ZG40Cr30Ni20

使用温度：1150℃

在高温含硫气体中耐蚀性好，用于气体分离装置、焙烧炉衬板。

珠光体耐热钢焊接工艺

摘要：主要介绍了珠光体耐热钢的焊接方法、焊接材料的选择、焊前预热温度、焊后热处理及其焊接性能等方面的内容材料的工艺评定、焊接工艺参数以及焊后热处理工艺等。

关键字： 珠光体耐热钢；工艺评定；焊接方法

一、珠光体耐热钢焊接特点及工艺要点

（1）焊接特点

珠光体耐热钢属于低合金钢，ZG40Cr30Ni20合金铸件_抗高温烟气_抗腐蚀_强度高，主要合金元素是铬、钼，还含有少量钨、钒、铌等元素，加热后在空气中冷却具有明显的淬硬倾向，焊接时在焊缝及热影响区易产生硬脆的马氏体组织，这不仅影响焊接接头的力学性能，还会产生很大的内应力，常导致焊缝和热影响区出现冷裂纹。硬化倾向还与下列因素有关：钢中碳、铬含量，构件厚度、刚性及焊件拘束度等。焊接时预热是防止冷裂纹的有效措施，焊件未预热或预热温度太低，工件冷却速度加快都会加重焊缝及热影响区硬化。

（2）工艺要点及焊料选择

 焊接过程中，应保持焊件温度不低于预热温度（包括多层焊时的层间温度）。焊接过程中尽量避免中断，不得已中断时，应***焊件缓慢冷却，重新施焊前仍需预热。

 焊件厚度较大时，可采用短道焊,使被焊的这一段焊缝在较短时间内重复加热，目的是为了使焊缝及热影响区缓慢冷却。

焊缝正面的余高不宜太高。

保持在自由状态下焊接。由于铬钼耐热钢裂纹倾向比较大，故在焊接时应严格遵守焊接程序，ZG40Cr30Ni20合金铸件_抗高温烟气_抗腐蚀_强度高，收缩量大的焊缝先焊，尽量减少拘束度。

ZG40Cr30Ni20

使用温度：1150℃

在高温含硫气体中耐蚀性好，用于气体分离装置、焙烧炉衬板。

 焊后缓冷。焊后缓冷是必须遵守原则，一般是焊后立即用石板布等保温材料覆盖在焊缝及近缝区，覆盖务必严实，确保缓冷。

焊后热处理,防止延迟裂纹，消除应力，改善组织。对于厚壁容器及管道，焊后常进行高温回火。

焊条选择，摘自钢制压力容器焊接规程JB/T 4709－92、工业金属管道施工规范GB 50236－1997

二、典型珠光体耐热钢的显微组织观察

本实验所采用的珠光体耐热钢为2.25Cr-1Mo、12CrMoV（C=0.15%,M=0.6%,Cr=1.2%,Mo=0.3%,V=0.3%）等。

ZG40Cr30Ni20合金铸件_抗高温烟气_抗腐蚀_强度高，显微组织观察是研究材料内部组织最重要的方法，用光学显微镜观察研究任何材料的显微组织，一般要分三个步骤进行：抛光所截取试样的截面，采用适当的腐蚀剂显示显微组织，用显微镜观察和分析试样的显微组织。

（1）12CrMoV插撬+J507或J607焊接2.25Cr-1Mo，堆焊两层过渡区A307盖面层A002N6，对其焊缝组织以及母材、过渡区的显微组织观察图（如下）：

三、珠光体耐热钢焊接工艺分析

由于珠光体耐热钢中含有一定量的Cr、Mo和其它一些合金元素，所以热影响区会产生硬脆的马氏体组织，低温焊接或焊接刚性较大的结构时，易形成冷裂纹。因此在焊接时应采取以下几项工艺措施：

1、预热预热是焊接珠光体耐热钢的重要工艺措施。为了确保焊接质量，不论在定位焊或正式施焊过程中，焊件都应预热并保持为80～150℃用氩弧焊打底和CO2气体保护焊时，可以降低预热温度或不预热。

2、焊后缓冷焊后应立即用石棉布覆盖焊缝及热影响区，使其缓慢冷却。

3、焊后热处理焊后应立即进行高温回火，防止产生延迟裂纹、消除应力和改善组织。ZG40Cr30Ni20合金铸件_抗高温烟气_抗腐蚀_强度高，焊后热处理温度应避免在350～500℃温度区间内进行，因珠光体耐热钢在该温度区间内有强烈的加火脆性现象。

ZG40Cr30Ni20

使用温度：1150℃

在高温含硫气体中耐蚀性好，用于气体分离装置、焙烧炉衬板。

四、珠光体耐热钢焊接再热裂纹的***

4.1　焊缝成形

ZG40Cr30Ni20合金铸件_抗高温烟气_抗腐蚀_强度高，由于焊缝成形影响应力集中的大小，再热裂纹易产生于应力集中的热影响区粗晶区，因而也影响再热裂纹的产生。焊缝与母材过渡不圆滑，焊缝余高过高或存在咬肉、未熔合、未焊透等缺陷，在焊后再热过程中均能诱发再热裂纹。因此焊接过程中应尽可能的控制焊缝成形，对成形不理想或存在缺陷的部位进行修补，以达到降低焊接应力的作用，从而控制再热裂纹的产生。

