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异种钢的焊接(3)
双击自动滚屏 发布者:chinaweld 发布时间:6/14/2006 阅读:17470

 

 

         

 

( 三 )

 

 

4.4 奥氏体钢与珠光体钢的焊接

异种奥氏体钢焊接要点是如何避免在焊缝和热影响区中产生裂纹。残余应力的存在易产生焊接热应力裂纹和应力腐蚀开裂。可以采用多种工艺措施(焊前预热、选择最佳工艺参数等)减少焊接裂纹的数量和尺寸,采取冶金措施具有较好的效果。

奥氏体钢与珠光体钢接头在焊接过程中,特别是接头处于热处理及高温运行过程中,存在碳的扩散迁移,在低铬钢中产生脱碳层,而在相邻的高铬钢一侧产生增碳层。在高温下长时间加热时,脱碳层母材由于碳元素的减少,珠光体组织将变成铁素体组织而软体,同时保全脱碳层处的晶粒长大,沿熔合区生成一层晶粒的结晶层。增碳层中的碳除溶入母材以外,剩余的碳元素则以铬的碳化物形态析出而使组织软化。

焊缝金属中含铬量从0.6%增加到5%时,对低碳钢母材脱碳层宽度的影响最为显著,而进一步提高含铬量,则影响减小。当焊缝金属中含镍量提高到25%时,脱碳层宽度显著减小,同时也减小了焊缝金属中增碳层的宽度。珠光体母材中含有一定数量的碳化物形成元素(如CrTiWVNb等),能显著减弱碳的扩散迁移。如果碳的迁移量过大,采用轻微侵蚀就能显示出来。在显微镜下,碳钢热影响区存在白亮低碳带,而在不锈钢焊缝金属中存在暗色高碳区。

产生热应力是影响接头强度和产生热疲劳的重要原因。奥氏体钢线膨胀系数比珠光体钢大30%50%,热导率却只有珠光体钢的1/3。两种材质的接头,在焊后冷却、热处理以及使用中,都会在熔合区产生热应力。热应力是影响接头强度和产生热疲劳的重要原因。

奥氏体钢与珠光体钢异种接头在周期性加热和冷却条件下工作时承受严重的热交变应力,结果沿珠光体钢一侧熔合区产生热疲劳裂纹,并沿着弱化了的脱碳层扩展,导致接头过早断裂。

1)奥氏体钢与珠光体钢焊接材料的选用

奥氏体钢与珠光体钢焊接一般遵循如下原则选择焊接材料。

      能克服珠光体钢对焊缝金属稀释作用带来的不利影响。

      抑制碳化物形成元素的不利影响,保证接头使用性能,包括软科学性能和综合性能。

      焊接接头区不产生冷、热裂纹。

      良好工艺性能和较高的生产效率,尽可能降低成本。

根据焊接接头的预期使用条件,在考虑稀释对焊缝金属成分的影响后,选用合适的填充金属。中温作业,即使用温度低于427时,一般不采用奥氏体不锈钢填充金属,而用Ni-Cr-Fe填充金属。多道焊时,根据各焊道稀释的变化,可采用多种填充金属。Q235钢与奥氏体不锈钢焊接的焊接材料见表11。奥氏体钢与珠光体钢气体保护焊焊接材料的选择见表12

11  Q235钢与奥氏体不锈钢焊接的焊接材料

被焊钢号

焊接方法

焊接材料

焊丝或焊条型号

焊剂或焊条牌号

Q235+1Cr18Ni9

手工电弧焊

E1-23-13-16(E309-16),E1-23-13-15(E309-15)

A302,A307

Q235+1Cr18Ni9Ti

手工电弧焊

E0-19-10Nb(E347-16),E0-19-10Nb-15(E347-15)

E1-23-13-16(E309-16),E1-23-13-15(E309-15)

