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用，它們具有高溫耐氧化性及耐蝕性，高溫強度，高溫長時間加熱的穩定性，常溫及高溫的熱加工性能優良，良好的焊接性。被廣泛應用于各重要領域，因此其焊接質量必須得到保證。

關鍵詞：耐熱鋼；Cr-Mo鋼；焊接；質量控制

1.耐熱鋼

一般軟鋼和低碳鋼就高溫性質而言，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等可改善高溫性質的合金元素的合金鋼。

此種在高溫使用的合金鋼統稱耐熱鋼，使用溫度400℃～1100℃，材質包括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。被廣泛使用于化學工業、動力能源、原子能工業等重要領域，因而對其焊接質量控制顯得尤為重要。

2.Cr-Mo鋼的特點

2.1 它們具有高溫耐氧化性及耐蝕性，高溫強度，高溫長時間加熱的穩定性，常溫及高溫的熱加工性能優良，良好的焊接性。

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

3.Cr-Mo鋼的焊接

3.1 預熱

（1）Cr-Mo鋼焊接時，預熱很重要。增加預熱溫度的話，會降低熔合區附近的硬度，不過熱影響區的范圍會增大。

（2）焊接過程中層間溫度也要嚴格控制，層間溫度可以選擇上表的最低值，重要的是開始焊接后要連續焊接到結束，不要在焊接過程中中斷。如果中斷焊接，如要立刻進行保溫處理，在再次焊接時，需要再次預熱到規定溫度，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）選用焊接材料應保證焊縫金屬的力學性能高于或等于母材規定限值，或符合設計文件規定的技術要求；

（2）焊縫金屬中的Cr、Mo含量與母材規定相當或符合設計文件規定的技術條件。

（3）除真空包裝外，焊條、焊劑應按產品說明書規定的規定的規范進行再烘干，經烘干之后可以放入保溫箱內（100℃～150℃）待用。對烘干溫度超過350℃的焊條，烘干次數不宜超過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量換算公式（用于推斷母材熱影響區的最高硬度）：

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

此式求得的Ceq（碳當量）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，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、加工的質量對焊縫質量影響很大，對耐熱鋼等還有合金元素的鋼種、服役條件重要的結構影響尤其重要。Cr-Mo鋼的坡口制備宜采用冷加工方法。若采用熱加工方法，對影響焊接質量的表面層，應用冷加工方法去除。

（2）坡口表面及附近（以離坡口邊緣的距離計，焊條電弧焊沒側約10mm，埋弧焊、等離子弧焊、氣體保護焊沒側約20mm）應將水、繡、油污、積渣和其他有害雜質清理干凈。

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

3.6 焊后熱處理

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

（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力退火爐；鋼管之類不能在爐內退火的可以將電熱線圈包覆于焊接接頭上，或者采取感應加熱方法。

（3）退火后一定要測定硬度，焊接接頭及熱影響區的硬度最好在維氏硬度250以下，在HV350以上時，要再進行退火處理，或不使用。壁厚9mm以上的耐熱Cr-Mo鋼管若焊后不進行退火熱處理，而且硬度達到HV 400時，在長時間使用中會發生破裂，所以一定嚴格執行制度。

4.檢驗

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

（2）對有延遲裂紋傾向的Cr-Mo耐熱合金鋼焊接接頭應當在焊接完成后24小時后進行無損檢測。

（3）對有再熱裂紋傾向的Cr-Mo耐熱合金鋼焊接接頭應當在最終熱處理后進行表面無損檢測復驗。

5.結論

耐熱Cr-Mo鋼焊接只要做好預防工作，是可以有效預防缺陷產生的。在實際應用中我廠對鍋爐用耐熱Cr-Mo鋼焊接質量良好，沒有裂紋等嚴重缺陷發生的情況，取得了良好的應用效果。

參考文獻：

[1]不銹鋼、耐熱鋼焊接技術 作者：不詳 出版社：不詳

[2]NB/T47015-2011 壓力容器焊接規程 [北京]：新華社出版發行，2011.

作者簡介：孫以松（1985.7-），江蘇泗陽人，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。