珠光体耐热钢的主要特点与焊接工艺措施

《珠光体耐热钢的主要特点与焊接工艺措施》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、珠光体耐热钢的主要特点与焊接工艺措施　　以铬——钼为基的低、中合金珠光体耐热钢(包括贝氏体钢)，是电力、石油、化工等工业高温条件(600℃以下)工作的重要金属材料，广泛地使用于235~550℃温度范围，不仅有很好的抗氧化性(又称热稳定性)和热强性(又称高温强度)，还有比较好的耐硫腐蚀和耐氢腐蚀的性能。这种钢的合金元素相对较少，价格便宜;同时还具有良好的冷、热加工工艺性能，为其它耐热材料所不及。　　一、珠光体耐热钢的主要耐热特点　　1、高温强度高。　　衡量耐热钢高温强度的指标是蠕变强度和持久强度。　　影响耐热钢高温强度的主要因素是它的成分。钼本身的熔点很高，因而能显

2、著提高金属的高温强度，所以，珠光体耐热钢都含钼。铬钼钢中加入钒，组成铬钼钒钢。加入钒后，能强烈地形成碳化钒。碳化钒呈弥散状分布，阻碍高温时金属组织的塑性变形。另外，由于碳与钒化合，保证了钼能全部进入固溶体中。钒的这两个作用都能提高高温强度。加入少量的钨、铝、硼等元素，其目的也是为了提高高温强度。　　2、高温抗氧化性强。　　加入铬，在金属表面形成致密的氧化铬保护膜，从而防止内部金属受到氧化。铬除了能提高钢材的高温抗氧化性以外，还可以提高钢材高温耐腐蚀性。碳对耐热钢的高温抗氧化性极为不利，所以，铬钼耐热钢中的含碳量一般低于0.20%。　　二、珠光体耐热钢的主要焊接弱点

3、及防止措施　　珠光体耐热钢焊接时，在焊接区存在着易产生冷裂纹、热裂纹和再热裂纹的可能，焊接接头韧性低，长期使用后的回火脆性、蠕变脆性、氢脆性和应力腐蚀裂纹等问题。　　1、焊接接头易产生冷裂纹——焊接接头冷却到室温后产生的裂纹　　珠光体耐热钢，由于含有铬、钼、钒等元素，加热后在空气中冷却时，具有明显的淬火倾向，焊接时在焊缝和热影响区，很容易出现硬而脆的马氏体组织。这不仅影响焊接接头的机械性能，而且产生很大的内应力，常常导致焊缝的热影响区产生冷裂纹，这是珠光体耐热钢最常见的焊接缺陷之一。　　(1)焊缝及热影响区硬度倾向与下列因素有关：　　影响冷裂纹敏感性的主要因素是钢

4、材的淬透性，碳的影响是关键。含碳和铬量越多，硬化越严重;钢板越厚，截面越大，硬化越严重;焊接时产生的热量小(如细焊条、小电流)，硬化越严重;焊件不预热或预热温度过低(特别是在气温较低时)硬化越严重。　　⑦采用惰性气体保护电弧焊方法，能最大限度地控制焊缝含氢量，降低冷裂纹敏感性，所以，国内外都大力推广TIC、MIC焊接在耐热钢中的应用。　　2、焊缝中产生热裂纹及防止措施　　焊缝中易产生热裂纹——在凝固区或凝固温度以下，较高温度时，由于应力作用产生的晶间裂纹　　(1)珠光体耐热钢焊接热裂纹多产生在焊缝上，特别是在弧坑处。有结晶裂纹和高温液化裂纹(低熔点共晶物造成的裂纹

5、)两种。　　①产生热裂纹的主要因素是低熔点共晶物的存在，在凝固的最后阶段产生晶间界偏析，相当的液相存在时间增长，使焊缝金属的在凝固温度区间进一步增大，则产生热裂纹的可能性增多。这种热裂纹多数在焊缝柱状晶的回合处，即焊缝凝固的最终位置，也是最容易引起低熔点共晶偏析的位置。　　合金成分S、P、C、Cu、Ni等元素对热裂纹有恶劣的影响，易形成低熔点化合物：FeS(熔点1190℃)、Fe3P(熔点1160℃)或低熔点共晶FeS—Fe(熔点980℃)、Fe3P—Fe(熔点1050℃)、NiS—Ni(熔点645℃)、Ni3P—Ni(熔点645℃)。这些低熔点共晶物在凝固区的最

6、后阶段，以液相形成，产生晶界偏析，在热应力的作用下产生热裂纹。而Mn、Ca在不同程度上带来良好的结果。所以，严格控制有害元素(特别是S、P)的含量是非常重要的。　　②此外，热裂纹还与焊缝成形系数(ψ=b/h)有关。焊缝成形系数ψ小于1，则容易产生热裂纹。因为焊缝成形系数越小，焊缝柱状晶越容易在焊道横向会合，在焊缝中心形成脆断面，低熔点杂质也聚集在该脆断面处，故焊缝易产生纵向热裂纹。　　焊缝成形系数小的焊缝呈梨形。其它条件不变时，焊接电流过大，则易成梨形焊缝。焊接时要选择不会形成梨形焊缝的焊接规范;U形坡口底部的圆角半径(R)尽可能选的大些。　　焊缝成形系数ψ=b/

7、h小的“梨形”焊缝，即深而窄的焊缝，也较容易产生热裂纹。过大焊接电流，会加大熔深，产生“梨形”焊缝。　　③焊接热输入量大小，对珠光体钢热裂纹影响很大，过大的热输入量，对防止热裂纹的产生是不利的。所以，焊接热输入量不能选的过大。　　11/4Cr—1/2Mo：<60kJ/cm;21/4Cr—1Mo：<50kJ/cm。　　④焊缝厚度较大，拘束度较大，对防止热裂纹的产生是不利的，焊接这样的压力容器时，要特别注意防止热裂纹的发生。　　3、热影响区易产生再热裂纹——焊接接头在再热和消除应力热处理的过程中产生的裂纹　　(3)热影响区残余应力和应力集中的影响　　再热裂

8、纹总是出现