A132,A137

A302,A307

Q235+1Cr18Ni9

埋弧自动焊

H1Cr25Ni13H1Cr20Ni10Mn6

陶质焊剂

Q235+1Cr17Ni13Mo12Ti

埋弧自动焊

H1Cr25Ni13

烧结焊剂

Q235+1Cr16Ni13Mo12Nb

埋弧自动焊

H1Cr20Ni10Mo

烧结焊剂

Q235+1Cr18Ni9

MIG

H1Cr20Ni10Mn6

Q235+1Cr25Ni13Ti

TIG

H1Cr20Ni17Mn6Si2

括号内为GB/T 983-1995 型号。

12  奥氏体钢与珠光体钢气体保护焊焊接材料的选择

母材组合

焊接方法

焊接材料的选择

热处理工艺

保护气体

焊丝

预热

回火

+

+

TIG

MIG

Ar

H0Cr26Ni21,H1Cr25Ni20

H0Cr19Ni12Mo2,H00Cr19Ni12Mo2

不预热

不回火

+

+ⅩⅢ

H00Cr19Ni12Mo2ERNiCrFe-5

ERNiCrMo-6

+Ⅹ(Ⅺ)

+Ⅻ(ⅩⅢ 

H0Cr26Ni21,H1Cr25Ni20

H0Cr19Ni12Mo2H00Cr19Ni12Mo2

+Ⅹ(Ⅺ)

+Ⅻ(ⅩⅢ

H0Cr19Ni12Mo2

H00Cr19Ni12Mo2

+Ⅹ(Ⅺ)

+Ⅻ(ⅩⅢ

+Ⅹ Ⅳ

ERNiCrFe-5

ERNiCrMo-6

不预热或150200

不回火或680710

+Ⅹ(Ⅺ)

+Ⅻ(ⅩⅢ

H0Cr24Ni13,H0Cr24Ni13

H00Cr19Ni12Mo2,ERNiCrFe-5

ERNiCrMo-6

+Ⅹ(Ⅺ)

+Ⅻ(ⅩⅢ  

H0Cr24Ni13,H0Cr24Ni13

H00Cr19Ni12Mo2,ERNiCrFe-5

ERNiCrMo-6

不预热或150200

不回火或730770

采用不锈钢填充金属时,为使珠光体侧焊缝金属中产生奥氏体加铁素体组织,并减小熔合区,焊缝塑性降低,可在珠光体钢坡口面先用含镍量高的奥氏体焊条堆焊,然后加工,再用含镍量低的奥氏体焊条焊接接头,以提高焊缝金属抗热裂性能,降低焊接成本及改善焊接工艺性。

用于371以上条件的珠光体钢与奥氏体钢异种接头,通常采用镍合金作填充金属。这类填充金属用于在温度周期变化中工作的过渡接头有下列优点:能容许多种母材稀释而不产生对裂纹敏感的组织;对碳的溶解度低,可减少碳从低合金钢迁移到焊缝内部。当选用的镍合金填充金属(如ERNuCr-3)的线膨胀系数接近低合金钢(如2.25Cr-1Mo)母材时,焊缝界面处产生的应力比用奥氏体不锈钢填充金属时小得多,同时界面处的金属具有足够的抗氧化能力和高的蠕变断裂强度,可以保证使用中适宜的接头等强性。

2)焊接工艺及焊后热处理

焊接珠光体钢与奥氏体钢异种接头时,为了降低熔合比,减少焊缝金属被稀释,应采用大坡口、小电流、快速、多层焊等工艺。由于线膨胀系数不同,借助适当的系统设计和接头布置可改变应力分布,长焊缝应分段跳焊。

异种奥氏体钢焊接接头热处理工艺的选择取决于钢材的牌号、构件的形状和工作条件。不需要消除焊接应力和在中等温度下工作的一般耐热钢焊接时,可以不进行焊后热处理。对于制造要求或使用条件中规定要消除焊接应力的构件,则在800850℃下做稳定化处理就足够了。对于在高温下工作的构件来说,焊接构件最好在11001150℃下做奥氏体化处理。但如果要求抗晶间腐蚀时,奥氏体化处理温度就不要超过1050。如果焊接接头中使用了弥散强化的奥氏体钢,则焊后必须进行热处理来恢复近缝区的性能,此时,热处理工艺的选择,通常按弥散强化钢的要求进行。奥氏体钢与珠光体钢的焊条、预热及焊后热处理见表13

13  奥氏体钢与珠光体钢的焊条、预热及焊后热处理

母材

组合

   

