了焊接过程中产生裂纹的主要原因，提出了具体的工艺措施，从而改善焊缝的质量，获得优质的焊接接头。
标签：耐热不锈钢；化学组成；焊接裂纹；防治措施前言生产中工作温度比珠光体耐热钢的高时，主要采用Cr-Ni系的不锈钢，包括Cr不锈钢和Cr-Ni不锈钢。
从组织上讲，包括铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢，还有不锈铸钢。
表1中列出了各种耐热不锈钢的物理性能。
与奥氏体不锈钢相比，铁素体不锈钢或马氏体不锈钢的平均线膨胀系数较小，而热导率稍高，有利于降低热应力。
即铁素体不锈钢和马氏体不锈钢的热应力比奥氏体不锈钢小。
这类不锈钢在石油化学工业的裂解装置、脱硫装置、反应塔、热交换器及其管道中使用较多，在原子能发电的轻水反应器内壁堆焊或管道等也大量应用。
1 耐热不锈钢的化学成分耐热不锈钢中通常含有铬、钼、硅、铝、镍的合金，其中铬是最主要的抗氧化性元素。
与不锈钢相比，耐热不锈钢中不仅增加了铝和硅的含量，还增加了碳的含量，使该类钢具有强的高温抗拉强度、高温抗蠕变性能、高温耐蚀性。
其中奥氏体耐热不锈钢是应用比较广泛的一类钢，具有强的热稳定性、热强性。
2 耐热不锈钢的焊接性奥氏体耐热不锈钢焊接时存在的主要问题有焊缝金属的热裂纹、焊接热影响区晶界上碳化铬的析出以及焊接接头的脆化等。
3 耐热不锈钢的焊接缺陷产生原因奥氏体耐热不锈钢产生焊接缺陷的主要原因可以归纳为两大因素：冶金因素及力学因素。
包括化学成分、结晶组织、焊接材料、焊接工艺及结构的拘束度，特别是化学成分和结晶组织影响大。
3.1 焊缝金属热裂纹的形成奥氏体焊缝金属的热裂纹敏感性较大，因为奥氏体钢易形成方向性很强的粗大的柱状组织，有利于杂质的偏析和缺陷的聚集；这些杂质又能与Ni形成低熔点的共晶体，增大脆性温度区间，处成形成液态薄膜；另外奥氏体钢的热导率小及线膨胀系数大，在焊接的不均匀加热和冷却条件下，焊接接头形成较大的拉应力，因此，在焊缝处易产生热裂纹。
耐热钢焊接性
第1章绪论1.1 引言发展大容量、高蒸汽参数的电站机组是提高燃料使用效率、降低二氧化碳排放的有效手段，但提高机组运行参数（尤其是蒸汽温度），对电站锅炉用耐热钢提出了更高的要求，因此，开发用于超临界、超超临界电站锅炉用新型耐热钢成为了制造高效洁净电力能源设备的关键技术之一[1-5]。
在用于电站锅炉的过热器、再热器等高温部件时，TP304、TP347等奥氏体不锈钢表现出良好的高温强度，但不锈钢具有导热系数低、应力腐蚀敏感性高、热膨胀系数大等缺点，并不能很好的满足机组安全高效运行的要求[6-19]。
因此，铁素体耐热钢的开发成为世界各国电站锅炉用钢的重要发展方向，国际上，珠光体、贝氏体、马氏体耐热钢统称为铁素体钢[1,14]。
1.2 电站锅炉用铁素体耐热钢的发展历史铁素体耐热钢的发展可以分为两条主线，一是逐渐提高主要耐热合金元素Cr的含量，从2.25%Cr提高到12％Cr;二是通过添加V、Nb、W、Mo、Co等合金元素，使钢的600℃х105h蠕变断裂强度由35MPa提高到60、100、140、180MPa，12Cr-0.5Mo-2WCuVNb图1.1铁素体耐热钢发展历程[24]Fig.1.1 Developing process of ferric heat-resistant steel图1.1给出了铁素体耐热钢的现状及发展趋势，部分铁素体耐热钢的化学成分列于表1.1[20-24]1.2.1 传统的耐热钢（1）低合金耐热钢20世纪50年代，电站锅炉钢管大多采用含Cr≤3%,含Mo≤1%的铁素体耐热钢，其典型钢种及最高使用温度为：15Mo≤530℃12CrMo≤540℃15CrMo≤540℃12Cr1Mo≤580℃15Cr1MoV≤580℃10CrMo910≤580℃当时，当温度超过580℃时，一般都采用奥氏体耐热钢，如TP304,TP347H等，然而由于不锈钢价格昂贵、导热系数低、热膨胀系数大及存在应力腐蚀裂纹倾向等缺点，未被大量采用。
