耐热钢的焊接
HR3C焊接工艺评定方案
新型奥氏体耐热钢HR3C焊接工艺评定方案编制：批准：新型奥氏体耐热钢HR3C焊接工艺评定方案镇雄电厂600MW超临界机组锅炉的末级过热器、屏式过热器选用部分HR3C，规格为Φ38×6.4、Φ44.5×6.8。
HR3C是日本住友金属命名的牌号，在日本JIS 标准中的材料牌号为SUS310JITB，在ASME标准中的材料牌号为TP310NbN。
HR3C 是SA213-TP310H钢的改良钢种(标准化学成分范围见表1，室温力学性能见表2 )，HR3C钢是在SA213-TP310H钢的基础上添加了0.20~0.60%的Nb、0.15~0.35%的N，在钢时效过程中析出NbCrN氮化物，NbCrN非常细小且特别稳定，即使长时间时效，组织也很稳定，使HR3C的高温性能大大提高，蠕变断裂强度达到181MPa(10万h、600℃)。
同时加入微量的N对抑制σ相的形成、改善韧性有效。
由于HR3C钢的综合性能较TP310系列奥氏体钢中的TP304H、TP321H、TP347H 和TP316H的任何一种更为优良，所以在TP347H、 Super304H、TP347HFG钢不能满足向火侧抗烟气腐蚀和内壁抗蒸汽氧化的工况下，选用HR3C 。
1 HR3C钢的焊接性焊接HR3C钢的主要问题是焊接高温裂纹、应力腐蚀、接头的时效和σ相脆化。
试验证明，采用刚性固定法裂纹试验，在相同条件下，HR3C的裂纹敏感性略高于TP347H 。
2 为解决HR3C钢焊接性方面存在的问题，焊接时，应采取以下措施。
2.1 为防止高温裂纹，焊接时要采用降低焊接热输入、降低层间温度的工艺方法和工艺措施，如对直径不大、管壁不厚的管子采用熔池体积小、焊接热输入低的TIG焊接工艺，采用短道焊、间断焊方法保证较低的层间温度，选用杂质含量低的焊接材料。
2.2 正确选择焊接材料，熔敷金属选择与母材成分相同且杂质含量低的材料或镍基焊材,可防止焊逢产生σ相脆化。
12Cr2Mo1R耐热钢MIG焊焊接接头显微组织分析
摘 要 ： 采 用 ＭＩ 焊 对 １Ｃ ２ ｌ Ｇ ２ ｒＭｏ Ｒ耐 热 铜 进 行 了焊 接 及 回 火 处理 ，并 对 比分 析 了焊 态和 回 火 态焊 接 接 头焊 缝 、 熔 合 区和 热 影 响 区金 属 的 显 微 组 织 。 结 果表 明 ， １Ｃ ２ ｌ 耐 热 铜 具 有 较 高 的 淬 硬 和 冷 裂 倾 向 ， 焊 前 需 要 进 行 ２ ０ ２ ０℃预 热 ，焊 后 应 该 进 行 回 火 处理 ． 用 ２ ｒＭｏＲ ０ ～５
１Ｃ ２ １ ２ ｒＭｏ Ｒ钢 的碳 当量 ，以判 断其 是否 需进 行预 热 。
Ｃ ＝＋ Ｃ ・ Ｅ Ｃ Ａ（ ）
（ ＋ ＋ 音＋ 詈＋
式 中 ：碳 的适 应 系数 ：
梆） ，
了很 大 的影 响 。冷 却 速 度 过 快 ，很 可 能 形 成 淬 硬组
织 ，在 热影 响 区 引起冷 裂 纹 …。
！ 曼Leabharlann 里 ． 旦 Ｓｐ ２ １ ｅ．０２
． 试验与研究 ． １ ７
文章编 号：０ ２ ０ ５ ２ １）９ ０ １— ３ １０ — ２Ｘ（０ ２０ — ０ ７ ０
１ Ｃ ２ ｌ 耐 热 钢 ＭＩ 焊 焊 接 接 头 显 微 组 织 分 析 ２ ｒ Ｍｏ Ｒ Ｇ
章友谊 ，冉传 海 ，侯 勇
电弧 焊 虽 方 便 、操 作 灵 活 ，但 生 产 效 率 低 ，而 埋 弧
焊 虽 生 产 效 率 高 ，但 只适 用 于 规 则 的 长 焊缝 或 环形 焊 缝 。 随着 ＭＩ 焊在 大 型 装 备 制造 业 中 的推 广 和应 Ｇ