焊前

预热

/

焊后

回火

/

     

   

牌号

+

E2-26-21-16(E310-16)

E2-26-21-15(E310-15)

A402

A407

不预热

不回火

不耐晶间腐蚀,工作温度不超过350

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

不耐晶间腐蚀,工作温度不超过450℃℃

E0-18-12Mo2-16(E316-16)

A202

  用来覆盖E1-16-25Mo6N-15焊缝,可耐晶间腐蚀

+

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

不耐晶间腐蚀,工作温度不超过350

E0-18-12Mo2Nb-16(E318-16)

A212

  用来覆盖A502焊缝,可耐晶间腐蚀

+Ⅹ Ⅲ

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

不得在含硫气体保工作,工作温度不超过450

AWS ENiCrFe-1

Ni307

  用来覆盖A507焊缝,可耐晶间腐蚀

+Ⅹ Ⅳ

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

不耐晶间腐蚀,工作温度不超过350

+

E2-26-21-16(E310-16)

E2-26-21-15(E310-15)

A402

A407

  不耐晶间腐蚀,工作温度不超过350

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

  不耐晶间腐蚀,工作温度不超过450

+

E0-18-12Mo2-16(E316-16)

E0-18-12Mo2Nb-16(E318-16)

A202

A212

  A402,A407,A502,A507覆盖的焊缝表面可以在腐蚀性介质中工作

+Ⅹ Ⅲ

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

工作温度不超过450

AWS ENiCrFe-1

Ni307

  在淬火珠光休钢坡口上堆焊过渡层

+Ⅹ Ⅳ

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

  不耐晶间腐蚀,工作温度不超过300

+

  不耐晶间腐蚀,工作温度不超过500

+

E0-18-12Mo2-16(E316-16)

A202

  覆盖A502,A507焊缝,可耐晶间腐蚀

+Ⅹ Ⅲ

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

  不耐晶间腐蚀,工作温度不超过500

+Ⅹ Ⅳ

  不耐晶间腐蚀,工作温度不超过300

+

200

300

  不耐晶间腐蚀,工作温度不超过450

+

AWS ENiCrFe-1

Ni307

  在淬火珠光体钢坡口上堆焊过渡层

+Ⅹ Ⅲ

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

200

300

不回火

  不耐晶间腐蚀,工作温度不超过450

AWS ENiCrFe-1

Ni307

  在淬火珠光体钢坡口上堆焊过渡层

+Ⅹ Ⅳ

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

  不耐晶间腐蚀,工作温度不超过300

AWS ENiCrFe-1

Ni307

不回火或720

750

  在淬火珠光体钢坡口上堆焊过渡层

+

E1-23-13-16(E309-16)

E1-23-13-15(E309-15)

A302

A307

不预热或200

300

不回火

  工作温度不超过400,含碳量小于0.3%者,焊前可不预热

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

  工作温度不超过450,含碳量小于0.3%者,焊前可不预热

+

AWS ENiCrFe-1

Ni307

用于珠光体钢坡口上堆焊过渡层,工作温度不超过500

E0-18-12Mo2Nb-16(E318-16)

A212

不预热

  如要求A502,A507,A302,A307的焊缝耐腐蚀,用A212焊一道盖面焊道

+Ⅹ Ⅲ

E1-23-13-16(E309-16)

E1-23-13-15(E309-15)

A302

A307

不预热或200

300

不回火

  不耐硫腐蚀,工作温度不超过450

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

  不耐硫腐蚀,工作温度不超过500

AWS ENiCrFe-1

Ni307

  工作温度不超过550,在珠光体钢坡口上的过渡层

+Ⅹ Ⅳ

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

不耐晶间腐蚀,工作温度不超过350

+

+

E1-23-13-16(E309-16)

E1-23-13-15(E309-15)

A302

A307

  不耐晶间腐蚀,工作温度不超过520,含碳量小于0.3%可不预热

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

  不耐晶间腐蚀,工作温度不超过550,含碳量小于0.3%可不预热

AWS ENiCrFe-1

Ni307

工作温度不超过570,用来堆焊珠光体钢坡口上的过渡层

E0-18-12Mo2Nb-16(E318-16)