耐热钢和不锈钢的焊接
第一节 耐热钢和不锈钢的特性
同类组织状态的钢，物理性能基本相同；若合金元素
1
含量越大，热导率将越小，膨胀系数和电阻率将越大
不锈钢和耐热钢的物理性能与低碳钢相差较大。铁素
2
体钢和马氏体钢的线膨胀系数与低碳钢接近，而热导 率仅为碳钢的一半
• 奥氏体钢的线膨胀系数比低碳钢大一半，而热导率只
3。
有碳钢的三分之一
由于高温下原子的扩散能力增强，晶界 强度降低，使材料在远低于屈服强度时 产生塑性变形，导致断裂。故耐热钢在 高温下应具有足够的强度
第一节 耐热钢和不锈钢的特性
焊缝的物理性 能如热膨胀系 数、导热率等 应与母材基本 相同，否则易 出现应力导致 接头开裂
高温时的强度应与母材相当
1 焊接接头应具
耐热钢焊
第一节 耐热钢和不锈钢的特性
耐热钢应具有良好的高温化学稳定性和高温力学性能
• 高温时能在材料表面形成一层坚固的
保护膜以防止氧化
高温化学稳定性 高温力学性能
• 措施：加入抗氧化的合金元素如Cr、 Al、Si等。Cr是耐热钢中主要的抗氧 化性元素，当含Cr量达到28%时，耐 热钢可在1100℃的温度下使用
第二节
第二节 珠光体耐热钢的焊接
珠光体耐热钢
以Cr、Mo为主要合 金元素的低、中合金
钢 中 的 Cr 含 量 一 般 为钢0.5-5% ， Mo 含 量 一 般 为
0.5-1%，且随着使用温度的升高，常还需加入V、
W、Nb、B等强化元素，但合金元素总量一般小
于5%。当合金含量较高时，钢中常会出现贝氏
体组织，称为贝氏体钢
珠光体耐热钢供货状态一般为正火+回火，常用 于石油化工及动力设备等600℃以下的工作环境， 其热强性和抗氧化性好，并有一定的抗硫和耐氢 腐蚀的能力
2.25Cr—1Mo耐热钢焊接工艺试验及应用
2.25Cr—1Mo耐热钢焊接工艺试验及应用作者：郭龙等来源：《山东工业技术》2015年第10期摘要：通过对石油炼化系统中的核心设备加氢反应器用2.25Cr-1Mo耐热钢的焊接性分析，按选择的焊材和工艺参数进行了工艺评定试验，焊接接头的力学性能，焊缝熔敷金属的化学成分均满足母材及技术条件要求，而根据合格的评定制定的焊接工艺成功完成了产品制造，对今后同类材料的焊接具有指导意义。
关键词：2.25Cr-1Mo耐热钢；加氢反应器；焊接工艺；应用0 前言加氢反应器是整个石油炼化系统中的核心设备，也是压力容器中的高端设备，操作介质：氢气、硫化氢、蜡油、汽油、柴油、轻烃等，设备在高温、高压、临氢条件下运行，使用工况恶劣。
其材料2.25Cr-1Mo为耐热钢，材料焊接性较差，且设备壁厚较厚，冷裂纹倾向较大，需采用严格的工艺措施才能保证焊接接头的质量。
1 2.25Cr-1Mo钢焊接性分析1.1 母材基本性能2.25Cr-1Mo钢采用电炉或氧气转炉加真空脱气精炼工艺冶炼，为本质细晶粒镇静钢，供货状态为正火加回火（N+T），其化学成分见表1，力学性能见表2。
其金相组织为：贝氏体，具有较好的力学性能和抗裂纹扩展性。
通过Cr、Mo、Mn元素的加入提高了钢材的热强性和抗氢性，同时也增强了钢的抗高温蠕变强度。
镍改善了钢材的低温冲击韧性，通过模拟MIN.PWHT+阶梯冷却试验：VTr54+2.5△VTr54= -11.35℃，证明该钢具有较高的抗回火脆化能力。
1.2 焊接性根据国际焊接学会（IIW）碳当量计算公式可计算出2.25Cr-1Mo钢的碳当量： Ceq= C+ Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15=0.87%，说明2.25Cr-1Mo钢具有较大的冷裂倾向。
较高的Cr、Mo含量加剧了钢的淬硬性，焊接过程中易产生淬硬的马氏体组织，加之设备壁厚较厚，空气湿度较大，使得冷裂纹倾向加大。
因此该钢在焊接时需要采取严格的焊前预热和焊后消氢等工艺措施，以减少其产生冷裂纹的可能性。
