新型奧氏體耐熱鋼與馬氏體耐熱鋼焊接工藝分析

摘?要：新型奧氏體耐熱鋼與馬氏體耐熱鋼的成分和組織、性能方面有很大區(qū)別，在焊接的時(shí)候，會(huì)存在一些特有問(wèn)題。在焊后進(jìn)行熱處理，對(duì)熱處理參數(shù)進(jìn)行分析研究能夠?yàn)橄嚓P(guān)工程的實(shí)際運(yùn)用提供參考。根據(jù)新型奧氏體耐熱鋼與馬氏體耐熱鋼焊機(jī)的特性，分析焊接方式、焊接控制要點(diǎn)和技術(shù)、常用物理性能等，探索相關(guān)工藝的運(yùn)用，為相關(guān)工程的使用提供理論參考。

關(guān)鍵詞：耐熱鋼;奧氏體;高合金馬氏體耐熱鋼;焊接工藝

一、?新型奧氏體耐熱鋼概述

新型奧氏體耐熱鋼為S31035系歐洲310系列新型耐熱鋼，鍋爐臨界值為700℃。利用合金元素再配比之后得到結(jié)論，新型奧氏體耐熱鋼溫度達(dá)到650℃之后具備非常良好的高溫持久強(qiáng)度，在成分當(dāng)中，大約有23% 的Cr元素，這一類元素在新型奧氏體耐熱鋼之中起到抗氧化、抗腐蝕的性能，其中還含有少量的Mo、Si元素，降低了σ相存在的可能。因此，在具體使用過(guò)程中組織穩(wěn)定性得到一定的保證。在生產(chǎn)出來(lái)之后該鋼材在獲得批準(zhǔn)，列入使用標(biāo)準(zhǔn)。CC2753給出的批準(zhǔn)為700℃，超過(guò)了TP310HCbN的應(yīng)用力、S30432的腐蝕能力，性能與TP310HCbN相媲美。在620～700℃之間的高溫受熱方面，該鋼材具有很大的優(yōu)勢(shì)。奧氏體耐熱鋼熱膨脹系數(shù)比較高，在鍋爐生產(chǎn)制造的過(guò)程中普遍使用在受熱面管屏，而不是集箱方面。受熱面管屏系小口徑管焊接、彎管組裝完成，而焊接工序是主要的工序之一。

二、 焊接接頭性能分析

（一）接頭

焊接 SA213-TP310HCbN（HR3C）鋼的接頭在焊接的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)出現(xiàn)：①焊接裂紋，焊接Cr、Ni純奧氏體鋼容易在焊接的時(shí)候出現(xiàn)裂紋，出現(xiàn)裂紋的原因是其中含有部分元素，比如Ni、 C、 Si、 Nb、 S、 P，這些元素的存在會(huì)提高鋼材本身的敏感性，從而形成裂紋。②接頭具備抗腐蝕性能，如果是燃煤電站條件下應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象發(fā)生在有Ci的介質(zhì)當(dāng)中，而且隨著溫度的升高，很容易發(fā)生應(yīng)力腐;③接頭脆化，在550～800攝氏度以下會(huì)出現(xiàn)脆化現(xiàn)象，脆化明顯。焊縫金屬也會(huì)存在這種脆化傾向，焊接的過(guò)程當(dāng)中應(yīng)該確定材料選擇證券網(wǎng)，避免發(fā)生σ相脆化現(xiàn)象。

（二）P91P92鋼接頭的焊接

焊接導(dǎo)致冷裂紋，這一類鋼材當(dāng)中含有C、 S、 P，這一類元素的含量低且純凈度高，在焊接的過(guò)程當(dāng)中存在焊接冷裂紋傾向。焊縫韌性，焊縫金屬的沖擊任性和母材相比，低于母材本身。

