过程设备焊接5-1

《过程设备焊接5-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《过程设备焊接5-1（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、5 过程设备用金属材料的焊接5.1 金属材料的焊接性及其评定5.1.1 焊接性及其影响因素(1)焊接性概念亦称可焊性。是指在一定的焊接工艺条件下 ,金属材料可以获得优质焊接接头的难易程度 工艺可焊性 对形成焊接缺陷的敏感程度 使用可焊性 接头在实际操作环境中安全持久运行的可靠性(2)焊接性的影响因素Date 焊件母材的种类与化学成分 焊接方法与工艺 焊件的结构 施焊环境 焊接材料 焊件的使用条件5.1.2 工艺焊接性的评定方法(1)估算法a. 碳当量法把其他合金元素对裂纹的影响折算成相当的碳含量，即用碳当量来估计钢材的焊接性Date 当Ce0.4时，良好,37mm时，焊接时一般不必须热 当Ce

2、0.40.6时，焊接性较差钢材焊接时应适当预热 当Ce0.6时，焊接性差，应采取较高的预热温度和严格的工艺措施b.冷裂纹敏感性指数法Date式中,h为板厚,mm,H为焊缝金属中扩散氢含量，10-2L/kg为防止冷裂纹所需的最低预热温度Tp为Tp 1440Pc-392 (2)焊接性的抗裂性试验抗裂试验对研究裂纹产生的机理及影响因 素十分重要我国于1984年颁布了焊接性试验方法的国 家标谁GB 46751984，其中规定了5种国际通 用的试验方法。5.2 低、中碳钢的焊接 Date5.2.1 低碳钢的焊接(1) 壳体常用钢号及其焊接性焊制受压壳体，必须采用含碳量025 的低碳钢常用的有Q235B(

3、C、D)、20R、20g等含碳量低，有良好的塑性，没有淬硬倾向， 焊接性好。一般焊接时不需要采取特殊工艺措施，焊后 也不需要进行热处理，且各种焊接方法都适用。 注意：焊接接头应保证等强度焊缝中不应有缺陷 Date冬天(010)焊接1232mm的钢板，尤其 是用不同类型焊条对不同板厚作手工堆焊或T形 角焊时，会产生不同程度的微裂纹用低氢焊条焊厚度超过32mm的500MPa强 度钢角焊缝时，焊缝中也会产生微裂纹(2)焊接工艺要点a.焊接方法与焊接材料 广泛采用的焊接方法手工电弧焊、埋弧自动焊、C02气体保护 焊和电渣焊焊接材料按等强度原则确定手工电弧焊用焊条一般采用J42级 Date二、三类压力容

4、器承受冲击载荷的均要求采 用碱性低氢型药皮焊条埋弧自动焊时 焊剂多采用HJ431，焊丝Q235、10钢等多采 用H08A；20R、20g 、20钢多采用H08MnAb.含碳量0.24或大厚件时注意防热裂纹 和冷裂纹c.预热及热处理板厚大或施焊环境温度过低时要求进行适当 预热在板厚小于100mm时，预热温度一般不大于 100对于盛装具有腐蚀介质或板厚大于34mm的壳Date体要求焊后进行600650的消除应力热处理 5.2.2 中碳钢的焊接含碳量0.250.6%时为中碳钢，常用的钢 有35、40、45、Q275等。焊制承压壳体，我国不 允许采用中碳钢过程设备中，有些承载运动元件采用中碳钢, 这类

5、零件在加大尺寸或损坏后修复,往往采用焊接.(1)中碳钢的焊接性随着含碳量，焊接性,当含碳量0.30%, 且含Mn不高时，焊接性良好(2)中碳钢的焊接工艺要点a.焊接方法与焊接材料 Date一般采用手工电弧焊接，并采用强度相当的 低氢型焊条特殊情况下，可采用Cr、Ni不锈钢焊条焊接, 可不需预热。焊条牌号有A102、A107、A302、 A307、A402、A407等b.焊前必须预热预热温度随碳或板厚而c.焊后进行消除应力热处理5.3 普通低合金钢的焊接在普通低碳钢基础上，添加少量合金元素而 使强度提高的钢，称为普通低合金钢 2018/8/155.3.1 普低钢的分类与强化原理(1)热轧钢 强度