A212

不预热

  用来在A302,A307.A502.A507焊缝上堆焊覆面层,可耐晶间腐蚀

+Ⅹ Ⅲ

E1-23-13-16(E309-16)

E1-23-13-15(E309-15)

A302

A307

不预热或200

300

不回火

  不耐晶间腐蚀,工作温度不超过520,含碳量小于0.3%可不预热

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

工作温度不超过550

AWS ENiCrFe-1

Ni307

工作温度不超过570,用来堆焊珠光体钢坡口上的过渡层

+Ⅹ Ⅳ

E1-16-25Mo6N-16(E16-25MoN-16)

E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)

A502

A507

  不耐晶间腐蚀,工作温度不超过300

      括号内为GB/T 983-1995 型号。

 

如果被焊异种钢中有淬硬倾向大的钢,就应进行适当的预热。淬硬倾向大的珠光体钢与奥氏体钢异种接头还需焊后热处理,以防出现淬硬组织,降低焊接残余应力和防止出现冷裂纹。由于上述异种钢接头在熔合区产生脆化和扩散层,尤其在焊接大厚度刚性构件时,焊件在回火处理或以后使用的过程中可能出现熔合区脆断。为此,可用高镍焊条先在珠光体钢坡口面堆焊,然后再焊接。由于珠光体钢与奥氏体钢线膨胀系数不同,焊后在接头处产生很大的残余应力,可借助适当的系统设计和接头布置减小作用于接头的外载荷,需要时可以增加过渡层。

(1)       奥氏体钢与珠光体钢焊接接头组织性能

奥氏体钢与珠光体钢焊接接头分为焊缝区、熔合区和热影响区三个主要特征区。采用奥氏体钢焊条时,焊缝组织为奥氏体+少量的骨架状铁素体。熔合区为针状组织和不易被腐蚀出来的“白亮”带;靠近熔合区为具有粗大组织特征的热影响区。显微硬度测试表明,熔合区为一个高硬度区。

奥氏体钢与珠光体钢焊缝金属的稀释程度受焊接方法、接头形式、焊接工艺参数(尤其是焊接电流、焊接速度)、预热温度、焊工操作技术等因素影响。由于稀释、电弧对流和机械搅拌等作用,焊缝金属是奥氏体钢焊条(或焊丝)与珠光体母材的均匀混合区。不同的坡口形式和焊接工艺,母材对填充金属的稀释程度也不一样。

焊缝金属的化学成分可以根据填充金属、母材成分和熔合比按式(1)和式(2)计算。焊缝组织可根据舍夫勒焊缝组织图预测。实际上,焊缝中间部位与焊缝边缘的化学成分有很大的差别。熔池边缘靠近固态母材处,液态金属的温度较低、流动性差,液态停留时间较短,受到机械搅拌作用比较弱,是一个滞流层。该处熔化的母材与填充金属不能充分地混合,而且越靠近熔合区,母材成分所占的比例越大。

奥氏体钢与珠光体钢焊缝中CrNi元素向熔化的母材中扩散,以及母材中碳元素由于受Cr的亲和作用向焊缝中扩散,最终形成一个合金元素浓度梯度。20号钢与Cr25-Ni20A402)熔合区附近合金元素的成分分布如图10所示。由图可见,因焊缝中的CrNi含量较高,达到了Schaffler焊缝组织图中单相奥氏体要求的含量,形成奥氏体组织。熔合过渡区中的CrNi含量不足以形成单相奥氏体,快速冷却时可能形成脆性马氏体组织。

Ce5Mo钢与Cr25-Ni13(A302)熔合区附近合金元素的成分分布如图11所示。这种合金元素浓度的变化必然引起组织变化,形成一个称为熔合区的过渡区。该过渡区虽然很窄,但对焊接接头的力学性能有重要的影响。

如图12所示是奥氏体焊缝与低碳钢焊接熔合区两侧在焊态及经过高温加热处理后CCr元素的电子探针分子结果。显然,经过600℃×100h高温加热处理后,在焊接熔合区靠近焊缝金属一侧的碳含量显著增加,使熔合区附近的组织性能发生明显变化,尤其是冲击韧性降低。

