珠光體耐熱鋼的主要特點(diǎn)與焊接工藝措施

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1、珠光體耐熱鋼的主要特點(diǎn)與焊接工藝措施　　以鉻——鉬為基的低、中合金珠光體耐熱鋼(包括貝氏體鋼)，是電力、石油、化工等工業(yè)高溫條件(600℃以下)工作的重要金屬材料，廣泛地使用于235~550℃溫度范圍，不僅有很好的抗氧化性(又稱熱穩(wěn)定性)和熱強(qiáng)性(又稱高溫強(qiáng)度)，還有比較好的耐硫腐蝕和耐氫腐蝕的性能。這種鋼的合金元素相對較少，價格便宜;同時還具有良好的冷、熱加工工藝性能，為其它耐熱材料所不及?！　∫?、珠光體耐熱鋼的主要耐熱特點(diǎn)　　1、高溫強(qiáng)度高?！　『饬磕蜔徜摳邷貜?qiáng)度的指標(biāo)是蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度?！　∮绊懩蜔徜摳邷貜?qiáng)度的主要因素是它的成分。鉬本身的熔點(diǎn)很高，因而能顯

2、著提高金屬的高溫強(qiáng)度，所以，珠光體耐熱鋼都含鉬。鉻鉬鋼中加入釩，組成鉻鉬釩鋼。加入釩后，能強(qiáng)烈地形成碳化釩。碳化釩呈彌散狀分布，阻礙高溫時金屬組織的塑性變形。另外，由于碳與釩化合，保證了鉬能全部進(jìn)入固溶體中。釩的這兩個作用都能提高高溫強(qiáng)度。加入少量的鎢、鋁、硼等元素，其目的也是為了提高高溫強(qiáng)度。　　2、高溫抗氧化性強(qiáng)?！　〖尤脬t，在金屬表面形成致密的氧化鉻保護(hù)膜，從而防止內(nèi)部金屬受到氧化。鉻除了能提高鋼材的高溫抗氧化性以外，還可以提高鋼材高溫耐腐蝕性。碳對耐熱鋼的高溫抗氧化性極為不利，所以，鉻鉬耐熱鋼中的含碳量一般低于0.20%?！　《?、珠光體耐熱鋼的主要焊接弱點(diǎn)

3、及防止措施　　珠光體耐熱鋼焊接時，在焊接區(qū)存在著易產(chǎn)生冷裂紋、熱裂紋和再熱裂紋的可能，焊接接頭韌性低，長期使用后的回火脆性、蠕變脆性、氫脆性和應(yīng)力腐蝕裂紋等問題。　　1、焊接接頭易產(chǎn)生冷裂紋——焊接接頭冷卻到室溫后產(chǎn)生的裂紋　　珠光體耐熱鋼，由于含有鉻、鉬、釩等元素，加熱后在空氣中冷卻時，具有明顯的淬火傾向，焊接時在焊縫和熱影響區(qū)，很容易出現(xiàn)硬而脆的馬氏體組織。這不僅影響焊接接頭的機(jī)械性能，而且產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，常常導(dǎo)致焊縫的熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋，這是珠光體耐熱鋼最常見的焊接缺陷之一?！　?1)焊縫及熱影響區(qū)硬度傾向與下列因素有關(guān)：　　影響冷裂紋敏感性的主要因素是鋼

