欢迎来到无锡不锈钢板专业供应商无锡市汉能不锈钢有限公司官方网站
客户咨询服务热线:0510-88899808
13771470687  /  13961856875
行业资讯
当前位置:首页>>信息中心>>行业资讯

铬钼钢与不锈钢的焊接工艺

时间:2020-01-06    作者:无锡不锈钢板    浏览:40
0 前言

无锡不锈钢板厂家无锡汉能不锈钢2020年1月6日讯 近年来异种钢焊接应用十分广泛,在航空航天、石油化工、机械行业等行业应用越来越多。但由于异种钢在化学成分、冶金相容性、物理性能和化学性能等方面存在较大差异,在焊接过程中会出现合金元素的迁移、化学成分、金相组织的不均匀,还会产生热应力、焊接变形,出现焊接裂纹等,降低焊接接头的力学性能。

本文针对12Cr2Mo1铬钼钢和S30408不锈钢的异种钢焊接接头,进行焊接性分析,选择合适的焊接方法、焊接材料和焊接工艺参数,并进行焊后热处理,根据NB/T47014《承压设备焊接工艺评定》进行焊接工艺评定,分析异种钢焊接接头的力学性能,制定焊接作业指导书,用于指导实际生产。

01 焊接性分析

12Cr2Mo1为低合金耐热钢,具有良好的耐高温和抗氢性能,主要用于制造加氢装置的反应器和热交换器等设备中,   12Cr2Mo1的铬和钼能显著提高钢的淬硬性,在一定的冷却速度下,焊缝金属和热影响区内可能形成对冷裂敏感的显微组织。含有大量的Cr、Mo等强碳化物形成元素,使接头的过热区具有不同程度的再热裂纹敏感性。在350-550℃温度区间长期运行时,当有害残余金属总含量超过容许极限时,发生的渐进的脆变现象。

S30408为奥氏体不锈钢,两种钢材之间化学成分、金相组织、物理性能和化学性能等方面有较大差异,焊接时容易出现以下问题。


1.1焊缝的稀释

在焊接过程中,焊缝金属会受到12Cr2Mo1熔敷金属的稀释作用,在紧靠12Cr2Mo1一侧熔合区的焊缝金属中,形成和焊缝金属成分不同的过渡层,母材合金含量越大,稀释率越大,熔合比越大,稀释率也越大。12Cr2Mo1一侧过渡层可能会因稀释而产生脆性马氏体组织。.


1.2 碳迁移

高温下,由于铬元素与碳原子的亲和能力很强,易形成碳化铬的化合物,在焊接过程中,12Cr2Mo1一侧因贫铬而使碳原子脱离形成脱碳区,进而软化,晶粒粗大,脆性增大,抗腐蚀能力下降,而S30408一侧因富含铬而使碳原子向其迁移形成增碳层,进而硬化,晶粒变细,性能变好。


1.3 焊接应力

由于两种材料的热导率和线膨胀系数不同,焊接过程中,高温区产生热应力,并且该热应力无法消除,使焊缝和熔合区附近产生附加拉应力,在冷却过程中,因收缩不一致产生焊接残余应力,导致在12Cr2Mo1侧产生裂纹。


02 焊接工艺评定


2.1 材料的化学成分和力学性能

评定用材料为12Cr2Mo1和S30408不锈钢,规格均为400mm×150mm×10mm,两种材料的化学成分和如表1所示

无锡不锈钢板价格,201不锈钢,无锡不锈钢,304不锈钢板,321不锈钢板,316L不锈钢板,无锡不锈钢板


2.2 焊接方法

为了减少焊缝的稀释,防止产生冷裂纹和再热裂纹,12Cr2Mo1和S30408异种钢焊接时,在12Cr2Mo1侧先堆焊镍基焊材,选用熔合比小、稀释率低的焊接方法,钨极氩弧焊和焊条电弧焊的熔合比较小,焊缝成分也比较稳定,因此,该异种钢选用氩弧焊打底,焊条电弧焊盖面的焊接方法。


2.3 焊材

采用镍基焊条ENi6182和镍基焊丝SNi6082,利用镍的石墨化作用阻碍形成碳化物,减小过渡层,防止产生脆性的马氏体组织,进一步抑制12Cr2Mo1中的碳迁移。


2.4 焊接坡口

对于焊接坡口形式,应尽量考虑焊接层数、填充金属量、熔合比和焊接残余应力,设计的坡口形式及尺寸如图1所示。

无锡不锈钢板价格,201不锈钢,无锡不锈钢,304不锈钢板,321不锈钢板,316L不锈钢板,无锡不锈钢板

2.5预热和层间温度控制

12Cr2Mo1显微组织为回火贝氏体,S30408显微组织为奥氏体,12Cr2Mo1具有淬硬性、再热裂纹倾向和回火脆性,而 S30408具有良好的焊接性,根据两种材料的化学成分、接头形式、焊接方法和焊接材料等考虑,通过焊接性试验确定,预热温度在200℃左右,焊接的道间温度控制在100℃之内,焊后立即进行350℃×2h后热处理。

2.6 焊接工艺参数

焊前,对坡口及两侧各200mm之内的氧化层、油污、水分、铁锈等进行清理,具体的焊接工艺参数如表2所示。


无锡不锈钢板价格,201不锈钢,无锡不锈钢,304不锈钢板,321不锈钢板,316L不锈钢板,无锡不锈钢板


2.7 焊后消除应力热处理

焊后消除应力热处理是防止焊接裂纹的重要工艺措施,12Cr2Mo1和S30408异种钢焊接时,会产生很大的焊接残余应力,因此,焊后需要进行690±10℃×2h的热处理,以消除焊接残余应力,避免裂纹的产生。


03. 工艺评定结果及分析

焊接工艺评定采用NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》标准进行,对评定试板进行外观检查,表面没有气孔、夹渣、裂纹等缺陷,然后进行100%射线检测,射线检测按照NB/T47013-2013《承压设备无损检测》评定,Ⅱ级合格。按照NB/T47014-2011标准要求加工试样,进行拉伸、弯曲和冲击等力学性能试验,力学性能试验结果如表3、表4、表5所示。无锡不锈钢板价格,201不锈钢,无锡不锈钢,304不锈钢板,321不锈钢板,316L不锈钢板,无锡不锈钢板

无锡不锈钢板价格,201不锈钢,无锡不锈钢,304不锈钢板,321不锈钢板,316L不锈钢板,无锡不锈钢板由上述数据可知,拉伸、弯曲和冲击试验都合格,说明所制定的焊接工艺满足要求,焊接接头的性能符合规定。


04. 结论

(1)采用熔合比小、稀释率低的氩弧焊打底,焊条电弧焊盖面的焊接方法,在12Cr2Mo1侧先用焊条电弧焊堆焊镍基焊材选用镍基焊丝SNi6082和镍基焊条ENi6182对12Cr2Mo1和S30408异种钢进行焊接,通过合理的焊接工艺,获得了性能符合标准规定的焊接接头。

(2)按照NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》,对焊接接头进行了力学性能试验,拉伸试样断在焊缝上,为韧性断裂,抗拉强度满足标准要求,弯曲试样和冲击式样满足标准要求。