用 ，本文 采 用 ＭＩ Ｇ焊 对 该 钢 进行 了焊 接 ，然后 分 析
Cr25Ni20耐热不锈钢的焊接工艺
电弧 电压
／ Ｖ ３ ５ ３ ２＿— ６
焊接速度
／ ｍｍ ・ ｉ 。 ｍ ｎ １０ ２ ０ ￣１ ０
４． Ｏ
１ ０～ｌ ０ ０ ２
３ ３ ２５ ６
１０ ６ ４ ￣ｌ ０
（ ）检 验 ４
焊 后 经 对 所 有 焊 缝 进 行 １０ ０ ％渗 透
探 伤 ，１０ ０ ％合格 。
２５ －Ｏ
一
～
２ ． ２ ． ３． ８Ｏ ２ Ｏ ０
般 值 ．７ ．２ － ００ ８ ００ ２ ．６ ６１ ．８２５ ００ ５ １７ ０３ ７ ． ． ００ ２２ ．５ Ｏ６ ． ０ ２ ２
（ ）焊 接 工 艺 ３
焊 接 工 艺 的要 点 如 下 ：
焊 条直径
是 一 种 行 之有 效 且 经 济 的解 决 方 法 。不 锈钢 的 焊 缝
Ａ４ ２ ，焊 接前焊条 应按焊条使用 说明书进行烘 １）
焙。
第二 ，定位焊后应检查各个焊点质量 ，如有缺
陷 ，应 立 即 清 除 ，重 新 进 行 定位 焊 。定 位 焊焊 缝 长
度２ ～３ ｍｍ， 间距 １ ０～３ ０ ０ ０ ５ ０ ｍｍ。
第五 ，在操作上 ，应采用低热输 入窄焊道快速
焊接 ，无 需 横 向摆 动 ，每 层焊 道 厚 度 ≤３ ｍ，收弧 ａ ｒ 要慢 并 填 满 弧 坑 。然 后 用 钢 丝刷 对焊 道 进 行 彻 底清
理
标准值 ．２ ≤０７ ．３ ． ０≤Ｏ７ ～ ≤Ｏ１ ～ ．５≤００ ０≤００ ．５ ３
垢 等 清理 干 净 ，直 到 呈现 金 属 光 泽 ，并 用 丙 酮 清洗 坡 口。 另外 ，管 材焊 件 组 对 时 应 做 到 内壁 （ 部 ） 根 平 齐 ，焊 件 组 对 的 间隙 应 符合 图样 要求 。
浅谈 HR3C 的焊接
≤300℃
≤800
≤950
≤500
蒂森焊材册 ASME
－
蒂森 625
焊态-固熔
≤500
≤1000
≤500
蒂森焊材册 ASME
－
蒂森 617
焊态-固熔
≤1000
≤1100
－
蒂森焊材册 ASME
－
ERNiCrFe-1
焊态-固熔
≤820
≤980
－
A5.11-A7.3.1 ASME 2115-3
ERNiCrFe-2
为了满足国民经济发展和人民生活水平日益 提高对电力的需求，我国电力工业发展异常迅 猛。为了提高机组的效率、满足环境保护的要求 和降低机组的耗钢量，各地兴建了一大批超临
HR3C 等几种新型奥氏体耐热钢制造锅炉末级过 热器和高温再热器，随着超超临界锅炉的温度和 压力进一步提高，将来还会采用 NF709 和 617 型 镍基合金。
抗拉强度 MPa 延伸率（Lo=5d） ％
450
700
30
冲击功 J 60
表 4 数据是在室温条件下的最小保证值。
② 尽可能选用 ASME 和 EN 标准焊材
从表 2、表 4 对比来看，Thermanit 617 焊
③ 选用有使用经验的焊材
丝的常温力学性能均达到了 HR3C 钢材的要求，
④ 选择焊接工艺性和焊接操作性比较好
相微观组织，两者相当，Thermanit 617 焊接接 四种.其中 ERNiCr-3 蠕变断裂强度低于 HR3C，而
头高温短时强度略高于前者。
且美标限制使用温度为 480℃，不能用于工作温
焊接 HR3C 小径钢管的焊接要点如下：
度达 650℃的超超临界末级过热器和高温再热
12cr2mo1r焊接的注意事项与流程