6、级别:s=300400MPa 强化金属:加入Mn、Si固溶强化, Mn 1.8% 常用钢号:16MnR、16Mng、15MnVR 焊接性：Ce16时,预热;刚性大时 应注意防裂;16MnR,30, 15MnVR ,28时焊 后要热处理(2)正火钢Date 强度级别:s400500MPa 强化金属:在Mn、Si的基础上加少量的V、 Nb、Ti等，起沉淀强化作用 常用钢号:15MnTi、15MnVNbR、18MnMoNbR 正火作用：使生成的碳化物或氮化物以细 小质点从固溶体中沉淀析出，弥散分布于晶内和 晶界,同时细化晶粒,从而有效地提高强度和韧性 焊接性：Ce0.40.6%时较差,冷裂纹、 再热

7、裂纹、淬硬(3)低碳调质钢 强度级别:s600700MPaDate 强化途径:调质热处理强化,添加少量合金 元素通过淬火+回火来提高强度并保证韧性 常用钢号:14MnMoV、 14MnMoNbB等 5.3.2 普低钢的焊接性(1)焊缝金属中的热裂纹普低钢由于含碳量低，热裂倾向均较小， 一般不会产生热裂纹。当钢的成分不均，局部C、S、P含量过高， 或焊接材料中S、P杂质偏高时，焊缝金属中有可 能产生热裂纹。(2)粗晶区脆化是焊接接头的薄弱区Date焊接线能量过大时魏氏体组织等而韧性降低焊接线能量过小，粗晶区中的马氏体比例增 大也会使韧性降低(3)冷裂纹 主要产生于热影响区，在碳当量高和板厚大 时

8、，冷裂纹倾向也大。需要采取降低扩散氢含 量、预热和后热等措施。(4)再热裂纹含Mo、V、Nb、Ti等元素的正火或调质钢有再 热裂纹倾向。在焊后热处理时应避开在再热裂纹敏感温度 范围内加热。 Date结论： 普低钢品种多、成分和强度差异大， 焊接性差别也大 16MnR等，其碳当量0.4，可焊性 良好，接近于低碳钢 强度较高的正火普低钢，碳当量0.4% 0.6，焊接性较差，易产生再热裂纹，焊接时要 求在100200下进行预热，或进行后热 低碳调质钢如14MnMoNbB等，碳当量0.6 ，焊接性差，主要问题是热影内区粗晶区的冷 裂纹和韧性下降。Date5.3.3 普低钢的焊接要点 电渣焊，适用于热轧

9、或正火钢30mm以上 厚板焊接，且焊后必须进行正火处理，以细化 晶粒，提高性能 焊条按等强度原则选择，多采用碱性低 氢焊条减少氢的来源。 采取适当的焊接规范以控制焊接冷却速 度 焊前预热和好后低温消氢处理相配合，防 止强度级别较高的低合金钢产生冷裂纹 尽量减小结构的刚性和装配应力 高强度正火钢，必须进行消除应力热处理 Date 正火和调质钢焊接工艺措施不同，前者线 能量大，预热温度较高；后者线能量和预热温度 均相对较低，且焊后热处理温度必须低于调质时 的回火温度 5.4 低合金珠光体耐热钢的焊接 5.4.1 耐热钢的性能要求热强性提高抗蠕变能力加入Mo、W、V抗氢化性加入Cr、Si、Al 5.

10、4.2 珠光体耐热钢Cr-Mo系 Cr-Mo-V系 Cr-Mo-W-V系Mo、W、Nb提高热强性Cr提高抗氢性Date5.4.3 钢号见表5-5 。其中12CrMoV最为常用 5.4.4 珠光体耐热钢的焊接性其焊接性类似于低碳调质钢(1)淬硬、冷裂(2)再热裂纹(含V、Cr、Mo) (3)熔合线附近的淬硬、Acl附近的软化珠光体耐热钢焊接接头的薄弱处多为硬度和 强度明显下降的软化区，而不是热影响区的熔合 线处。软化区只能采用正火+回火予以消除。 5.4.5 焊接工艺要点 预热温度较高150400的进行，焊后缓 Date冷，点焊处亦应预热150以上 焊后进行680750回火热处理，以消 除应力、

11、降低淬硬区硬度 按等成分原则选用焊条,多采用用低氢型 焊条。在补焊或焊后不能进行热处理时，可以选 用奥氏体钢焊条5.6 奥氏体不锈钢的焊接 5.6.1 不锈钢的分类与性能(1)分类 马氏体不锈钢 显微组织为马氏体， 主要有1Crl3、2Crl3等 Date 铁素体不锈钢 显微组织为铁素体，典型 钢号有1Crl7、Cr25等 奥氏体不锈钢 显微组织为奥氏体。在高 铬不锈钢中添加825的Ni形成的具有奥氏 体组织的不锈钢，应用广泛(2)奥氏体不锈钢典型钢号 超低C 00Cr19Ni10(304L) C0.035%抗 晶间腐蚀性 低C 0Cr19Ni10(304) C0.08% 含Ti,Nb 0Cr