耐热钢的焊接方法
耐热钢的焊接方法
耐热钢的焊接方法可以根据具体的合金成分和焊接材料的选择而有所不同。
下面是一些常见的耐热钢焊接方法：
1. 电弧焊：电弧焊包括手工电弧焊、埋弧焊和气体保护焊。
一般情况下，使用碳钢电焊条或专用的耐热钢焊条进行电弧焊。
气体保护焊可以使用氩气或混合气体进行。
2. TIG焊：TIG焊（钨极氩弧焊）是一种常用的焊接方法，适用于焊接较薄的耐热钢板材。
它通过使用钨极和氩气来保护焊缝，产生高质量的焊接。
3. MIG/MAG焊：MIG（金属惰性气体）和MAG（金属活性气体）焊是半自动或自动焊接方法。
它们使用焊丝和惰性气体（MIG）或活性气体（MAG）来保护焊缝。
这些方法通常适用于大量焊接和厚板焊接。
4. 电阻焊：电阻焊可用于对接或连接薄板材或杆件。
焊接区域通过电流在两个电极之间产生热量来完成焊接。
这种方法通常用于焊接铜合金。
5. 激光焊接：激光焊接是一种高能量密度焊接方法，适用于高精度和复杂结构的焊接。
使用激光束产生的热量来融化焊缝，可以实现快速和精确的焊接。
要选择合适的焊接方法和材料，在使用前最好先咨询和咨询焊接工程师或专业人
士，以确保焊接的质量和稳定性。
耐热钢的焊接
的约多50倍。
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5.2 低合金耐热钢的焊接
• 它们延迟了钢在冷却过程中的转变，提高了过冷奥氏体的稳定性。在 焊接线能量过小时，易出现淬硬组织。含铬量越高，冷却速度越快， 接头最高硬度越大，在热影响区上可达400 HBW以上，将显著地增 加焊接接头冷裂纹敏感性。
• (2) Cr-Mo钢为了改善Mo钢的石墨化问题，提高钢的组织稳定性，进 而提高热强性，在Mo钢中加入一定量的Cr, Cr能使碳化物具有一定 的热稳定性，阻止石墨化。Cr-Mo钢的化的低合金耐热钢这类钢除固溶强化外，钢中加入 了V, Ti, B等微量元素进行时效强化和晶界强化，进一步提高钢的热 强性和高温组织的稳定性。其合金系统有Cr-Mo-V、Cr-Mo-W-V、 Cr-Mo-W-V-B和Cr-Mo-V-Ti-B等。
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5.2 低合金耐热钢的焊接
• 三、低合金耐热钢的焊接工艺要点
• 制定低合金耐热钢焊接工艺时，除防止焊接裂纹外，最重要的是保证 焊接接头的性能，特别是高温性能满足要求。
• 低合金耐热钢一般在预热状态下焊接，焊后大多要进行高温回火处理。 多层焊时应保持道间温度不低于预热温度。焊接过程中尽量避免中断， 必须中断焊接时，应采取缓冷措施;重新施焊的焊件仍需预热，焊接 完毕应将焊件保持在预热温度以上数小时，然后再缓慢冷却。
• 2.消除应力裂纹(再热裂纹)倾向 • 低合金耐热钢消除应力裂纹倾向主要取决于钢中碳化物形成元素的特
性及其质量分数，同时还取决于焊接参数、焊接应力及热处理工艺。 低合金耐热钢中的Cr、Mo、V、Nb, Ti等元素属于强碳化物元素，若 结构拘束度较大，那么在消除应力处理或高温下长期使用时，在热影 响区的粗晶区容易出现消除应力裂纹。
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下面主要讨论珠光体耐热钢的性能特点
合金元素的作用
