异类异种钢焊接问题及对策.pdf

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1、笫38巷射3期异类异种钢焊接问题及对策厕是军’*1日*；#*#日*#e镕}H”￡女±**日§目±目Te*．**女T4月《t}女*#∞*女Ft*t目*#目**n§§±*#十目*女{r∞267i杵镕m目Bit■{0254删4(20IJ03m375m2石化行惶雎力窬器蜱制tp经常会遇见拌种钢的焊接M题。碳钢磷锰钢和Cr-Mu钢这种纯铁索体类钢之闸的蝉接”I称却第类异种甘{焊接(嗣类昴种钢焊镄)．铁索怍钢和甍氏怍币锈制之川的焊接则稚为第i娄砰种锕焊接(蚌类”种俐炸接)。第类异剌-钒焊接接头和设备运行过程tp发生破坏的事例极

2、少而舁种钢接头发生*l坏的基率上都属于筇■类抖种锕接头．某公司制造的气化炉产品主壳体材料为I25Cr-O5Mo·sI钢(厚班I20ram)，接恃为ICrl8Ni9ri锻件，其叫仝焊透的坪坡II蝉缝最韧采川rE309L(Cr25NIl3)焊条焊接．淌除应力热处理后发艘，枉II十接管中有4十接符接头处冉裂纹．裂纹都发生在焊缝与CrMo钢母材之蚓的熔含线处，虽严重的一条裂纹已卅整个坩缝厚度裂穿。为此笔肯时泼异种钢接头进行r剌畸的掸接试验。1异种钢焊接试验11堆烨试验准备】25Cr_05M0_Si钢试板(厚40ram)岍块

3、：-块采用K309L焊枭进行表面堆焊．异块川Nil12焊条堆蜱一都堆焊阿层后将试扳一分为二．一块为焊后状态．“块进行690t×2h焊后热址理．试板堆焊堪做削而台托椅验．结果发现：a聚川rE309I堆蝉的斌扳0焊卷条件F．堋：焊层々雌村之州惟台线附近世有发觋JW硅的碳迁移，lm缔热处媸的试饭在熔合缝靠堆烨臃一1l!j小现海碳培(金槲砬微镜下娃Ⅱ；为条黑带)．拄瑞台线靠母材一侧出现脱端膳(喇1)m¨m”v}_㈣2hⅢ^n女融lE3091．堆焊试板仝相照Hb用NiIl2堆焊的一组试板，尤论是焊志还是经690℃x2h焊后热

4、娃理的都{殳有发现明硅的碳迁移现象。12慎拟产乩结构们焊接试验用ItOmm脬的125Cr_(35M¨-Si钢板，巾间Ⅷ^《*1968‘I_I"‘tl^w

5、jm#”Ⅲ

6、H73D050376化工机械2011年开孔加工出坡口然后将材料为18—8Ti的圆形锻件镶入开孔处，模拟产品壳体上接管焊接接头形式(图2)，共制作两块。一块用E309L焊条焊接，将坡口填满；另一块用Nill2焊条焊接，焊后经UT，fyr检测。两块试板均未发现超标缺陷。然而经690。(2×8h的PHWT处理，再次进行uT检测时，发现用E309L焊条焊接的一

7、块试板，在焊缝与Cr．Mo钢母材熔合线处，有超标缺陷，而用Nill2焊条焊接的试板未发现有缺陷。对有缺陷的一块试板进行断面解剖，发现在焊缝熔合线靠母材一侧有宏观裂纹存在，类似剥离性质的缺陷，对其进行金相分析，裂纹发生于熔合线靠母材一侧的脱碳层处，而在裂纹与焊缝之间有一条渗碳层形成的黑带。＼谚』o＼I8r．8Ti＼、／＼、

8、氏体焊缝金属在这个区域内被稀释而生成马氏体状组织(马氏体+碳化物)，而在靠近母材一侧，由于C含量的降低，会形成纯铁素体组织。由于奥氏体不锈钢焊缝中的Cr对母材中的碳有强烈的亲和力，特别是焊后热处理过程中会造成碳的扩散和迁移，从而在熔合线两侧产生一个增碳层和脱碳层：增碳层的碳和Cr形成硬而脆的Cr：，C。等碳化物，使该处的硬度非常高，韧性严重下降；脱碳层基本上是铁素体组织，发生软化，在整个接头内形成了低强度的“缺口”，在拉应力作用下易产生裂纹。特别应该指出的是，该脱碳层尤其对接头的高温持久强度和热疲劳强度有很大的影响

9、，在长期高温或在温度交变载荷下工作时，此处易被优先氧化而丧失高温下的强度，造成热疲劳裂纹。用奥氏体不锈钢焊条焊接低合金钢时，焊缝金属是奥氏体组织，而母材是铁素体+珠光体。二者在熔合区会产生很大的由于膨胀系数差引起的热应力，这种热应力有时比焊接时的拘束应力影响还大，特别是由于碳扩散而形成的脱碳层对于热应力非常敏感，很容易造成焊接接头的破坏。3返修工艺用镍基焊条焊接低合金钢时，由于熔敷金属中有大量的Ni，而Ni元素是石墨化元素，对碳的溶解度低，可以有效地抑制碳自低合金母材向焊缝中迁移发生，因此在熔合线两侧基本上不存在增

10、碳层和脱碳层。另外，镍基合金熔敷金属的热膨胀系数接近于低合金钢。所以在熔合线处产生的热应力水平大大降低，且镍基合金与奥氏体不锈钢之间虽然热膨胀系数存在差异，但没有碳迁移这种冶金上的问题，故产生破坏的几率非常小。在即将实施的新版JB／T4709—2007《压力容器焊接规程》中也规定了这个问题。基于此，笔者制定了产品返修的焊接工艺：a．对原存在裂纹缺陷的焊缝采用