耐热钢的焊接

耐热钢的焊接作者：

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专业：焊接技术及自动化学号：

指导教师：

2011 年 5 月

目录

内容摘要 (1)

一、耐热钢的类型和性能 (2)

（一）耐热钢的类型 (2)

（二）耐热钢的性能 (3)

二、低、中合金耐热钢的焊接 (3)

（一）低、中合金耐热钢的成分和性能特点 (3)

（二）低、中合金耐热钢的焊接性 (4)

（三）低、中合金耐热钢的焊接工艺要点 (5)

三、锅炉过热管、联箱和主汽管道焊接实例（以12Cr1MoV为例）.. 7

（一）12Cr1MoV钢焊接性分析 (7)

（二）12Cr1MoV钢焊接工艺 (8)

四、结论 (10)

致谢 (11)

参考文献 (12)

内容摘要

在高温下工作，并具有一定强度和抗氧化、耐蚀能力的铁基合金称之为耐热钢。

耐热钢广泛用于石油化工工业中的高温管线、反应塔和加热炉、热电站的锅炉和汽轮机、汽车和船舶的内燃机、航空航天工业的喷气发动机、核能动力装置等高温装置。

中国自1952年开始生产耐热钢。以后研制出一些新型的低合金热强刚，从而使珠光体热强刚的工作温度提高到600～620℃，此外、还发展出一些新的低铬镍抗氧化钢种。

本文简单介绍了耐热钢的种类，以及各类耐热钢的性能。重点对低、中合金耐热钢的成分和性能特点进行了分析，阐述了这两种耐热钢的焊接性，在焊接过程中容易出现的缺陷以及为防止这些焊接缺陷应注意的工艺要点。本文还举出12Cr1MoV钢在生产中的焊接实例，具体的才阐述了耐热钢在实际焊接生产中应注意的问题

关键词：耐热钢；焊接性；焊接工艺要点；12Cr1MoV

耐热钢的焊接

耐热钢因其在高温下具有较高的强度和良好的化学性能，而被广泛使用于锅炉、汽轮机、动力机械、工业炉的制造和航空、石油化工等工业部门中在高温下工作零部件。这些部件除要求高温强度和抗高温氧化腐蚀外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。

热电厂中的主要部件如蒸汽管线、汽包、水冷壁、锅炉等均采用耐热钢制造。众所周知，通过提高蒸汽的温度和压力来提高热效率是现代热电厂的发展方向。

一、耐热钢的类型和性能

在高温下工作，并具有一定强度和抗氧化、耐蚀能力的铁基合金称之为耐热钢。

耐热钢广泛用于石油化工工业中的高温管线、反应塔和加热炉、热电站的锅炉和汽轮机、汽车和船舶的内燃机、航空航天工业的喷气发动机、核能动力装置等高温装置。

（一）耐热钢的类型

1、按特性分类

按特性不同，耐热钢可分为热稳定钢和热强钢。

热稳定钢是在高温状态下具有抗氧化或耐气体介质腐蚀的一类钢，如常用的（Cr25Ni20、Cr25Ni20Si2等）和高铬钢（Cr17、Cr25Ti 等）；

热强钢是指在高温状态下既具有抗氧化或耐气体介质腐蚀，又必须具有一定的高温强度的一类钢，主要有高铬镍钢（1Cr18Ni9Ti、4Cr25Ni20等）以及多元合金化的以Cr12为基的马氏体不锈钢（1Cr12MoWV）等。

2、按合金元素质量分数分类

按合金元素质量分数不同，耐热钢可分为低合金耐热钢、中合金耐热钢和高合金耐热钢。

（1）低合金耐热钢其合金系有Mo、Cr-Mo、Mo-V、Cr-Mo-V、Mn-Mo-V、Mn- Ni –Mo和Cr-Mo-Ti-B等；

（2）中合金耐热钢其合金系有Cr-Mo、Cr-Mo-V、Cr-Mo-Nb 和Cr-Mo-W-V-Nb等；

（3）高合金耐热钢其合金系有Cr-Ni、Cr-Ni-Ti、Cr-Ni-Mo、Cr-Ni-Nb、Cr-Ni-Mo-Nb、Cr-Ni-Mo-V-Nb和Cr-Ni-Si等。

3、按组织分类

按组织的不同，耐热钢可分为珠光体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢。

（二）耐热钢的性能

1．耐热钢的的性能

耐热钢的的性能主要指高温化学稳定性和高温力学性能

高温化学稳定性主要是指高温抗氧化性，有时还要求具有抗氢腐蚀性。高温力学性能主要指热强性。

2. 对耐热钢焊接接头性能的基本要求

对耐热钢焊接接头性能的基本要求包括等热强性、焊接接头的抗氧化性、焊接接头组织的稳定性，以及焊接接头的物理均一性等。

二、低、中合金耐热钢的焊接

（一）低、中合金耐热钢的成分和性能特点

低、中合金耐热钢是以Cr 、Mo 为主要合金元素的，铬的质量分数在0.5％～12.5％之间，钼的质量分数为0.5％或1％，室温组织以珠光体为主，因此又称为珠光体耐热钢。

珠光体耐热钢具有良好的抗氧化性和热强性，还具有一定的抗硫和氢腐蚀的能力，同时具有很好的冷热加工性能。主要使用于在600℃以下工作的动力、石油化工等工业设备中。按合金化方式可分为以下三类：

1、Mo 钢

Mo 钢是最早使用的低合金耐热钢，Mo 的质量分数为0.5％。Mo 的主要作用是固溶强化，提高钢的热强性。现在使用很少。

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 钢的使用温度可以提高到550℃。

3、多元复合合金化的低合金耐热钢

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 ，Cr-Mo-V-Ti-B 等。 钢 号 C Mn Si Cr Mo V W 其他

12CrMo ≤0.15 0.4～0.7 0.2～0.4 0.4～0.7 0.4～0.55

- - - 12Cr5Mo ≤0.15 ≤0.6 ≤0.5 4.0～6.0 0.5～0.6

- - - 12Cr9Mo1 ≤0.15 0.3～0.6 0.5～1.0 8.0～10.0 0.9～1.1

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