Cr是强碳化物形成元素,碳原子沿着激活能较低的晶粒边界由焊缝扩散迁移到熔合区后,与C元素形成稳定的碳化物Cr23C6。由于熔合区中碳化物溶解和随后向焊缝深处扩散进行得较慢,从而形成明显的脱碳层。提高焊缝中的铬含量或铁素体化元素的含量将促使脱碳层的宽度增加。Ni是奥氏体化元素,会增大碳的活度系数。降低碳化物的化学稳定性,并削弱碳化物形成元素对碳的结合能力。熔合过渡区的宽度主要受焊接工艺和填充金属中化学成分的影响,如采用大电流和高Ni含量的焊条能够减小熔合区的宽度,特别是马氏体层的宽度。

(2)       奥氏体钢与珠光体钢的焊接实例——Q235钢与1Cr18Ni9奥氏体钢的焊接Q235+1Cr18Ni9奥氏体钢对接焊的接头形式一般开V形坡口如图13所示。两种母材熔合比均为20%,母材总熔合比为40%Q235+1Cr18Ni9焊接焊缝Schaffler组织图如图14所示。Q235钢、1Cr18Ni9钢及几种奥氏体焊条的铬、镍含量见表14

 

14  Q235钢、1Cr18Ni9钢及奥氏体焊条的铬、镍含量

材 料

       

Creq/%

Nieq/%

组织图上符号

C

Mn

Si

Cr

Ni

1Cr18Ni9

0.07

1.36

0.66

17.8

8.65

18.79

11.56

a

Q235

0.18

0.44

0.35

0.53

5.62

b

A102

0.068

1.22

0.46

19.2

8.50

19.89

11.15

C

A307

0.11

1.32

0.48

24.8

12.8

25.52

16.76

d

A407

0.18

1.40

0.54

26.2

18.8

27.01

24.9

e

 

成分点a1Cr18Ni9钢,b点为Q235低碳钢,作a-b连线,取a-b连线中点f作为中点,然后将f-c线按熔合比找出30%40%的线段g-h,此线段正处于A+M组织区,由此可以看出,Q235+1Cr18Ni9焊接时,不能采用A102焊条(Cr18-Ni8)进行焊接。

采用A307焊条(Cr25-Ni13)时,为d点,在f-d线上的熔合比30%40%i-j,此线段为A+5%F组织,此种焊缝为奥氏体+铁素体双相组织,抗裂性较好,是常采用的一种焊缝合金成分。

采用A407高铬镍焊条(Cr25-Ni20)时,为f-e连线,此线上的30%40%熔合比线段为k-l,是纯奥氏体区,这种奥氏体焊缝易产生裂纹,抗裂性并不好,在异种钢焊接中很少采用。

Q235钢与几种奥氏体不锈钢焊接的,焊接方法及焊接材料见表15

15  Q235钢与奥氏体不锈钢焊接的焊接方法及焊接材料

异种金属名称

焊接方法

焊接材料

焊丝或焊条型号

焊剂或焊条牌号

Q235+1Cr18Ni9

手工电弧焊

E1-23-13-16(E309-16)

E1-23-13-15(E309-15)

A302

A307

Q235+1Cr18Ni9Ti

手工电弧焊

E0-19-10Nb-16(E347-16)

E0-19-10Nb-15(E347-15)

E1-23-13-16(E309-16)

E1-23-13-15(E309-15)

A132

A137

A302

A307

Q235+1Cr18Ni9

埋弧自动焊

H1Cr25Ni23H1Cr20Ni10MnMo6

陶质焊剂

Q235+1Cr17Ni13Mo12Ti

埋弧自动焊

H1Cr25Ni13

烧结焊剂

Q235+1Cr16Ni13Mo12Nb

埋弧自动焊

H1Cr20Ni10Mo

烧结焊剂

Q235+1Cr18Ni9

MIG

H1Cr20Ni10Mn6

Q235+Cr25Ni13Ti

TIG

H1Cr20Ni17Mn6S12

括号内为GB/T 983-1995 型号。

 

