耐熱Cr—Mo鋼的焊接

摘要：耐熱Cr-Mo在鍋爐等服役溫度高的條件下大量運(yùn)用，它們具有高溫耐氧化性及耐蝕性，高溫強(qiáng)度，高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱的穩(wěn)定性，常溫及高溫的熱加工性能優(yōu)良，良好的焊接性。被廣泛應(yīng)用于各重要領(lǐng)域，因此其焊接質(zhì)量必須得到保證。

關(guān)鍵詞：耐熱鋼；Cr-Mo鋼；焊接；質(zhì)量控制

1.耐熱鋼

一般軟鋼和低碳鋼就高溫性質(zhì)而言，使用溫度大概在400～450℃為限，在更高的溫度則要加有Si、Cr、Mo、Al或Ni、W、V等可改善高溫性質(zhì)的合金元素的合金鋼。

此種在高溫使用的合金鋼統(tǒng)稱耐熱鋼，使用溫度400℃～1100℃，材質(zhì)包括Cr-Mo系合金鋼，Cr-Ni合金鋼，耐熱超合金等以合金元素為主體的特殊合金，但一般所謂的耐熱用合金鋼是以Cr-Mo鋼為中心的耐熱用合金為主。被廣泛使用于化學(xué)工業(yè)、動(dòng)力能源、原子能工業(yè)等重要領(lǐng)域，因而對(duì)其焊接質(zhì)量控制顯得尤為重要。

2.Cr-Mo鋼的特點(diǎn)

2.1 它們具有高溫耐氧化性及耐蝕性，高溫強(qiáng)度，高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱的穩(wěn)定性，常溫及高溫的熱加工性能優(yōu)良，良好的焊接性。

2.2 Cr-Mo鋼具有自硬性，加熱到相變點(diǎn)以上后，在空氣中放冷有硬化傾向，所以焊接或熱加工溫度查過(guò)800℃以上須要充分退火。

3.Cr-Mo鋼的焊接

3.1 預(yù)熱

（1）Cr-Mo鋼焊接時(shí)，預(yù)熱很重要。增加預(yù)熱溫度的話，會(huì)降低熔合區(qū)附近的硬度，不過(guò)熱影響區(qū)的范圍會(huì)增大。

（2）焊接過(guò)程中層間溫度也要嚴(yán)格控制，層間溫度可以選擇上表的最低值，重要的是開(kāi)始焊接后要連續(xù)焊接到結(jié)束，不要在焊接過(guò)程中中斷。如果中斷焊接，如要立刻進(jìn)行保溫處理，在再次焊接時(shí)，需要再次預(yù)熱到規(guī)定溫度，方才可以焊接。

3.2 焊接方法的選擇

耐熱鋼的焊接方法取決于材料形狀，材料尺寸，防止焊接缺陷，提高焊接效率。焊接方法可以靈活選擇，通常選用氬弧焊（GTAW）和焊條電弧焊（SMAW）。

3.3焊接材料的選擇

（1）選用焊接材料應(yīng)保證焊縫金屬的力學(xué)性能高于或等于母材規(guī)定限值，或符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定的技術(shù)要求；

（2）焊縫金屬中的Cr、Mo含量與母材規(guī)定相當(dāng)或符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定的技術(shù)條件。

（3）除真空包裝外，焊條、焊劑應(yīng)按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)規(guī)定的規(guī)定的規(guī)范進(jìn)行再烘干，經(jīng)烘干之后可以放入保溫箱內(nèi)（100℃～150℃）待用。對(duì)烘干溫度超過(guò)350℃的焊條，烘干次數(shù)不宜超過(guò)3次。

3.4 Cr-Mo鋼的焊接性

Cr-Mo鋼各種類焊接性不同，下面示例低合金鋼的碳當(dāng)量換算公式（用于推斷母材熱影響區(qū)的最高硬度）：

Ceq（碳當(dāng)量）=C+1/6Mn+1/24Si+1/15Ni+1/5Cr+1/4Mo

此式求得的Ceq（碳當(dāng)量）可大致判斷焊接性如下：未滿0.55，低合金鋼，焊接性良好；0.55～1.0，焊接性稍差，要充分注意；1.0以上，自硬性強(qiáng)，要特別注意；2.0以上，近乎高合金鋼，焊接性差。