12cr2mo1r焊接的注意事项与流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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耐热钢主蒸汽管的焊接
２ 焊接工艺特点
２ １ １ＣＭ 属耐热钢 ， 、 ５ ｒｏ 一般在热处理状态下焊接 ，
作， Ｖ形坡 口， 口角度为 ６。５， 采用 坡 ０±。间隙为 ２ ±
Ｏ ｍ， ． ｍ 钝边为 １０ ｍ。 口的加工采用氧乙炔 ５ ＋． ｍ 坡 ５
５ ２
ＭＥｒ Ｉ ｒＡ ． Ｕ瓜Ｇ ｃ Ｌ Ｐ ＷＥ Ｉ Ａ Ｏ Ｒ
２ｏ 第 ３期 ０Ｏ￣ 总 第 １５期 １
注： 预热温度均 为 ２０ ３０ ｃ 氩气流量均 为 ０ ０ ｃ，
６ ９ ｌｍｉ — ＿ ｎ ／
６ ０ ｍｍ ｏ
２ 热处理 时的保温宽度为焊缝中心两侧各不 ） 小于管子壁厚的 ５ ， 倍 以减少温度梯度。 ３ ）升温及降温速度一般可按 ２０ （５ ５ ×２， 壁厚） ｏ ｃ ， 计算 。 ｈ 且不大于 ３０￣／， ０ Ｃｈ 恒温时间为 ０ ， ． ｈ 那么 ５
Ｉ ０ 一ｌ Ｏ Ｕ－ ４ ２ Ｖ ＝９ ＿ １ Ａ － ＿ ６ ２ ６ Ｏ ７ｏ ７一 ０
Ｄ２ ｘ ７３ ｌｌ Ｒ３ ７ Ｏ
Ｄ３２ ．
１ Ｏ ） ４．
Ｉ ＿ ３ Ａ Ｕ＝ ４一２ Ｖ ＝ｌ ０ 一ｌ Ｏ ｌ ２＿ ６
维普资讯
冶 金 动 力
焊接材料 ，ｍ ｍ １Ｄ ３ Ｄ ． １ —Ｒ Ｏ ２ ５
１ Ｄ—Ｒ３ Ｄ ． １ Ｏ ２５
焊接规范 Ｉ７ ＝
焊后热处 理温度／ ℃
Ｏ Ｕ Ｉ一 ｌＶ Ｄ． ０—９ 规定 ： Ａ ＝２ ６ 工Ｏ７ ２ ５ 壁厚 ￣１ｍ 管径 ￣１８ ｍ可免做 ＜ ０ ｍ、 ０ｍ
Ｉ７＿ ９ Ａ Ｕ ｌ一 ｌＶ ＝ ０— ｏ ＝ ２ ６
工艺。
４ 焊前准备 ４１ 焊接材料 ． 氩弧焊丝采用 ｒＧ ３ ， Ｉ —Ｒ ０ 直径为 Ｄ ． ｍ， １ ２ ｒ 所用 ５ ａ 电极为铈钨极 ，直径为 Ｄ ． ｍ，氩气纯度不低于 ２ｒ ０ ａ ９ ． ％，手工 电弧焊采用 Ｒ ０ ，规格为 Ｄ ． ｍ、 ９６ ９ ３７ ３ｍ ２ Ｄ ． ｍ ４ｍ 。 ０ ４２ 坡 口型式 ．
合金钢12Cr1MoV厚壁管道焊缝裂纹的防止
合金钢12Cr1MoV厚壁管道焊缝裂纹的防止摘要：合金钢12Cr1MoV的化学成分，是在Cr-1Mo合金的基础上，加入质量分数在0.15〜0.3%钒的耐热钢，这种钢具有较强抗氧化性和耐热性，其工作温度可高达580 C,在化工、石油、电力行业中使用非常广泛。
12Cr1MoV 钢属于珠光体耐热钢，由于含碳量及合金元素较多，使塑性、韧性降低，焊接性变差，焊件焊接后极易出现裂纹。
2010 年我公司承建的河南永城龙宇煤化工项目220 吨锅炉工程，热电车间的高压蒸汽管道采用的是12Cr1MoV合金钢材质，管径为$ 426mm厚度为S =36mm的厚壁管道，其施工中的难点就在于如何在焊接过程及热处理上对焊缝裂纹的有效防止。
关键词：合金钢12Cr1MoV 厚壁管道焊接裂纹防止1 常见焊缝裂纹成因分析12Cr1MoV钢属于低合金钢耐热钢，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。
冷裂纹多出现在焊道与母材熔合线附近的热影响区中，多为穿晶裂纹。
冷裂纹具有延迟性质，故又叫做延迟裂纹。
冷裂纹产生的原因如下：焊接接头（焊缝和热影响区及熔合区）的淬火倾向严重，产生淬火组织，导致接头性能脆化；焊接接头含氢量较高，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力，使接头脆化，由于氢的扩散需要时间，所以由氢所致的裂纹在焊后需延迟一段时间才会出现；在多层焊时，焊缝应变集中的情况下，由于拉伸应变超过了金属塑性变形能力而产生。