4.5奥氏体钢与铁素体钢的焊接

1)奥氏体钢与铁素体钢的熔焊工艺

焊接铁素体钢与奥氏体钢接头时,既可采用高铬焊条,也可采用铬镍奥氏体焊条,无论是采用哪一种焊条,焊缝金属多相组织类型基本相同。当焊缝金属具有奥氏体-铁素体双相组织时,抗热裂性好,常温下塑性很高。所以,对于500以下工作的高铬钢与奥氏体钢异种焊接接头,要选用奥氏体焊条或奥氏体-铁素体焊条,这样可以降低焊前预热温度。当使用温度高于500时,则选用高铬焊条更佳。采用焊前预热可防止产生冷裂纹;采取焊后热处理可降低残余应力,使焊接接头组织均匀化,提高塑性和耐蚀性。奥氏体钢与铁素体钢气体保护焊时焊接材料、预热温度及焊后热处理见表16。焊接奥氏体钢与铁素体钢异种接头时选用的焊条、预热温度及回火温度选择见表17

16  奥氏体钢与铁素体钢气体保护焊的焊接材料、预热及焊后热处理

母材组合

焊接

方法

焊接材料

热处理工艺/

保护气体

焊丝

预热

回火

+()

TIG

MIG

Ar

H0Cr24Ni13,H1Cr24Ni13

不预热或150200

720760

+ (ⅩⅢ)

H0Cr19Ni12Mo2,H00Cr19Ni12Mo2

H0Cr20Ni10Nb,H00Cr18Ni12Mo2

不预热或150250

不回火或720760

+Ⅹ Ⅳ

H0Cr21Ni10

200250

750800

+()

H0Cr20Ni10

不预热

720750

+

(Ⅹ Ⅲ)

H0Cr19Ni12Mo2,H00Cr19Ni12Mo2

H0Cr24Ni13,H1Cr24Ni13

ERNiCrFe-5,ERNiCeMo-6

不预热

不回火

H0Cr20Ni10Nb

不预热

不回火或720800

+Ⅹ Ⅳ

H0Cr21Ni10

不预热

720760

+()

H0Cr24Ni13,H1Cr24Ni13

150200

750800

+

(Ⅹ Ⅲ)

H0Cr19Ni12Mo2,H00Cr19Ni12Mo2

150200

不回火或720760

H0Cr24Ni13,H1Cr24Ni13

150200

720760

H0Cr20Ni10Nb

150200

750800

ERNiCrFe-5,ERNiCrMo-6

150200

不回火

+Ⅹ Ⅳ

H0Cr21Ni10

200250

750800

17  奥氏体钢与铁素体钢的焊条、预热温度和回火温度选择

母材组合

  

热处理工艺/

    

型号

牌号

预热

回火

+

E1-23-13-16(E309-16)

E1-23-13-15(E309-15)

A302

A307

不预热或150250

720760

  在无液态侵蚀介质中工作,焊缝不耐晶间腐蚀,在无硫气氛中工作温度可达650

+

E0-18-12-Mo2-16(E316-16)

A202

150250

不回火

  侵蚀性介质中的工作温≤350

E018-12-Mo2Nb-15(E318-15)

A217

E018-12-Mo2V-15(E318V-15)

A237

720760

  在无液态侵蚀介质中工作,焊缝不耐晶间腐蚀,在无硫气氛中工作温度可达650

+Ⅹ Ⅲ

E1-16-25Mo6-15

E16-25MoN-15

A507

不预热或150250

720760

  Ni35%而不含Nb的钢,不能在液态侵蚀性介质中工作,工作温度可达540

E0-19-10Nb-15(E347-15)

A137

  Ni16%的钢,可在液态侵蚀介质中工作,焊后焊缝不耐晶间腐蚀,工作温度可达540

+Ⅹ Ⅳ

A122

250300

750780

  在液态侵蚀性介质中的工作温度可达300,回火后快速冷却的焊缝耐晶间腐蚀

+

A122

不预热

720750

  回火后快速冷却焊缝耐晶间腐蚀,但不耐冲击载荷

+

E0-18-12-Mo2-16(E316-16)

A202

不回火

  回火后快速冷却焊缝耐晶间腐蚀,但不耐冲击载荷

+

E1-23-13-16(E309-16)

E1-23-13-15(E309-15)