• (1)碳 由于碳化物的形成，碳在热裂纹中有着重要的作用。在CrMo钢中，当含碳量由0.05%增至0.20%时，裂纹倾向明显增加。在 含V量高的钢种中，碳的影响更大。 (2)铬 Cr的影响是两个方面的。当钢中的含Cr量＜1.5%时，随 着含Cr量的增加，裂纹倾向增大；当含Cr量＞2.0%时，随含Cr量的 增加，裂纹倾向逐渐减小。当然，Cr对再热裂纹的影响在很大程度 上还取决于钢种中Mo与V的含量。 (3)钼 Mo能够降低蠕变塑性，增加裂纹。其作用是通过对相变 特性的影响及碳化钼的析出而实现的。模拟热循环试样缺口应力试验， 当Mo的含量为0.21%时，627℃断裂的时间为1300min，而Mo的含 量为0.54%时，断裂时间降为2min，说明Mo含量的增加，提高了钢 的再热裂纹的敏感性。 (4)钒 V通常与Cr、Mo等元素同时加入，在同时含有其它元素 时，增加V是极其有害的。V含量为0.73%，钢材应力—断裂塑性最 低。当V含量＜0.15%时，随其含量的增加裂纹率明显增大。如V含 量由0增至0.08%时，Y型坡口拘束试样的裂纹率由0增至95%。V的 影响主要是形成V4C3的析出，使应力松驰率下降。
合金元素对裂纹敏感性的材料 将预热温度提高到250℃以上，层间温度控 制在300℃左右。 采用小热输入焊接工艺减小焊接区宽度， 细化晶粒。 选用合适的热处理制度，避免敏感温度区 间停留较长时间。
回火脆性
Cr-Mo耐热钢及其焊接接头在350-500℃温 度区间长期运行过程中发生脆变的现象称 为回火脆性。 产生回火脆性的原因：由于在回火脆化温度 范围内长期加热后，P，As，Mn，Si等杂 质元素在奥氏体晶界偏析引起晶界脆化。 防治措施:严格控制有害元素含量如下图：
珠光体耐热钢焊接工艺特点
焊接方法：手弧焊为主，埋弧焊、电渣焊、窄间隙 焊也在应用 。 材料选用： 如图表所示 工艺特点： ① 焊接过程中，应保持焊件温度不低于预热温度 （包括多层焊时的层间温度）。焊接过程中尽量 避免中断，不得已中断时，应保证焊件缓慢冷却， 重新施焊前仍需预热。 ② 焊件厚度较大时，可采用短道焊,使被焊的这一段 焊缝在较短时间内重复加热，目的是为了使焊缝 及热影响区缓慢冷却。
耐热钢的焊接性
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耐热钢的分类
1.按合金元素分类：
① 低合金耐热钢 合金含量5%以下。 ② 中合金耐热钢 合金含量6%～12%。 ③ 高合金耐热钢 合金含量大于13%。
2.按供货状态分：
① 珠光体耐热钢 合金含量2.5%以下。 ② 贝氏体耐热钢 合金含量3%～5%和合金含量6%～10%正 火＋回火处理。 ③ 马氏体耐热钢 合金含量10～12%。 ④ 奥氏体耐热钢 合金含量13%以上。
参考文献
李亚江，焊接冶金学，机械工业出版社。 史耀武，中国材料工程大典，化学工业出 版社。 周振丰，张文钺.焊接冶金与金属焊接性. 机 械工业出版社 。 周振丰，金属熔焊原理及工艺. 机械工业出 版社。
珠光体耐热钢的成分及性能
成分：以Cr-Mo钢为基，通常加入少量V、W、 Nb、Ti 性能：很好的抗氧化性和热强性，工作温度 可高达600℃ 应用：广泛用于制造蒸汽动力发电设备。 提高热强性方法： a.基体固溶强化。b.第二相沉淀强化。C.晶 界强化。
珠光体耐热钢焊接性分析
（1）焊接特点 • 珠光体耐热钢属于低合金钢，主要合金元素是铬、 钼，还含有少量钨、钒、铌等元素，加热后在空 气中冷却具有明显的淬硬倾向，焊接时在焊缝及 热影响区易产生硬脆的马氏体组织，这不仅影响 焊接接头的力学性能，还会产生很大的内应力， 常导致焊缝和热影响区出现冷裂纹。硬化倾向还 与下列因素有关：钢中合金元素含量，构件厚度、 刚性及焊件拘束度等。焊接时预热是防止冷裂纹 的有效措施，焊件未预热或预热温度太低，工件 冷却速度加快都会加重焊缝及热影响区硬化。
• ③ 焊缝正面的余高不宜太高。 • ④ 保持在自由状态下焊接。由于铬钼耐热钢裂纹 倾向比较大，故在焊接时应严格遵守焊接程序， 收缩量大的焊缝先焊，尽量减少拘束度。 • ⑤ 焊后缓冷。焊后缓冷是必须遵守原则，一般是 焊后立即用石板布等保温材料覆盖在焊缝及近缝 区，覆盖务必严实，确保缓冷。 • ⑥ 焊后热处理（见表）, 防止延迟裂纹，消除应 力，改善组织。对于厚壁容器及管道，焊后常进 行高温回火。