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行業(yè)資訊

鉻鉬鋼與不銹鋼的焊接工藝

時間:2020-01-06    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:40
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無錫不銹鋼板廠家無錫漢能不銹鋼2020年1月6日訊 近年來異種鋼焊接應用十分廣泛,在航空航天、石油化工、機械行業(yè)等行業(yè)應用越來越多。但由于異種鋼在化學成分、冶金相容性、物理性能和化學性能等方面存在較大差異,在焊接過程中會出現(xiàn)合金元素的遷移、化學成分、金相組織的不均勻,還會產(chǎn)生熱應力、焊接變形,出現(xiàn)焊接裂紋等,降低焊接接頭的力學性能。

本文針對12Cr2Mo1鉻鉬鋼和S30408不銹鋼的異種鋼焊接接頭,進行焊接性分析,選擇合適的焊接方法、焊接材料和焊接工藝參數(shù),并進行焊后熱處理,根據(jù)NB/T47014《承壓設備焊接工藝評定》進行焊接工藝評定,分析異種鋼焊接接頭的力學性能,制定焊接作業(yè)指導書,用于指導實際生產(chǎn)。

01 焊接性分析

12Cr2Mo1為低合金耐熱鋼,具有良好的耐高溫和抗氫性能,主要用于制造加氫裝置的反應器和熱交換器等設備中,   12Cr2Mo1的鉻和鉬能顯著提高鋼的淬硬性,在一定的冷卻速度下,焊縫金屬和熱影響區(qū)內(nèi)可能形成對冷裂敏感的顯微組織。含有大量的Cr、Mo等強碳化物形成元素,使接頭的過熱區(qū)具有不同程度的再熱裂紋敏感性。在350-550℃溫度區(qū)間長期運行時,當有害殘余金屬總含量超過容許極限時,發(fā)生的漸進的脆變現(xiàn)象。

S30408為奧氏體不銹鋼,兩種鋼材之間化學成分、金相組織、物理性能和化學性能等方面有較大差異,焊接時容易出現(xiàn)以下問題。


1.1焊縫的稀釋

在焊接過程中,焊縫金屬會受到12Cr2Mo1熔敷金屬的稀釋作用,在緊靠12Cr2Mo1一側(cè)熔合區(qū)的焊縫金屬中,形成和焊縫金屬成分不同的過渡層,母材合金含量越大,稀釋率越大,熔合比越大,稀釋率也越大。12Cr2Mo1一側(cè)過渡層可能會因稀釋而產(chǎn)生脆性馬氏體組織。.


1.2 碳遷移

高溫下,由于鉻元素與碳原子的親和能力很強,易形成碳化鉻的化合物,在焊接過程中,12Cr2Mo1一側(cè)因貧鉻而使碳原子脫離形成脫碳區(qū),進而軟化,晶粒粗大,脆性增大,抗腐蝕能力下降,而S30408一側(cè)因富含鉻而使碳原子向其遷移形成增碳層,進而硬化,晶粒變細,性能變好。


1.3 焊接應力

由于兩種材料的熱導率和線膨脹系數(shù)不同,焊接過程中,高溫區(qū)產(chǎn)生熱應力,并且該熱應力無法消除,使焊縫和熔合區(qū)附近產(chǎn)生附加拉應力,在冷卻過程中,因收縮不一致產(chǎn)生焊接殘余應力,導致在12Cr2Mo1側(cè)產(chǎn)生裂紋。


02 焊接工藝評定


2.1 材料的化學成分和力學性能

評定用材料為12Cr2Mo1和S30408不銹鋼,規(guī)格均為400mm×150mm×10mm,兩種材料的化學成分和如表1所示

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2.2 焊接方法

為了減少焊縫的稀釋,防止產(chǎn)生冷裂紋和再熱裂紋,12Cr2Mo1和S30408異種鋼焊接時,在12Cr2Mo1側(cè)先堆焊鎳基焊材,選用熔合比小、稀釋率低的焊接方法,鎢極氬弧焊和焊條電弧焊的熔合比較小,焊縫成分也比較穩(wěn)定,因此,該異種鋼選用氬弧焊打底,焊條電弧焊蓋面的焊接方法。


2.3 焊材

采用鎳基焊條ENi6182和鎳基焊絲SNi6082,利用鎳的石墨化作用阻礙形成碳化物,減小過渡層,防止產(chǎn)生脆性的馬氏體組織,進一步抑制12Cr2Mo1中的碳遷移。


2.4 焊接坡口

對于焊接坡口形式,應盡量考慮焊接層數(shù)、填充金屬量、熔合比和焊接殘余應力,設計的坡口形式及尺寸如圖1所示。

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2.5預熱和層間溫度控制

12Cr2Mo1顯微組織為回火貝氏體,S30408顯微組織為奧氏體,12Cr2Mo1具有淬硬性、再熱裂紋傾向和回火脆性,而 S30408具有良好的焊接性,根據(jù)兩種材料的化學成分、接頭形式、焊接方法和焊接材料等考慮,通過焊接性試驗確定,預熱溫度在200℃左右,焊接的道間溫度控制在100℃之內(nèi),焊后立即進行350℃×2h后熱處理。

2.6 焊接工藝參數(shù)

焊前,對坡口及兩側(cè)各200mm之內(nèi)的氧化層、油污、水分、鐵銹等進行清理,具體的焊接工藝參數(shù)如表2所示。


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2.7 焊后消除應力熱處理

焊后消除應力熱處理是防止焊接裂紋的重要工藝措施,12Cr2Mo1和S30408異種鋼焊接時,會產(chǎn)生很大的焊接殘余應力,因此,焊后需要進行690±10℃×2h的熱處理,以消除焊接殘余應力,避免裂紋的產(chǎn)生。


03. 工藝評定結(jié)果及分析

焊接工藝評定采用NB/T47014-2011《承壓設備焊接工藝評定》標準進行,對評定試板進行外觀檢查,表面沒有氣孔、夾渣、裂紋等缺陷,然后進行100%射線檢測,射線檢測按照NB/T47013-2013《承壓設備無損檢測》評定,Ⅱ級合格。按照NB/T47014-2011標準要求加工試樣,進行拉伸、彎曲和沖擊等力學性能試驗,力學性能試驗結(jié)果如表3、表4、表5所示。無錫不銹鋼板價格,201不銹鋼,無錫不銹鋼,304不銹鋼板,321不銹鋼板,316L不銹鋼板,無錫不銹鋼板

無錫不銹鋼板價格,201不銹鋼,無錫不銹鋼,304不銹鋼板,321不銹鋼板,316L不銹鋼板,無錫不銹鋼板由上述數(shù)據(jù)可知,拉伸、彎曲和沖擊試驗都合格,說明所制定的焊接工藝滿足要求,焊接接頭的性能符合規(guī)定。


04. 結(jié)論

(1)采用熔合比小、稀釋率低的氬弧焊打底,焊條電弧焊蓋面的焊接方法,在12Cr2Mo1側(cè)先用焊條電弧焊堆焊鎳基焊材選用鎳基焊絲SNi6082和鎳基焊條ENi6182對12Cr2Mo1和S30408異種鋼進行焊接,通過合理的焊接工藝,獲得了性能符合標準規(guī)定的焊接接頭。

(2)按照NB/T47014-2011《承壓設備焊接工藝評定》,對焊接接頭進行了力學性能試驗,拉伸試樣斷在焊縫上,為韌性斷裂,抗拉強度滿足標準要求,彎曲試樣和沖擊式樣滿足標準要求。