珠光体耐热钢采用奥氏体焊材焊接与应用

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1、第十二届全国膨胀节学术会议征文珠光体耐热钢采用奥氏体焊材焊接与应用上海永鑫波纹管有限公司朱洪明摘要：在本文中笔者介绍了用奥氏体焊接材料焊接珠光体耐热钢，其本质是异种金属焊接的一种型式，母材金属相同而填充金属不同的接头。焊后不进行热处理，工艺简单，适合不具备热处理的情况下采用。关键词：珠光体耐热钢（12Cr2Mo1R）：异种钢焊接：熔合比：低氢焊接方法Welding&ApplicationofAusteniticElectrodewiththePearliticHeatResistantSteelShangh

2、aiYongXinBellowsCO.,LTDHongmingZhuAbstract:Inthisarticle,thewriterwillintroducehowtoweldtheAusteniticElectrodewiththePearliticHeatResistantSteel.Thefactistheformofdiversitymetalweldingandthejointhassamebasemetalandthedifferentfullmetal.Itdoesn’tneedheattre

3、atmentafterwelding.Ithaseasyprocessandavailableontheconditionwithoutheattreatmentequipment.KeyWord:PearliticHeatResistantSteel(12Cr2Mo1R);DiversityMetalWelding;FusionRatio;Low-hydrogenWelding一、引言12Cr2Mo1R钢是电力行业使用温度400～500℃压力容器和压力管道常用的钢种，亦称为珠光体耐热钢，此种材料在高温下，

4、具有足够强度和抗氧化，抗腐蚀性，如采用化学成份相同焊材进行焊接，工艺苛刻。必须做到焊前预热，后热，消应力热处理，稍有不慎仍有冷裂纹出现可能。采用奥氏体焊材后，工艺简单，焊后不进行热处理，但需要严格控制热输入量和焊缝金属与被熔化的母材金属之间的比例，即熔合比，才能获得符合使用要求的焊接接头。在焊接试验和工艺评定合格后已成功应用在产品上。二、异种钢焊接特点1.对于珠光体耐热钢（12Cr2Mo1R钢），用奥氏体焊材焊接，虽然两侧母材是同钢种，但从焊缝的材质来考虑，仍具用异钢种焊接的特质，其本质是异种金属焊接的一种

5、型式，母材金属相同而填充金属不同的接头。同时在异种钢的焊接时通常会出现以下三个问题：①焊缝成分的稀释（熔合比）②熔合区过渡层低塑性带及碳的迁移5/5第十二届全国膨胀节学术会议征文③接头的应力差异（残余应力）1.焊缝成分的稀释（熔合比）异种钢焊接一个突出问题就是焊缝化学成分不均，焊缝金属的成分是由填充金属的成分，母材金属的成分及其熔合比所确定。由于珠光体耐热钢(12Cr2Mo1R)的合金成分较低，用奥氏体焊材ER309L焊接，若熔合比过大，焊缝金属成分被稀释，使焊缝的奥氏体元素含量不足，结果使焊缝出现脆性马氏

6、体组织，恶化了接头质量，有产生裂纹的危险。根据12Cr2Mo1R钢及焊材ER309L铬镍当量值（表一）。材料铬当量%镍当量%12Cr2Mo1R3.652.55ER309L25.5216.76表一在舍夫勒组织图（不锈钢组织图1）上我们可以看到：图1①当母材金属G1+G2≤30%以下，焊缝金属Z≥70%以上，才能避免出现马氏体组织，此时的焊缝组织为：奥氏体加铁素体（A+F）图25/5第十二届全国膨胀节学术会议征文对接接头的熔合比=，其中G1≤15%,G2≤15%②当熔合比≥40%以上，即G1≥20%,G2≥20

7、%，焊缝就会出现脆性组织（A+M）。从以上的内容我们可以了解到：异种钢焊接时要获得小熔合比，必须要有较小的焊接电流和较大坡口角度相配合。如电流太大，不仅在焊缝中出现马氏体脆性组织，还会造成低熔点共晶体渗入晶界，导致焊缝金属从液相到固相时，产生结晶裂纹，也是我们通常所称的结晶热裂纹。3．熔合线上低塑性带及碳的迁移异钢种焊接，在熔合线处总存在一个低塑性带约0.2～0.6㎜的宽度，它的存在会降低接头的冲击韧性，因此在焊接应力和拘束应力较大的情况时，要考虑这一因素。低塑性带形成原因:在焊接过程中，在熔合线处发生碳的

8、适移现象，碳从珠光体侧向奥氏体焊缝扩散，产生脱碳层形成铁素体而软化，奥氏体焊缝侧产生增碳层形成铬的碳化场析出而硬化，（见图3）其结果对接头的高温持久强度有减弱的影响，因此在主受力接头上要慎重异种钢焊接。图34．焊接接头的应力差异由于珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢在20℃～600℃的范围内线膨胀系数不同，焊接后，熔合附近产生拉应力，稍远离熔合成附近产生压缩应力。拉应力在高温工况下，因热疲劳可能导致焊缝与母材断裂。因此在