低温刚钢焊接.

2、分类、牌号及性能 按化学成分分为：含 Ni和无Ni； 按显微组织分为F、低碳M、A F型：组织：F+少量P，使用温度：-40—-100℃，如16MnDR、 09Mn2VDR；使用状态：正火；用途：低温容器； 低碳M型：含 Ni较高，如9Ni，经淬火后组织为低碳M，正火 后除低碳M，还有一定数量的F和少量A，具有较高的强度和韧 性，能用于-196℃低温，该钢经冷变形后，需进行565℃的消 除应力退火，以提高低温韧性； A型：如18-8型、25-20型，其使用温度不能低于M的相变温度， 否则A转变为M是韧性下降。
见表3-38。
3、焊接性分析 （1）无Ni低温钢（如16MnDR）
Mn／C较高，且对C、S、P控制严格，对冷、热裂纹的敏感性都很低， 故焊接性较好，焊接中的主要问题是保证接头的低温韧性与母材相匹配。 接头中热影响区的低温韧性主要受晶粒度的影响，因此必须采取措施防止 过热区晶粒租化。 A、严格控制焊接热输入和层间温度，防止过热； B、控制焊后热处理温度，避免产生挥霍脆性； C、含氮F钢有热应变脆化倾向。 δ<25mm不需预热，δ>25mm或接头刚度较大时，可进行-100—150℃低 温预热， δ>16mm时，一般焊后需进行消除应力处理
类应力，大而增大接头的抗变形能力。
4、焊接工艺要点：
（1）为了防止过热区晶粒粗大而导致低温韧性下降，焊接时要求采 用小线能量，必要时可采用快速多道焊的施焊方法。如用焊条电弧焊焊 接3.5％Ni钢，焊条直径4 mm时，平焊电流应控制在130-180A范围内。 （2）层间温度对接头低温韧性有明显的影响。在多层多道焊过程中， 应尽量保持较低的层间温度，防止过热。如焊接06MnNbDR低温用钢时，
热处理，以降低焊接结构的脆断倾向。Ni9%和A低温用钢一般不进
行消除应力处理； （6）Ni3.5%钢厚度在25mm以上时，要在125℃以上预热，Ni9%钢 不预热； （7）定位焊道长度应不小于40mm。
5、焊后检查与处理
焊接低温钢应注意避免弧坑、未熔透及焊缝成形不良缺陷，焊后 应认真检查内在及表面缺陷பைடு நூலகம்即使修复；
（3）HAZ软化：珠光体耐热钢的焊接接头组织与性能不均匀，在长期高 温运行条件下，焊接接头内合金元素产生扩散，特别是熔合区的碳发生 迁移，使接头的持久强度和塑性降低。HAZ处于Ac1（727-768℃）附近温 度范围内出现“软化区”。 为控制软化，应尽量缩短在Ac1温度附近停留的时间，选用预热温度
较低、线能量较小比较有利。
焊后高温回火不仅不能消除软化，反而使强度损失增大，只有焊后 进行正火+回火，才能基本消除软化现象。
3、焊接工艺要点
（1）焊接方法：以焊条电弧焊为主
（2）焊接材料选择原则：焊缝金属合金成分及使用温度下的强度性能
应与母材一致；焊后需热处理或热加工的，应选择合金成分或强度级别 较高的焊接材料。
一、低温钢的焊接
专用钢焊接
1、低温用钢：工作环境在-20—-196℃之间的结构用钢。低于-196 ℃的钢称超低温钢。 性能要求：工作温度下有足够的韧性 ；足够强度。 影响低温韧性因素: A、成分：wC＜0.20％ 、高锰、严格限制S、P；Ni是提高低温韧性 的重要元素； B、晶粒度:加入适量细化晶粒元素（如V、Ti、Nb、Al）可有效提高 低温韧性 ； C、热处理状态：正火可细化晶粒。
二、铬钼耐热钢的焊接
1、成分特点 wCr＝0.5％-9％，wMo＝0.5％-1％ ，Mo显著提高高温强度和抗蠕变能力； Cr形成氧化膜，提高钢的抗氧化能力。 如15CrMo、12CrMo。 2、焊接性分析 （1）冷裂纹：由于合金元素加入提高淬透性，低温焊接或焊接刚度较大 的结构时，易出现冷裂纹； （2）再热裂纹：大热输入焊接方法，接头高拘束应力下，在焊层间或堆 焊层下的过热区易出现。 预防：A、采用高温塑性高于母材的焊材，限制母材和焊材的合金成分 （限制V、Ti、Nb等）； B、提高预热温度至250℃，控制层间温度300℃左右； C、小热输入，减小过热区宽度，细化晶粒； D、选择合适热处理温度，避免在敏感温度区间停留较长时间。
层间温度不得大于300℃。
（3）焊缝的韧性与焊接材料有密切关系，由于焊缝是铸造组织，要 保证低温韧性与母材相匹配，必要时需对焊缝成分作些调整。
（4）9Ni钢本身具良好的低温韧性，可在-196℃下工作，但用母材
成分相近的焊接材料时，焊缝的韧性却非常差。现在多采用镍基合金作 境充金属。
（5）Ni3.5%和F型低温用钢板厚时焊后可进行600-650℃消除应力
（2）低Ni低温钢（如2.5 Ni 、3.5 Ni ）
Ni提高淬透性，但由于含C低，冷裂倾向小，焊薄板可不预热， 厚板100 ℃预热；由于S、P控制严格，热裂倾向小。
（3）高Ni低温钢（如9Ni ）:淬透性大，HAZ淬火组织是含碳量很
低的低碳M，冷裂倾向不大；焊接时需注意：
A、焊接材料要匹配：焊材需使焊缝金属具有与母材相近的低温韧性 和线膨胀系数。当选与9Ni钢成分相近时，焊缝低温韧性较低（焊缝为铸
焊条电弧焊：采用钼和铬钼耐热钢焊条；
埋弧焊：为防止因焊缝产生非金属夹杂导致高温强度下降，选用焊剂时 应限制渗锰渗硅反应，一般选用与母材相应的合金钢焊丝及HJ250； CO2气体保护焊：焊丝中的铬、钼、钒基本不烧损，锰、硅烧损严重， 应选用锰、硅含量高于母材的焊丝，焊丝化学成分一般：wC=0.1%、 wSi=0.25-0.35%、wMn=0.9-1.2%。
造组织、焊缝中含有氧），一般选镍基材料；
B、磁偏吹： 9Ni 钢属强磁性材料，用直流电会产生磁偏吹现象； 一般要求焊前避免接触强磁场，焊材选用适合交流焊接的镍基焊材；
C、选用镍基焊材时，焊缝金属易产生热裂纹，应选用抗裂性好，线
膨胀系数与母材相近的材料。
难焊或要求高的异种钢焊接，须选用镍基焊接材料的原因：
A：镍可无限扩大γ区，增加碳的溶解度，当镍达到70%时
基本可以消除脱碳层。 B：镍基焊材熔敷金属的线膨胀系数为13.6×10-6mm/mm℃，
与碳钢等基本接近，因而就平衡了接头的大部分热应力。
C：镍基焊材熔敷金属有很好的塑性，其延伸率可达40%而 其强度极限仍有700～800MPa，因而使接头能更好吸收各