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收藏词条   编辑词条 12%Cr(F11•F12)钢焊接技术(2)

创建时间:2008-08-02

3.3焊前预热

3.3.1“奥氏体”焊接法

3.3.1.1将F12钢预热到马氏体转变点(MS=267℃)以上温度(400~450℃),使焊缝金属在焊接过程中始终保持奥氏体组织而不发生相变,(不发生中温及低温转变,以免较大的热应力和组织应力的迭加,致使裂纹的产生),焊接结束后按规范进行热处理。

3.3.1.2预热温度也不能太高(Ty≤450℃)

因为预热温度越高,接头冷却速度越慢,当预热温度超过450℃时,其(连续)冷却曲线即可能通过奥氏体高温转变区的端部。这样就会在焊接接头中引起晶粒边界碳化物析出和铁索体的形成,从而大大降低其室温冲击值。

若电焊条配方不当,焊缝金属中含C量偏低时,由于其奥氏体连续冷却转变曲线左移,上述情况更易出现。

诚然,上述析出的铁素体一碳化物组织,焊后不能通过高温回火来改变;只有通过调质处理来改变。

3.3.2部分马氏体焊接法

3.3.2.1该法是将焊件预热温度控制在Ms(267℃)转变点以下,即在230~300℃之间,使部分焊缝金属)在焊接过程中由奥氏体转变为马氏体。由于焊接区始终保持在230℃以上的高温,因此,只要工艺措施得当,一般不会形成裂纹。

焊接结束后,焊件冷却到100~150℃时,另一部分未转变的残余奥氏体即可转变成马氏体。此后即可进行760~780℃的回火处理。

3.3.2.2优点:

部分“马氏体”焊接法的预热和层间温度较低不仅能耗低、较经济,而且使焊缝金属柱状晶和铁素体量减小,有利于接头性能。

3.3.2.3氩弧焊打底时的预热

在厚壁大径管氩弧焊打底时,由于充Ar易溶薄膜在预热温度(230℃以上)下易破损,且在用“有指撑法”打底时过高的预热温度使手指被烫无法打底,经现场多次试验及BS标准规定,可将打底的预热温度下限降到150℃(150~200℃),打底结束后即将预热温度提到(230~300℃),然后进行电焊盖面。

3.4焊接线能量对焊缝性能的影响

3.4.1对金相组织的影响

影响F12钢厚壁管焊缝网状组织的主要因素有三个方面:

3.4.1.1焊接线能量

(1)焊缝中δ铁素体的数量随着焊接线能量的增大而增多

焊缝在焊后冷却中,钢必须经γ+δ相区,当焊接线能量较大,时间又较长时,熔池以极快的速度冷却,已形成的δ铁素体(在γ+δ相区形成),快速冷却中来不及转变为奥氏体而保留到室温。室温时焊缝中δ铁素体的数量取决于高温时焊缝所产生的δ铁素体数量,也即取决于高温停留时间的长短。

(2)由于高温条件下生成部分δ铁素体导致原来固溶于奥氏体晶内的碳化物沿晶界析出,产生网状组织。

由于在高温生成了部分δ铁素体,使奥氏体内的固溶碳化物量相对增加,在这种固溶条件下,处于500~800℃温度范围的焊缝,原来固溶于奥氏体晶内的碳化物将沿晶界析出,产生网状组织,在800℃左右碳化物析出更明显,因此t8/5(即500~800℃区时间)时间越长,网状组织越严重。

3.4.1.2化学成分(偏析可能导致δ铁素体的生成)

在焊缝迅速冷却中,合金元素来不及扩散,存在偏析现象,在局部Cr、Mo、V(铁素体元素)含量较高而Ni、C含量较低的区域,会促使δ铁素体的生成。而高温时δ铁素体量的增加必然造成室温下焊缝中δ铁索体量的增加。

3.4.1.3残余奥氏体

F12钢在焊后要冷却到100~150℃之间,使缝金属中的奥氏体充分地转变为马氏体,以便在回火处理后得到回火索氏体。

但是,冷却的最终温度与时间决定马氏体转变的充分与否。在焊后冷却至100~150℃范围内,焊缝中还存在着大约10~15%的残余奥氏体。它们的一部分在回火中分解为铁素体和碳化物,在回火后的冷却中,另一部分残余奥氏体转变为回火马氏体。

事实上:上述残余奥氏体转变的铁素体不应称为δ铁素体,但在室温下的金相组织中,两者很难分辨。

3.4.2对F12焊接接头冲击韧性的影响因素

3.4.2.1碳化物的析出

焊接线能量的增大会引起碳化物析出增加,而碳化物本身是硬而脆的,从而使焊缝金属的韧性下降。当散热条件相同时,线能量与t8/5(500~800℃范围停留时间)成正比。

3.4.2.2δ铁素体的数量

前已述焊接高温下焊缝析出δ铁素体。δ铁素体与回火索氏体的物理化学性能差别很大,它削弱了焊缝金属的晶间结合力,从而降低了焊缝的冲击韧性。随着焊缝中δ铁素体量的增加,焊缝的冲击韧性降低越大。

3.4.2.3焊接焊道的敷置方法

试验证明电焊特别是氩弧焊打底后的2~4层电焊焊道的敷置方法对焊缝冲击韧性也有影D向。

一层—道法焊接热输入量大,熔池体积大,焊缝枝(柱)状结晶的方向性强,一些低熔点杂质易聚集在焊缝中心,从而降低了焊缝的韧性。

多道多层焊法则可避免或减少一层一道焊法的缺点。这是因为多道多层法,减少了热输入量,熔池体积较小,打乱了焊缝结晶的方向,削弱了低熔点杂质密集的不良影响,从而可提高焊缝的韧性。

3.4.3对耐腐蚀性的影响;

δ铁素体含量越高,耐蚀性越差,因δ铁素体与回火索氏体的电极电位不同,在腐蚀性介质中易产生电化学腐蚀,使F12钢的耐蚀性降低。

3.4.4对高温性能的影响

碳化物只有溶于晶内才能有效地提高金属的强度,碳化物析出,势必导致金属(高温)持久强度的降低。

3.5氩弧焊打底

3.5.1打底时的预热温度:如前述可为150~200~C。

3.5.2打底时管内必须充保护气,以免焊缝根部氧化或过烧充气气体:粗Ar纯度99.00%以上或Ar、Nc和H2混合气体。

3.5.3打底焊缝的选择(对厚壁大径管)

3.5.3.1低匹配法,如选择2¼Cr一1MoTIG-R40

3.5.3.2等强匹配法,如选择20MVW—IG(德国)

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