珠光体耐热钢焊接时应考虑哪些问题?

bj2008

请问:珠光体耐热钢焊接时应考虑哪些问题?

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如果是铬钼类 的，焊接是要不可加热，每焊一段需让工件冷却到60度以下再焊。可用不锈钢焊条焊接。

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主要是考虑防止出现焊接裂纹

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（1）预热与层间温度  在Cr-Mo钢的焊接特点中提到的冷裂纹、热裂纹及消除应力裂纹，都与预热及层间温度相关。一般来说，在条件许可下应适当提高预热及层间温度来避免冷裂纹和再热裂纹的产生。表10-2为对各种低合金耐热钢推荐选用的预热温度和层间温度，但在设备制造过程中还要结合实际选用。
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表10-2 推荐选用的低合金耐热钢预热及层间温度

钢种	预热温度/℃	层间温度/℃
15CrMoR	≥150	150 ~ 250
12Cr1MoV	≥200	250左右
12Cr2Mo1R	200 ~ 250	200 ~ 300
在Cr-Mo钢上堆焊不锈钢	≥100

对于预热和层间温度，应注意以下几点：
! }/ B8 ?  L8 c& E) L① 整个焊接过程中的层间温度不应低于预热温度。
* s0 R8 w; {- i② 要保证焊件内外表面均达到规定的预热温度。
③ 对于厚壁容器，必须注意焊前、焊接过程和焊接结束时的预热温度基本保持一致并将实测预热温度做好记录。
④ 若容器焊前进行整体预热不仅费时而且耗能。实际上，作局部预热可以取得与整体预热相近的效果，但必须保证预热区宽度大于所焊厚度的4倍，且至少不小于150mm。
⑤ 预热与层间温度必须低于母材的Mf点(马氏体转变结束点)，否则当焊件经SR处理后，残留奥氏体可能发生马氏体转变，其中过饱和的氢逸出会促使钢材开裂，如对12Cr2Mo1R的预热和最高层间温度应低于300℃。
5 A9 f9 l# d& p9 s, N1 z5 y⑥ 钢材下料进行热切割时，类似焊接热影响区的热循环，切割边缘的淬硬层可能成为钢材卷制或冲压时的裂源。因此，也应适当预热。
（2）焊后热处理  对于低合金耐热钢，焊后热处理的目的不仅是消除焊接残余应力，而且更重要的是改善组织提高接头的综合力学性能，包括提高接头的高温蠕变强度和组织稳定性，降低焊缝及热影响区硬度，还有就是使氢进一步逸出以避免产生冷裂纹。因此，在拟定低合金耐热钢焊接接头的焊后热处理规范时，应综合考虑下列冶金和工艺特点。
2 `" N! j; h9 A; }& L, z( M① 焊后热处理应保证近缝区组织的改善。
② 加热温度应保证焊接接头的焊接应力降到尽可能低的水平。
8 S$ s3 E' S9 J6 {5 k; D5 Q6 y7 b③ 焊后热处理不应使母材及焊接接头各项力学性能降低到设计规定的最低限度以下。这一点往往要通过对母材及焊接接头进行最大和最小模拟焊后热处理(Max. PWHT及Min. PWHT)后的各项力学性能检测来确定。
( f% [; m0 \7 f④ 由于耐热钢的回火脆性及再热裂纹倾向，焊后热处理应尽量避免在所处理钢材回火脆性敏感区及再热裂纹倾向敏感区的温度范围内进行。应规定在危险温度范围内要有较快的加热速度。
, h/ q! B0 r/ Y1 ]3 l综合考虑以上4个特点，需要制定一个合适的耐热钢焊后热处理规范，经过大量的试验、研究，引出了一个指导性参数，即纳尔逊米勒（Rarson—Miller）参数 Tp，也称回火参数。
: C" M: J6 X* j. d6 bTp= T ( 20+log t )×10-3
! B6 O- p3 E& K. v% T5 G! T1 K式中：
0 T  g  e; @/ K3 }( a8 G& PT — 热处理绝对温度，K
& o5 e" O6 M0 r9 qt — 热处理保温时间，h
& J. N! {  A) u. n0 a& V从式中可以看出，热处理的温度和保温时间决定了Tp值的高低，也就影响了Cr-Mo钢焊接接头的强度和韧性。Tp值过低，接头的强度和硬度会过高而韧性较低，若Tp值太高，则强度和硬度会明显下降，同时由于碳化物的沉淀和聚集也会使韧性下降，因此，Tp值在18.2 ~ 21.4可以使接头具有较好的综合力学性能。当然，对于每一种Cr-Mo钢都有一个最佳的回火参数范围，如1.25Cr-0.5Mo钢焊缝金属的最佳Tp值为20.0 ~ 20.6之间，对于2.25Cr-1Mo钢而言，其最佳的Tp值在20.2 ~ 20.6之间。
（3）后热和中间热处理  Cr-Mo钢冷裂倾向大，导致生产裂纹的影响因素中，氢的影响居首位，因此，焊后(或中间停焊)必须立即消氢。一般说来，Cr-Mo钢容器的壁厚、刚性大、制造周期长，焊后不能很快进行热处理，为防裂并稳定焊件尺寸，在主焊缝(或主焊缝和壳体接管焊缝)完成后进行比最终热处理温度低的中间热处理。这类钢的后热温度一般为300 ~350℃，也有少数制造单位取350 ~ 400℃的。中间热处理规范随钢种、结构、制造单位的经验而异，一般中间热处理温度为(620 ~ 640℃)±15℃。
（4）焊接规范的选择  焊接线能量、预热温度和层间温度直接影响到焊接接头的冷却条件，一般来说，焊接线能量越大，冷却速度越慢，加之伴有较高的预热和层间温度，就会使接头各区的晶粒粗大，强度和韧性都会降低。对于低合金耐热钢而言，对焊接线能量在一定范围内变化并不敏感，也就是说，允许的焊接线能量范围较宽，只有当线能量过大时，才会对强度和韧性有明显的影响，所以为了防止冷裂纹的产生，希望焊接时线能量不要过小。

bj2008

考虑的主要问题有：
（1）珠光体耐热钢属于低合金钢，焊接时，如果冷却速度较大，则易形成淬硬组织。合金含量越高，其淬硬倾向越大，如有较大的拘束应力存在时，会导致裂纹的产生，因此，预热和缓冷，减慢冷却速度是防止该类钢冷裂纹产生的重要措施。
（2）要使焊缝化学成分与母材金属相一致。焊接时，焊缝金属的化学成分应最大限度接近被焊钢材的成分，以保证高温下性能的一致。否则在长期高温运行条件下，焊接接头内的合金元素会发生扩散，特别是在熔合区的碳发生迁移，使接头的持久强度和塑性降低，影响结构长期可靠的工作。

qilupzh

谢谢楼上的精彩解答。