4.2　组装应力

组装时采用***组对等，都会使得焊缝处存在大的组装应力。焊后再热过程中，容易引发再热裂纹，因此组装珠光体耐热钢时要避免***组装，以减少组装应力。

4.3　预热

为防止再热裂纹的产生，焊前预热是十分***。预热可以降低残余应力，形成对裂纹不敏感的组织等。日本的焊接专家认为，预热可以提高热影响区粗晶区的强度。珠光体耐热钢焊前按要求进行预热，在很大程度上可以防止再热裂纹的产生。

4.4　焊后后热

***，珠光体耐热钢焊后进行150～200℃的后热处理，可以有效地消除焊缝中的扩散氢，从而减少焊缝中残存的空穴，有利于防止再热裂纹的产生。同时焊后后热可以使得焊缝晶界的有害杂质S、P等进行一步弥散，减少因S、P等杂质偏析而导致的再热裂纹。焊后在不太高的温度下进行等温处理，也可以产生类似预热的效果，这样还可以降低焊前的预热温度。

4.5　焊接线能量

焊接线能量对再热裂纹的影响有两个方面。首先大的线能量可以有利于降低拘束应力，ZG40Cr30Ni20合金铸件_抗高温烟气_抗腐蚀_强度高，降低粗晶区的硬度，使得晶内的沉淀增多，减弱焊后加热时析出的强化程度，有利于减少再热裂纹的倾向。但另一方面，大的焊接线能量却使过热区的晶粒更加粗大，晶界结合力更加脆弱，从而增加了再热裂纹的倾向。因此，在焊接珠光体耐热钢时，对焊接线能量的选择，应考虑线能量对晶粒长大的敏感程度，对某些晶粒长大敏感的钢种，焊接时应选较小的线能量，反之，可适当选择较大的焊接线能量。

ZG40Cr30Ni20

使用温度：1150℃

在高温含硫气体中耐蚀性好，用于气体分离装置、焙烧炉衬板。

4.6　晶粒度

焊接热影响区粗晶区的晶粒大小对再热裂纹的敏感性也有影响。晶粒度大，裂纹敏感性大；晶粒度小，晶界所占的面积就大，在其它条件均相同的情况下，晶界所能承受的蠕变变形量相对大，产生再热裂纹的倾向也就相应变小。

焊接材料的选择通常有两种原则：一为“等成分原则”即选用焊接材料在化学成分上与母材相同；二为“等强度原则”即选用的焊接材料在化学成分上与母材成分相近，主要***焊接接头的强度与母材相同。在进行珠光体耐热钢焊接时，一般采用“等强度原则”，甚至在使用条件允许的情况下，可以适当降低焊接接头的强度。***，通过适当降低焊缝金属的强度，提高其塑性变形能力，从而降低焊接接头的应力集中程度，以降低再热裂纹的敏感性。仅仅焊缝表层采用低强度高塑性的焊接材料来盖面也是比较***。

4.8　合金元素的影响

(1)碳　由于碳化物的形成，ZG40Cr30Ni20合金铸件_抗高温烟气_抗腐蚀_强度高，碳在热裂纹中有着重要的作用。在Cr-Mo钢中，当含碳量由0.05%增至0.20%时，裂纹倾向明显增加。在含V量高的钢种中，碳的影响更大。

(2)铬　Cr的影响是两个方面的。当钢中的含Cr量＜1.5%时，随着含Cr量的增加，裂纹倾向增大；当含Cr量＞2.0%时，随含Cr量的增加，裂纹倾向逐渐减小。当然，Cr对再热裂纹的影响在很大程度上还取决于钢种中Mo与V的含量。

(3)钼　Mo能够降低蠕变塑性，增加裂纹。其作用是通过对相变特性的影响及碳化钼的析出而实现的。模拟热循环试样缺口应力试验，当Mo的含量为0.21%时，627℃断裂的时间为1300min，而Mo的含量为0.54%时，断裂时间降为2min，说明Mo含量的增加，提高了钢的再热裂纹的敏感性。

(4)钒　V通常与Cr、Mo等元素同时加入，在同时含有其它元素时，增加V是***有害的。V含量为0.73%，钢材应力—断裂塑性***。当V含量＜0.15%时，随其含量的增加裂纹率明显增大。如V含量由0增至0.08%时，Y型坡口拘束试样的裂纹率由0增至95%。V的影响主要是形成V4C3的析出，使应力松驰率下降。

(5)微量杂质元素　从金属材料主要元素成分含量相同，而再热裂纹倾向相差很大的事实来看，微量杂质元素起着很大的作用。这是因为这些杂质元素在晶界偏析，促使晶界空穴形成，大大降低金属的蠕变性能。如降低断裂应力和断裂塑性。

4.9　重熔焊道

ZG40Cr30Ni20合金铸件_抗高温烟气_抗腐蚀_强度高，在再热裂纹的预防上，焊后利用TIG对焊缝表面进行一次重熔，可以减少焊接接头的残余应力，因而也有利于减少再热裂纹的产生。