4、材的淬透性，碳的影響是關(guān)鍵。含碳和鉻量越多，硬化越嚴(yán)重;鋼板越厚，截面越大，硬化越嚴(yán)重;焊接時產(chǎn)生的熱量小(如細(xì)焊條、小電流)，硬化越嚴(yán)重;焊件不預(yù)熱或預(yù)熱溫度過低(特別是在氣溫較低時)硬化越嚴(yán)重?！　、卟捎枚栊詺怏w保護(hù)電弧焊方法，能最大限度地控制焊縫含氫量，降低冷裂紋敏感性，所以，國內(nèi)外都大力推廣TIC、MIC焊接在耐熱鋼中的應(yīng)用?！　?、焊縫中產(chǎn)生熱裂紋及防止措施　　焊縫中易產(chǎn)生熱裂紋——在凝固區(qū)或凝固溫度以下，較高溫度時，由于應(yīng)力作用產(chǎn)生的晶間裂紋　　(1)珠光體耐熱鋼焊接熱裂紋多產(chǎn)生在焊縫上，特別是在弧坑處。有結(jié)晶裂紋和高溫液化裂紋(低熔點(diǎn)共晶物造成的裂紋

5、)兩種。　?、佼a(chǎn)生熱裂紋的主要因素是低熔點(diǎn)共晶物的存在，在凝固的最后階段產(chǎn)生晶間界偏析，相當(dāng)?shù)囊合啻嬖跁r間增長，使焊縫金屬的在凝固溫度區(qū)間進(jìn)一步增大，則產(chǎn)生熱裂紋的可能性增多。這種熱裂紋多數(shù)在焊縫柱狀晶的回合處，即焊縫凝固的最終位置，也是最容易引起低熔點(diǎn)共晶偏析的位置?！　『辖鸪煞諷、P、C、Cu、Ni等元素對熱裂紋有惡劣的影響，易形成低熔點(diǎn)化合物：FeS(熔點(diǎn)1190℃)、Fe3P(熔點(diǎn)1160℃)或低熔點(diǎn)共晶FeS—Fe(熔點(diǎn)980℃)、Fe3P—Fe(熔點(diǎn)1050℃)、NiS—Ni(熔點(diǎn)645℃)、Ni3P—Ni(熔點(diǎn)645℃)。這些低熔點(diǎn)共晶物在凝固區(qū)的最

6、后階段，以液相形成，產(chǎn)生晶界偏析，在熱應(yīng)力的作用下產(chǎn)生熱裂紋。而Mn、Ca在不同程度上帶來良好的結(jié)果。所以，嚴(yán)格控制有害元素(特別是S、P)的含量是非常重要的?！　、诖送?，熱裂紋還與焊縫成形系數(shù)(ψ=b/h)有關(guān)。焊縫成形系數(shù)ψ小于1，則容易產(chǎn)生熱裂紋。因為焊縫成形系數(shù)越小，焊縫柱狀晶越容易在焊道橫向會合，在焊縫中心形成脆斷面，低熔點(diǎn)雜質(zhì)也聚集在該脆斷面處，故焊縫易產(chǎn)生縱向熱裂紋?！　『缚p成形系數(shù)小的焊縫呈梨形。其它條件不變時，焊接電流過大，則易成梨形焊縫。焊接時要選擇不會形成梨形焊縫的焊接規(guī)范;U形坡口底部的圓角半徑(R)盡可能選的大些?！　『缚p成形系數(shù)ψ=b/

7、h小的“梨形”焊縫，即深而窄的焊縫，也較容易產(chǎn)生熱裂紋。過大焊接電流，會加大熔深，產(chǎn)生“梨形”焊縫。　?、酆附訜彷斎肓看笮?，對珠光體鋼熱裂紋影響很大，過大的熱輸入量，對防止熱裂紋的產(chǎn)生是不利的。所以，焊接熱輸入量不能選的過大?！　?1/4Cr—1/2Mo：<60kJ/cm;21/4Cr—1Mo：<50kJ/cm。　?、芎缚p厚度較大，拘束度較大，對防止熱裂紋的產(chǎn)生是不利的，焊接這樣的壓力容器時，要特別注意防止熱裂紋的發(fā)生。　　3、熱影響區(qū)易產(chǎn)生再熱裂紋——焊接接頭在再熱和消除應(yīng)力熱處理的過程中產(chǎn)生的裂紋　　(3)熱影響區(qū)殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中的影響　　再熱裂

8、紋總是出現(xiàn)