A302

A307

  无液态侵蚀性介质,焊缝不耐晶间腐蚀,在无硫气氛中工作温度可达1000

+Ⅹ Ⅲ

E1-16-25Mo6N-15E16-25MoN-15

A507

不回火

  Ni35%而不含Nb的钢,不能在液态侵蚀性介质工作,不耐冲击载荷

E0-19-10Nb-15(E347-15)

A137

不回火或720780

  Ni<16%的钢,可在侵蚀性介质中工作,焊后焊缝耐晶间腐蚀,但不耐冲击载荷

+Ⅹ Ⅳ

A122

720760

  在液态侵蚀性介质中的工作温度可达300,回火后速冷,焊缝耐晶间腐蚀,不能承受冲击载荷

+

E1-23-13-16(E309-16)

E1-23-13-15(E309-15)

A302

A307

150250

750780

  不能在液态侵蚀性介质中工作,焊缝不耐晶间腐蚀,工作温度可达580

+

E0-18-12-Mo2-16(E316-16)

A202

不回火

  在液态侵蚀性介质中的工作温度可达360,焊后状态焊缝耐晶间腐蚀

E0-18-12-Mo2Nb-15

(E318-15)

A217

E0-18-12-Mo2V-15

(E318V-15)

A237

720760

+

E1-23-13-16(E309-16)

E1-23-13-15(E309-15)

A302

A307

150250

720760

  不能在液态侵蚀介质中工作,不耐晶间腐蚀,在无硫气氛中工作温度可达650

+Ⅹ Ⅲ

E1-16-25Mo6N-15

E16-25MoN-15

A507

  Ni>35%而不含Nb的钢,不能在液态侵蚀性介质中工作,工作温度可达580

E0-19-10Nb-15(E347-15)

A137

750800

  Ni<16%的钢,可在侵蚀性介质中工作,焊后状态焊缝耐晶间腐蚀

+Ⅹ Ⅳ

A122

250300

750800

  在液态侵蚀性介质中的工作温度可达300,回火后快速冷却焊缝耐晶间腐蚀

     括号内为GB/T 983-1995型号。

 

2)异种奥氏体钢的电阻焊工艺

对奥氏体钢与铁素体钢进行熔焊时,在焊缝金属中会产生很大的不均匀性(化学成分、金相组织、力学性能)和较大的残余变形。采用压焊方法可以防止或大大减小异种钢焊接接头的各种不均匀性及变形。因此,许多熔焊无法实现的异种钢接头,可用压焊进行焊接。常见异种奥氏体钢点焊的工艺参数和点焊接头的力学性能见表18和表19。常见异种奥氏体钢缝焊的工艺参数和缝焊接头的力学性能见表20和表21