防止这类裂纹的措施包括：合理的预热和后热；降低焊缝中的氢含量；减小拘束应力，避免应力集中。
而在焊接过程中产生的热裂纹，多产生在焊缝熔合线附近的母材中，有时也产生于多层焊的先施焊的焊道内。
其形成原因：由于在焊接热的作用下，焊缝熔合线外侧金属内产生沿晶界的局部熔化，以及在随后冷却收缩时引起的沿晶界液化层开裂。
Cr25Ni20耐热钢炉管的焊接
焊中,峰值电流区间时电弧短,基值电流区间时电弧长,长弧与短弧差控制在1mm 以内,焊接效果较好。
应用这种弧长控制方式要注意:①弧压随电流的变化不是瞬间的,弧长控制时要避开弧压在脉冲交变时的前沿振荡。
②由于弧长调节响应速度有限,为了实现有节奏的变弧长调节,钨极摆到两端时,焊枪要有足够的时间下调至短弧,钨极在摆动中,焊枪要有足够的时间上拉至长弧。
实焊证明,如果钨极在两端点的停留时间与中间的摆动时间相同,当摆动频率大于2Hz 时难以实现有节奏的变弧长调节。
本控制单元能根据主机的设定值选择弧长控制模式,结合对焊接电源的控制,不难用单片机程控实现本单元的控制功能。
综合考虑,虽然各区可按需要设定焊接工艺参数,但为了保持焊缝成形的连续性,使其波纹均匀美观,相邻各区之间的参数不宜相差过大,即区与区之间过渡应缓慢,实际施焊中,6、7区之间过渡时经常出现烧穿现象,所以电流增加不能太大,并采用增加电压的方法来过渡。
3 工艺试验和接头检验下表所示为经实焊证明比较合适的焊接工艺参数。
焊接试验采用12Cr1MoV 钢管,壁厚35mm ,管径325mm ,带钝边的U 型坡口(坡口角度β=15°、根部间隙b =2mm 、钝边p =2mm 、根部半径R =10mm )。
打底焊后,依次设定填充层及盖面层焊接工艺参数,完成接头焊接任务。
经超声波探伤和接头力学性能检验、金相检验,焊缝质量均符合使用要求。
焊接工艺参数项目 打底焊盖面焊焊接峰值电流I /A 220240焊接基值电流I /A 130210焊接峰值电压U /V 9.410.1焊接基值电压U /V9.29.5钨极摆角(°)1020中间摆动时间t/min 0.30.6两端停留时间t/min 0.30.4焊接速度v /(mm ・min -1)12090送丝速度峰值v /(mm ・min -1)7601400送丝速度基值v /(mm ・min -1)6406004 结 论采用适当的打底焊焊接工艺参数,可一次完成管道全位置焊接打底焊单面焊双面成形。
304与耐热钢焊接知识
不锈钢管简介不锈钢钢管是一种中空的长条圆形钢材，主要广泛用于石油、化工、医疗、食品、轻工、机械仪表等工业输送管道以及机械结构部件等。
另外，在折弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以也广泛用于制造机械零件和工程结构。
也常用作生产各种常规武器、枪管、炮弹等。
此类钢管按照分类：可以分为不锈钢无缝钢管和不锈钢焊接钢管（有缝管）两大类，按照制造工艺的不同可以分为：热轧、挤压、冷拔和冷轧这几种基本类型，按断面形状又可分为圆管和异形管，广泛应用的是圆形钢管，但也有一些方形、矩形、半圆形、六角形、等边三角形、八角形等异形不锈钢钢管。
对于承受流体压力的钢管都要进行液压试验来检验其耐压能力和质量，在规定的压力下不发生泄漏、浸湿或膨胀为合格，有些钢管还要根据标准或需方要求进行卷边试验、扩口试验、压扁试验。
无缝不锈钢管也称不锈钢无缝管,是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拨制成。
