各种钢材焊接知识要点(二)

各种钢材焊接知识要点(二)

发布日期：2010-5-1 [ 收藏评论没有找到想要的知识]

三、低碳调质钢的焊接工艺

低碳调质钢的组织为低碳马氏体+下贝氏体，强度和韧性都较高。这在一般电弧焊条件下就可获得与母材相近的热影响区。但是，为了保证焊接接头的性能制定低碳调质钢焊接工艺的主要依据一是要求在马氏体转变时冷速不能太快，以免产生冷裂；二是要求在800℃～500℃之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界温度。至于热影响区的软化问题在采用小线能量的焊接后就可基本解决。

（一）焊接工艺方法和焊接材料的选择

1.焊接工艺方法

调质钢只要加热温度超过其回火温度，它的性能(综合机械性能)就会降低，问题随调质钢强度级别的提高而变得更加显著。通常解决办法是焊后重新调质处理，尽量限制焊接过程中的热量输入。

焊接σS＞980MPa的调质钢(如HP-9-4-20 ，10Ni-Cr-Mo-Co等调质钢)时．必须采用钨极氩弧焊或电子束焊之类的焊接方法。

对于σS＜980MPa的凋质钢，手工电弧焊、埋弧自动焊、熔化极气体保护焊和钨极氩弧焊都可以采用(但对σS＞686MPa的调质钢，熔化极气体保护焊是最适宜的自动焊法)。对于输入热量多、冷却速度慢的多丝埋弧焊或电渣焊，如果必须采用就要进行焊后调质处理。

2.焊接材料

低碳调质钢焊后—般不再进行热处理，要求焊缝金属在焊接状态具有与母材近似相等的机械性能。特殊情况(结构刚度很大)，为避免裂纹可选择比母材强度稍低些的焊接材料。几种调质钢的焊接材料见表

（二）焊接工艺参数的选择

主要考虑冷裂纹和脆化两方面。防止冷裂纹要求冷却速度慢些，脆化则要求冷却速度要快些为好（M+B下）见图P41 HT-80钢冷速上限不产生冷裂纹，下限保证HAZ不产生脆化的混合组织，见阴影部分，E应该保证过热区的冷却速度刚好在该区内。但对于大厚板，即使采用大线能量，冷速也很大，要预热来解决。

1．焊接线能量

在保证不出裂纹，满足热影响区塑性、韧性的条件下，线能量应该尽可能选择大些。几种钢材的最大线能量见表

2．预热温度

当线能量的数值达到了最大允许值时还不能避免裂纹的发生，必须采取预热措施。预热主要是为了防止冷裂，但从800℃～500℃区间的冷却速度来看，由于预热减缓了该区域内的冷却速度，获得上贝氏体的可能性增加，热影响区的塑性和韧性会受到不利的影响，预热温度一般低于200℃。几种低碳调质钢的最低预热温度和层间温度见表

3．焊后热处理

低碳马氏体+下贝氏体组织的低碳调质钢能保证其焊接热影响区在快速冷却时获得高强度及塑性和韧性，为了防止焊件脆断的消除应力退火就没有必要。消除应力退火处理只用于要求耐应力腐蚀的焊件，为了保证材料的性能，消除应力退火的温度应比该钢材调质时的回火温度低30℃左右。

第五节专用钢焊接的特殊要求

一、珠光体耐热钢焊接的特殊要求

（一）典型钢种及成分

（二）这类钢的合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（二）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。

（三）珠光休耐热钢焊接工艺特点

1.预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，