18  常见异种奥氏体钢点焊的工艺参数

被焊钢号

厚度/mm

焊前状态

及清理

电极直径

/mm

工艺参数

熔核直径

/mm

电流I

/A

时间

t/s

压力ρ

/N·点1

1Cr18Ni9Ti+

1Cr13

1.2+1.2

  1Cr13回火,1Cr18Ni9Ti

淬火,抛光

5.06.0

60006500

0.240.28

10004500

5.0

1.5+1.5

6.07.0

65006800

0.280.32

50005500

5.5

Cr17Ni2+

1Cr11Ni2WMoV

2.5+2.0

油淬,回火

5.07.0

85009500

0.320.38

8000

4.5

1Cr18Ni9Ti+

Cr17Ni2

1.5+2.0

Cr17Ni2油淬,回火,1Cr18Ni9Ti淬火

4.04.5

65007000

0.300.38

5800

4.0

1.5+3.5

5.07.0

92009700

0.320.38

7300

4.5

1Cr11Ni2W2MoVA+Cr17Ni2

2.0+2.5

淬火,回火

4.05.5

86009000

0.320.38

80009000

4.05.5

1Cr18Ni9Ti+

21-11-2.5

铸造不锈钢

1.0+1.0

正火

4.05.0

6400

0.140.22

4900

4.0

1.0+1.0

7100

0.120.22

6000

4.3

19  异种奥氏体钢点焊接头的力学性能

被焊钢号

厚度/mm

焊前状态

焊后处理

熔核直径

/mm

温度

/

剪切强度

/MPa

抗接强度

/MPa

Cr17Ni2

+1Cr18Ni9Ti

1.5+1.0

Cr17Ni2

油淬回火

iCr18Ni9Ti

淬火

未处理

4.0

20

518565

549

1.5+1.0

未处理

4.4

20

592645

621

1Cr17Ni2W2MoVA+Cr17Ni2

2.0+2.5

油淬,回火

未处理

4.85.2

20

586968

763

245392

283

注:括号中的数据为试验平均值。

20  常见异种奥氏体钢缝焊的工艺参数

被焊钢号

厚度/mm

焊前状态

滚轮宽度/mm

工艺参数

熔核直径/mm

I/A

t/s

步距

/mm

焊速υ/m.min-1

总压力ρ/N

1Cr18Ni9Ti+Cr17Ni2

1.5+1.0

Cr17Ni2淬火回火,1Cr18Ni9Ti淬火

6.5+0.5

7.5+

0.5

75008500

0.16

0.30.4

75008000

5.0

1Cr18Ni9Ti+1Cr19Ni11Si4AlTi

0.4+0.3

冷作硬化,

机械抛光

6.0

6.0

脉冲

电流

0.04

1.5

310

3500

4.24.3

0.4+0.4

0.04

310

35004000

3.34.0

0.8+0.3

0.06

310

35004000

4.45.0

0.8+0.4

0.06

35004000

4.45.0

0.8+0.8

0.06

35004000

3.84.6

0.8+1.2

0.06

5300

4.04.1

1Cr18Ni9Ti+21-11-2.5

铸造不锈钢

1.0+1.5

正火

4.05.0

5.06.0

7000

0.16

6200

4.6

1.0+2.0

4.05.0

4.06.0

70007200

0.14

6200

4.4

21  异种奥氏体钢缝焊接头的力学性能

被焊钢号

厚度/mm

焊前状态

焊后处理

抗拉强度/MPa

试验温度/

1Cr19Ni11SiAlTi+1Cr18Ni9Ti

0.4+0.4

冷作硬化淬火

未处理

583628(607)

20

0.4+0.4

437628(451)

500

0.8+0.6

664680(673)

20

3)异种奥氏体钢的摩擦焊

生产中常采用摩擦焊对异种奥氏体钢进行焊接,异种奥氏体钢摩擦焊的工艺参数见表22。异种奥氏体钢摩擦焊接头的力学性能见表23

22  异种奥氏体钢摩擦焊的工艺参数

被焊钢号

焊接压力/MPa

顶锻量/mm

加热时间

/s

转速

/r.min-1

工件直径

/mm

用于顶锻的伸出长度/mm

加热

顶锻

加热

总计

3Cr19Ni9MoNbTi+40Cr

60

210

2.3

9

1000

20

2

Cr18Ni9Ti+20

60

210

3.2

9

1000

25

2

1Cr18Ni9Ti+45

60

210

3.5

9

1000

25

2.5

1Cr18Ni9Ti+40Cr

60

210

4

9

1000

25

33.5

1Cr18Ni9Ti+2Cr13

60

210

4

9

1000

20

33.5

1Cr18Ni9Ti+1Cr17Ni2

60

210

4

9

1000

20

3

1Cr18Ni9Ti+12CrMoV

60

210

6

9

5

1000

2025

6

1Cr17Ni2+1Cr18Ni12Mo2Ti

60

210

4

9

1000

20

23

23  异种奥氏体钢摩擦焊接头的力学性能

被焊钢号

抗拉强度/MPa

冲击功/J

冷弯角/(°)

弯曲试件的断裂位置

3Cr19Ni9MoNbTi+40Cr

608637

29.434.3

180

不断

1Cr18Ni9Ti+20

372480

180

不断

1Cr18Ni9Ti+40Cr

608

45

焊缝

1Cr18Ni9Ti+2Cr13

608

180

不断

1Cr18Ni9Ti+1Cr17Ni2

598

90

1Cr17Ni2影响区

1Cr18Ni9Ti+12CrMoV

180

不断

1Cr17Ni2+1Cr18Ni12Mo2Ti

598

4560

1Cr17Ni2影响区

 

 
 
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