无缝钢管的规格用外径壁厚毫米数表示。
304不锈钢管全称SUS304不锈钢管SUS304不锈钢管属于美国牌号材质的不锈钢管，国内牌号相当于0Cr19Ni9不锈钢管，通常用 0Cr18Ni9替代。
不锈钢防锈的机理是合金元素形成致密氧化膜，隔绝氧接触，阻止继续氧化。
所以不锈钢并不是“不锈”。
304材料出现生锈现象，可能有以下几个原因：1.使用环境中存在氯离子。
氯离子广泛存在，比如食盐、汗迹、海水、海风、土壤等等。
不锈钢在氯离子存在下的环境中，腐蚀很快，甚至超过普通的低碳钢。
所以对不锈钢的使用环境有要求，而且需要经常擦拭，除去灰尘，保持清洁干燥。
316和317不锈钢（317不锈钢的性能见后）是含钼不锈钢种。
317不锈钢中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼，该钢种总的性能优于310和304不锈钢，高温条件下，当硫酸的浓度低于15％和高于85％时，316不锈钢具有广泛的用途。
316不锈钢还具有良好的耐氯化物侵蚀的性能，所以通常用于海洋环境。
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。
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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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5.2 低合金耐热钢的焊接
• 3.热影响区的软化 • 低合金耐热钢焊接接头热影响区存在软化问题，软化区的金相组织特
征是铁素体加上少量碳化物，硬度明显下降。软化程度与母材焊前的 组织状态、焊接冷却速度和焊后热处理有关。母材合金化程度越高， 母材硬度越高，焊后软化程度越严重。焊后高温回火不但不能使软化 区的硬度恢复，甚至还会稍有降低，只有经正火+回火才能消除软化 问题。 • 软化区的存在对室温性能没有什么不利的影响，但在高温长期静载拉 伸条件下，接头往往在软化区发生破坏。
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5.1 认识耐热钢
• 在不同的运行条件下，各种耐热钢允许最高工作温度见表5-1。
• 二、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取决于所焊设备的运行条件、制造 工艺过程和焊接结构的复杂性。为保证耐热钢焊接结构在高温、高压 和各种腐蚀介质条件下长期安全的运行，除了满足常温力学性能要求 外，最重要的是必须具有足够的高温性能，具体要求如下。
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5.2 低合金耐热钢的焊接
• 4.预热和焊后热处理 • (1)预热预热是防止低合金耐热钢焊接冷裂纹和消除应力裂纹的有效
下艺措施。低合金耐热钢预热温度范围一般为80℃~150 ℃ ，主要根 据钢材的化学成分、接头拘束度和焊缝金属的扩散氢含量来确定。预 热作为焊接参数的组成部分还应与道间温度和焊后热处理一并考虑。 • 在大型焊件焊接时，为防止焊件在焊后热处理之前产生裂纹，最简单、 可靠的措施是将接头做2~3h的低温后热处理。后热处理的温度按钢 种和壁厚而定，一般在250℃~300℃。