12、18Ni10Ti 1Cr18Ni9Ti 0Cr18Ni10Ni抗晶间腐蚀性 含Mo,Cu0Crl8Nil2Mo2Ti 0Crl8Nil2Mo2Cu2 Date抗还原性酸腐蚀能力好(3)主要性能 电阻率高,约为碳钢的5倍,焊条易发红; 导热系数小,仅为碳钢的1/3; 线胀系数大，比碳钢大40以上，焊接 时易变形; 无磁,耐蚀,耐热,耐低温. 5.6.2 奥氏体不锈钢的焊接(1)焊接性分析 无相变,无冷裂纹,焊接性好 存在晶间腐蚀 450850温度下在腐蚀 介质中会产生晶间腐蚀.由于晶粒边界形成贫Cr Date层造成的 含Ni,热裂纹 焊接变形与收缩(2)奥氏体不锈钢的焊接要点a. 防止晶间腐蚀

13、防止 采用超低C材料,C0.035%,含Ni钢 减少 快冷,电流较低碳钢小1020% 消除 不含Ti,Nb 固熔处理,1050 1100;含Ti,Nb 稳定化处理,850950 24 hr 保温,使Cr到晶间b.防裂纹 严格控制焊接中的S,P,杂质,减少低熔共 Date晶体产生 使焊缝中含有5%左右的铁素体打乱结 晶方向,分割杂质 采用碱性焊条c.焊接变形与收缩的控制 管线,细长件,每条环焊缝应留出23mm 的收缩量(3)焊接方法与焊材 手工电弧焊 氩弧焊 埋弧焊 焊条 奥氏体钢焊条 A,如A132等 焊丝 与母材同 焊剂 非氢化,弱氧化,如HJ152,260等 Date5.7 异种钢的焊接不

14、同类别钢的焊接,如 A+P A+M A+F同种钢不同强度等级的焊接,如 20R+16MnR 5.7.1 奥氏体钢与珠光体钢的焊接(1)A+P的焊接a.焊接特点 焊缝金属稀释 焊缝金属中出现脆性的马 氏体组织，有产生裂纹的危险 存在熔合区脆性层 严重降低焊接接头 的韧性和结构可靠性 存在熔合区扩散层 引起应变集中，降低 接头的高温持久强度和塑性 Date 存在热应力和难以消除的残余应力 这种 残余应力不可能用热处理方法消除掉b.焊接工艺要点 易采用手工电弧焊 易采用A307焊条,以克服珠光体对焊缝的 稀释 应提高焊接材料中的Ni含量,以防止熔合 区中碳的扩散 采用隔离(过渡)层堆焊法 在珠光体坡

15、 口一面先堆焊一层高合金钢的奥氏体金属隔离层。使易出问题的部分焊缝(即在珠光体钢上) 在拘束度极小的情况下完成的Date(2)A+F的焊接(略)(3)A+M的焊接(略) 5.7.2 不同强度级别珠光体钢的焊接主要是防裂,焊接时应注意： 焊接材料要按强度低的一方选择 而焊接工艺措施加预热和热处理等应按 强度高的一方确定例如Q235-B+16MnR的焊接，应按Q235-B选 J42焊条，而预热温度则应按16MnR确定 5.7.4 不锈复台钢板的焊接复合钢板由基层和复层密切贴合而成基层主要承担强度和刚度 厚度6mm Date复层主要满足耐蚀性要求 厚度23mm(1)不锈复合钢板的焊接性基层与复层区应分别选用各自适用的焊接材 料来焊接焊接的关键是要处理好两层交界部位的焊接解决的办法:基层与覆层之间设过渡层焊缝.(2)不锈复合钢板焊接工艺要点a.焊接方法与焊接材料选择 手工电弧焊、埋弧焊、C02气体保护焊等 过渡层焊材必须选用铬、镍含量高于覆 层中含量的不锈钢焊接材料;刚度特别大,可选用 纯镍焊条Date 基层的焊接材料应选用与基层碳钢或低 合金结构钢单独焊接时相同的焊接材料 覆层焊接材料原则上选用与单独焊接不 锈钢时的焊接材辑相同,焊接工艺也相同b.焊接坡口 坡口开在基层以节省不锈钢焊接材料 对于大