3.5 坡口形式

（1）坡口的形式、加工的質(zhì)量對(duì)焊縫質(zhì)量影響很大，對(duì)耐熱鋼等還有合金元素的鋼種、服役條件重要的結(jié)構(gòu)影響尤其重要。Cr-Mo鋼的坡口制備宜采用冷加工方法。若采用熱加工方法，對(duì)影響焊接質(zhì)量的表面層，應(yīng)用冷加工方法去除。

（2）坡口表面及附近（以離坡口邊緣的距離計(jì)，焊條電弧焊沒(méi)側(cè)約10mm，埋弧焊、等離子弧焊、氣體保護(hù)焊沒(méi)側(cè)約20mm）應(yīng)將水、繡、油污、積渣和其他有害雜質(zhì)清理干凈。

（3）坡口形式因板厚、焊件、接頭形式、焊接方法等不同而異。大部分取決于各個(gè)工廠的習(xí)慣，各個(gè)工廠的選擇可能不同。

3.6 焊后熱處理

（1）去除應(yīng)力熱處理是為改善焊接區(qū)域的性能，消除焊接殘余應(yīng)力等有害的影響，將焊接區(qū)域或其中部分在金屬相變點(diǎn)以下加熱到足夠高的溫度，并保持一定的時(shí)間，而后均勻冷卻的熱過(guò)程。

（2）熱處理方式最好用電加熱式退火爐，將焊件整體放入去應(yīng)力退火爐；鋼管之類不能在爐內(nèi)退火的可以將電熱線圈包覆于焊接接頭上，或者采取感應(yīng)加熱方法。

（3）退火后一定要測(cè)定硬度，焊接接頭及熱影響區(qū)的硬度最好在維氏硬度250以下，在HV350以上時(shí)，要再進(jìn)行退火處理，或不使用。壁厚9mm以上的耐熱Cr-Mo鋼管若焊后不進(jìn)行退火熱處理，而且硬度達(dá)到HV 400時(shí)，在長(zhǎng)時(shí)間使用中會(huì)發(fā)生破裂，所以一定嚴(yán)格執(zhí)行制度。

4.檢驗(yàn)

（1）耐熱Cr-Mo合金鋼在焊接前，需要對(duì)焊件和焊材進(jìn)行光譜檢驗(yàn)，以確認(rèn)材質(zhì)正確。焊完以后需要對(duì)焊縫進(jìn)行光譜檢驗(yàn)。

（2）對(duì)有延遲裂紋傾向的Cr-Mo耐熱合金鋼焊接接頭應(yīng)當(dāng)在焊接完成后24小時(shí)后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

（3）對(duì)有再熱裂紋傾向的Cr-Mo耐熱合金鋼焊接接頭應(yīng)當(dāng)在最終熱處理后進(jìn)行表面無(wú)損檢測(cè)復(fù)驗(yàn)。

5.結(jié)論

耐熱Cr-Mo鋼焊接只要做好預(yù)防工作，是可以有效預(yù)防缺陷產(chǎn)生的。在實(shí)際應(yīng)用中我廠對(duì)鍋爐用耐熱Cr-Mo鋼焊接質(zhì)量良好，沒(méi)有裂紋等嚴(yán)重缺陷發(fā)生的情況，取得了良好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]不銹鋼、耐熱鋼焊接技術(shù) 作者：不詳 出版社：不詳

[2]NB/T47015-2011 壓力容器焊接規(guī)程 [北京]：新華社出版發(fā)行，2011.

作者簡(jiǎn)介：孫以松（1985.7-），江蘇泗陽(yáng)人，本科，助理工程師，焊接工藝員，主要從事鍋爐和壓力容器焊接工藝工作。