• 热切割边缘或坡口表面直接进行焊接时，焊前必须将熔渣和氧化皮清 理干净。切割面上的缺口应用砂轮修磨圆滑过渡，机械加工的边缘或 坡口面焊前应清除油迹等污物。
• 低合金耐热钢的焊条和焊剂使用之前必须烘干，烘干表5-4。
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5.2 低合金耐热钢的焊接
• 3.焊接材料 • 低合金耐热钢焊接材料的选择原则应保证焊缝金属的合金成分、强度
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5.1 认识耐热钢
• (二)耐热钢的应用范围 • 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。 • 正确地选用耐热钢种对于保证高温高压设备长期工作的可靠性和经济 性具有头等重要的意义，为此应综合考虑下列因素:①常温和高温短 时强度;②高温持久强度和蠕变强度;③耐蚀性、抗氢能力和抗氧化性; ④高温脆化;⑤可加工性，包括冷、热成形性能，热切割性和焊接性; ⑥成本。 • 在要求抗氧化和高温强度的运行条件下，各种典型耐热钢的极限工作 温度如图5-2所示。
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5.2 低合金耐热钢的焊接
• 4.回火脆性 • Cr-Mo耐热钢及焊接接头在370℃~565℃温度区间长期运行过程中发
生渐进的脆变现象称为回火脆性。如2. 25 Cr-Mo钢和lOCrMo910钢 制造的炼油设备，在332 ℃ ~432℃温度下工作30000 h后，其冲击吸 收功40)对应的韧一脆转变温度从-37℃提高到60 ℃ ，并最终导致灾 难性脆性断裂事故。 • 产生回火脆性的原因，是由于在回火脆性温度范围内长期受热后，杂 质元素P、As、Sn、Sb等在奥氏体晶界偏析而引起的晶界脆化。此 外，钢中的Mn、Si也会加剧回火脆化。因此对于基体金属来说，严 格控制有害杂质元素的含量，同时降低Mn、Si含量是解决回火脆性 的有效途径。
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5.2 低合金耐热钢的焊接
• 再热消除应力裂纹一般在500℃~700℃敏感温度范围内形成，并且出 现在残余应力较高的部位，如接头咬边、未焊透等应力集中处，这些 部位在加热过程中，残余应力释放，蠕变变形较大，更容易出现裂纹。
• 为了防止消除应力裂纹，可采取下列冶金和工艺措施。 • ①选用高温塑性优于母材的焊接材料，严格控制母材和焊接材料的合
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5.2 低合金耐热钢的焊接
• 常用低合金耐热钢的牌号及化学成分见表5 -2，力学性能见表5-3。
• 二、低合金耐热钢的焊接性
• 低合金耐热钢在焊接中出现的问题与低碳调质钢相似，主要问题是焊 缝及热影响区淬硬与冷裂纹敏感性、热影响区的软化;大多数低合金 耐热钢，因含有Cr、Mo、V、Nb和Ti等强碳化物形成元素，从而使 接头的过热区具有不同程度的再热裂纹倾向及明显的回火脆性。
• 1.焊接方法 • 低合金耐热钢焊接时，常采用的熔焊方法有焊条电弧焊、埋弧焊、钨
极氢弧焊、熔化极气体保护焊和电渣焊。但常以焊条电弧焊为主，埋 弧焊和气体保护焊的应用也越来越多。
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5.2 低合金耐热钢的焊接
