淺談珠光體耐熱鋼的一種焊接新工藝

王國忠 河南經濟貿易技師學院

前言：焊接作為金屬加工方法已發(fā)展成一門獨立的學科，焊接新技術新工藝的不斷成熟與發(fā)展使其應用越來越廣泛。在機械制造、航空航天、石油化工、能源、交通、建筑、冶金等領域廣泛使用的金屬結構都屬于焊接結構，在加工過程中都離不開焊接。在很多發(fā)達的國家利用焊接加工的鋼材量已經超過鋼產量的四成以上。大量的鋁、銅、鈦等非鐵金屬的結構也是用焊接方法制造的。隨著現代科技的發(fā)展和使用要求的逐步提高，具有特殊性能的新型結構材料不斷涌現，對焊接技術的要求也越來越高，因此材料的焊接性，特別是金屬材料的焊接性，也越來越受到密切關注。

現代焊接技術是從1885年代末逐步發(fā)展起來的，至今不過百余年。焊接技術的快速發(fā)展主要得益于科技的進步，而焊接加工的優(yōu)越性使之成為在各種裝備制造中必不可少的手段。目前用于生產的焊接方法已超過50種。隨著焊接產品使用要求的不斷提高，需要采用一些具有特殊性能的結構材料，如高強度鋼、超高強度鋼、耐熱耐蝕鋼、難熔合金、非鐵金屬及合金、火星金屬、異種金屬及復合材料等，因此對焊機技術提出來更高的要求；反過來也促進了焊接技術和焊接工藝的發(fā)展，促進了焊接生產的機械化和自動化，如焊接機器人、自動焊接生產線在我國制造業(yè)中應用越來越廣泛。

多年來，我們在國內焊接主蒸汽管道建材(它的材質主要是珠光體耐熱鋼)時，方法大都用在焊件根部不使用充氬保護、焊過后也不立即采用熱處理的焊接工藝，運行一段時間后出現了裂紋，不能保證機組運行的可靠要求。因為它的焊接性能非常差，所以我們在進行焊前分析的前提下，運用了E5515-2-(R317)焊條焊接和焊件根部充氬保護、焊后隨即進行熱處理的焊接新工藝，這樣，主蒸汽管道焊口的焊接質量就得到了足夠的保證。

一、焊前分析

由于鋼中加入的鉬、釩、鉻、等合金元素，它們的質量分數在整體的比重較高，這樣就增大了鋼的淬硬性的可能，從而使焊接熱影響區(qū)的硬度也在提高，冷裂紋就非常容易產生。在高溫工作的長時間下，蠕變變形都將出現在軟化區(qū)，斷裂就出現了必然。由于合金的質量分數的逐步增多，產生熱裂紋的可能性也增大。

二、焊接新工藝

1.焊前準備：為了不讓其產生裂紋，我們來選用合金含量不太高的R317電焊條來進行施焊。從我們得出的數據來看，其熱強系數，R337電焊條焊接出來的接頭熱強系數要比其小，軟化區(qū)弱化的范圍減小，但因為其合金含量略低，淬硬現象明顯在降低。焊接所使用的焊絲為TIG-31，焊條為R317、E5515-2-Nb337。

2.焊接參數的選擇：我們?yōu)榱擞行p少產生粗大組織和減小軟化區(qū)的軟化程度，必須運用合理的焊接線方法來增加更多的熱量。我們運用多層多道焊的施焊方法、焊條擺動的幅度不大于焊條直徑4.5倍、單層厚度不大于其焊條直徑、蓋面焊運用熱處理退火的焊道，最后一層焊道的淬硬性得到了明顯的抑制，有效減少了產生冷裂紋的可能性，應選擇焊接參數為：電流130～190 A，電壓18～28 V，焊接速度21～43mm/min，氬氣流量8～12 L/min。

表2.1 使用兩種不同焊條焊接的焊接接頭，持久強度與熱強系數

3.焊前預熱和它的熱處理方法

焊前預熱：焊前預熱能有效減小焊件和焊縫之間的溫度差，明顯減小冷卻的速度，抑制產生馬氏體高硬組織，降低產生裂紋的可能性，減小內外壁的溫度差，更能很好的地防止生成冷裂紋。預熱溫度為300～350℃，恒溫42 min，升溫速度為180℃/h。焊后的熱處理方法：焊過以后，隨即進行高溫回火的熱處理工藝，能很好的防止產生冷裂紋，消除接近焊縫區(qū)的硬化現象，還可以使頑固的氫溢出來，使因為氫導致延遲裂紋的敏感性的可能性增大。焊后熱處理參數包括升降溫速度180℃/h；730～760℃恒溫1.5h；升溫4.2h；降溫2.44h。

4.兩種焊接工藝焊接接頭的性能分析

為了了解新焊接工藝焊接接頭的整體質量，跟據《火力發(fā)電廠鍋爐壓力容器焊接工藝評定規(guī)程》(SD340―89)的規(guī)定，對采用R317與R337兩種焊條焊接的焊接接頭性能來對比，得到兩個結論：

① 采用新的焊接工藝焊接出來的珠光體耐熱鋼，熱影響區(qū)軟化的程度明顯降低，產生裂紋的幾率也大大減?。?/p>

② 采用新的焊接工藝，也可明顯預防止根部的氧化，避免出現了容易忽視的小裂紋。