三、 焊接技術(shù)使用過(guò)程的措施

（一）焊接形式

①鎢極氬弧焊，焊接的時(shí)候使用氬氣保護(hù)鋼材，為了保證氬氣不被氧化，應(yīng)該對(duì)熔池、熱影響區(qū)域位置做好保護(hù)才進(jìn)行施工。因此普通的手工氬弧焊不能用在這個(gè)方面。經(jīng)過(guò)相關(guān)人員的研究，得出使用活性劑可以增加焊縫熔深的結(jié)論，無(wú)須開(kāi)坡口，使用在焊頭壁厚5MM的P91P92鋼材當(dāng)中，生產(chǎn)效率得到了提升。通過(guò)對(duì)電弧形態(tài)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)存在Si02，Si02具備很強(qiáng)活性，能夠產(chǎn)生拖弧現(xiàn)象。存在這種物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致焊縫不能連續(xù)成型，影響到焊接的質(zhì)量。實(shí)際上經(jīng)過(guò)多項(xiàng)研究，新型奧氏體耐熱鋼目前使用比較成熟、生產(chǎn)效率良好的焊接形式是TIG 焊。這種焊接方式焊接完成的接頭性能優(yōu)良。即使在焊接過(guò)程當(dāng)中還是存在問(wèn)題，但是和別的技術(shù)相比，仍舊占有優(yōu)勢(shì)。②瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊的焊接往往運(yùn)用在高新技術(shù)領(lǐng)域、航天航空工程領(lǐng)域內(nèi)。這是一種接頭強(qiáng)度和母材比較接近的一種焊接方式，在連接溫度下先熔濕母材，在界面形成液體之后將能夠快速降低熔點(diǎn)的元素快速擴(kuò)散到金屬母材當(dāng)中，讓母材熔點(diǎn)降低，在瞬間發(fā)生液化。

（二）要點(diǎn)控制

①為避免焊接過(guò)程當(dāng)中高溫狀態(tài)下受到金屬元素的氧化，在整個(gè)焊接過(guò)程當(dāng)中的使用背面沖氬來(lái)進(jìn)行保護(hù)。②焊接的焊絲和工件坡口對(duì)除油污等物質(zhì)的存在比較敏感，在焊接之前要對(duì)焊接部件兩側(cè)做好清潔，能夠打磨出金屬光澤之后才能進(jìn)行焊接。③焊接過(guò)程應(yīng)該控制好電流，要求小電流快速焊，短弧，層間溫度控制好，焊縫金屬厚度應(yīng)小于3MM。④焊接過(guò)程應(yīng)該盡量減少息弧。

（三）施焊技術(shù)

焊口點(diǎn)焊固前的每一層焊道，應(yīng)使用鋼絲刷、角向磨光機(jī)打磨清理干凈，氬弧焊打底之前應(yīng)該檢查焊接口的清潔程度，對(duì)口間隙應(yīng)該為2.5MM～3.2MM。固定后貼上焊口的鋁箔紙，對(duì)根部充氬氣?？p補(bǔ)加絲方式為內(nèi)加絲焊法。焊工在焊接的時(shí)候應(yīng)該透過(guò)縫隙對(duì)其進(jìn)行觀察，通過(guò)觀察焊口坡口內(nèi)壁邊緣和焊絲的融化情況，如果存在缺陷，應(yīng)該及時(shí)改變焊槍的角度和加絲的速度，如果還有問(wèn)題就應(yīng)該將存在缺陷的焊縫打磨好再繼續(xù)進(jìn)行焊接。在焊口點(diǎn)焊位置打磨掉確保內(nèi)部焊縫能夠正常成形。

四、 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，焊接奧氏體當(dāng)中應(yīng)該防止焊接接頭、避免接頭應(yīng)力過(guò)大，因此，需要控制預(yù)熱溫度、每一層的溫度。新型耐熱性?shī)W氏體不銹鋼的具備很強(qiáng)的性能，在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中必須要確保安全，而且還應(yīng)該積極完善和發(fā)展，為工業(yè)使用提供新的方向。

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作者簡(jiǎn)介：陳功，南京汽輪電機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司。