• 钨极氢弧焊具有低氢，工艺适应性强，易于实现单面焊双面成形的特 点，多半用于低合金耐热钢管道的封底层焊道或小直径薄壁管的焊接。 钨极氢弧焊时，当母材中Cr的质量分数超过3%时，焊缝背面应通氢 气加以保护，防止焊缝表面氧化。
• 1.等热强性 • 焊接接头应具有与母材金属基本相等的室温强度和高温强度。
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5.1 认识耐热钢
• 2.焊接接头的抗氢性和抗氧化性 • 耐热钢焊接接头应具有与母材基本相同的抗氢性和抗高温氧化性，为
此焊缝金属的主要合金成分应与母材基本一致。 • 3.焊接接头组织的稳定性 • 耐热钢焊接接头在制造和使用过程中，长期受到高温、高压的作用，
Cr、Al、Si等可提高钢的抗氧化性。Cr是提高抗氧化性的主要元素， 能在钢材表面形成致密完整的氧化膜。试验表明:在650℃、850℃、 950℃、1 100℃条件下，要满足抗氧化性要求，则钢中铬的质量分数 要分别达到5%、12%、20%和28。
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5.1 认识耐热钢
• 2.高温力学性能 • 高温力学性能主要是指热强性，热强性包括高温蠕变极限和持久强度
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5.2 低合金耐热钢的焊接
• 常用的低合金耐热钢的合金系统有Cr-Mo、Mn-Mo和Cr-Mo及多元合 金系统，按碳的质量分数可分为低碳低合金耐热钢和中碳低合金耐热 钢，工程上使用较多的是低碳低合金耐热钢。按合金化方式可将低碳 低合金耐热钢分为以下三类。
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5.2 低合金耐热钢的焊接
• (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。这类钢使用温度超 过450℃后，容易产生石墨化问题( Fe3C->3Fe + C)，使钢的强度降 低。故这类钢现在应用很少。
两个方面。材料在高温条件下长时间工作，原子扩散能力增强，晶界 强度降低，有可能使材料在远低于屈服应力时，连续缓慢地产生塑性 变形，并在远低于抗拉强度的应力下断裂。为了提高热强性，采取的 主要措施如下。 • ①利用Mo、W固溶强化，提高原子间结合力。 • ②形成稳定的第二相，主要是碳化物相(WC等)。因此为提高热强性， 希望适当提高碳的质量分数，如能同时加入强碳化物形成元素Nb、V 等就更为有效。 • ③减少晶界和强化晶界，如加入微量的合金元素B 、RE等。
金成分，特别是要限制V、Nb、Ti等合金元素的含量到最低的程度。 • ②将预热温度提高到250℃以上，道间温度控制在300℃左右。 • ③采用低线能量焊接工艺和方法，减小接头过热区的宽度，细化晶粒。 • ④选择合理的热处理工艺，避免在敏感温度区间停留较长时间。 • ⑤合理设计接头的形式，降低接头的拘束度。
性能与母材基本一致。焊缝强度不能选得过高，以免使焊缝塑性变差， 甚至产生冷裂纹。为了提高焊缝金属的抗热裂能力，焊接材料中碳的 质量分数应略低于母材，其ωC< 0. 12%，但不得低于0. 07 %，否则 会造成焊缝金属的冲击韧度、热强性等降低。含碳量对10CrMo910 钢焊缝金属冲击韧度的影响如图5-3所示，焊缝金属ωC =0. 08%时的 韧性明显高于ωC = 0.05%的焊缝。 • 常用低合金耐热钢的焊接材料可按表5 -5选用。