【正文】 題。三、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝低碳調(diào)質(zhì)鋼的組織為低碳馬氏體+下貝氏體，強(qiáng)度和韌性都較高。這在一般電弧焊條件下就可獲得與母材相近的熱影響區(qū)。但是，為了保證焊接接頭的性能制定低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接工藝的主要依據(jù)一是要求在馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)冷速不能太快，以免產(chǎn)生冷裂；二是要求在800℃～500℃之間的冷卻速度大于產(chǎn)生脆性混合組織的臨界溫度。至于熱影響區(qū)的軟化問題在采用小線能量的焊接后就可基本解決。（一）焊接工藝方法和焊接材料的選擇調(diào)質(zhì)鋼只要加熱溫度超過其回火溫度，它的性能(綜合機(jī)械性能)就會(huì)降低，問題隨調(diào)質(zhì)鋼強(qiáng)度級(jí)別的提高而變得更加顯著。通常解決辦法是焊后重新調(diào)質(zhì)處理，盡量限制焊接過程中的熱量輸入。焊接σS＞980MPa的調(diào)質(zhì)鋼(如HP9420，10NiCrMoCo等調(diào)質(zhì)鋼)時(shí)．必須采用鎢極氬弧焊或電子束焊之類的焊接方法。對(duì)于σS＜980MPa的凋質(zhì)鋼，手工電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、熔化極氣體保護(hù)焊和鎢極氬弧焊都可以采用(但對(duì)σS＞686MPa的調(diào)質(zhì)鋼，熔化極氣體保護(hù)焊是最適宜的自動(dòng)焊法)。對(duì)于輸入熱量多、冷卻速度慢的多絲埋弧焊或電渣焊，如果必須采用就要進(jìn)行焊后調(diào)質(zhì)處理。低碳調(diào)質(zhì)鋼焊后—般不再進(jìn)行熱處理，要求焊縫金屬在焊接狀態(tài)具有與母材近似相等的機(jī)械性能。特殊情況(結(jié)構(gòu)剛度很大)，為避免裂紋可選擇比母材強(qiáng)度稍低些的焊接材料。幾種調(diào)質(zhì)鋼的焊接材料見表（二）焊接工藝參數(shù)的選擇主要考慮冷裂紋和脆化兩方面。防止冷裂紋要求冷卻速度慢些，脆化則要求冷卻速度要快些為好（M+B下）見圖P41 HT80鋼冷速上限不產(chǎn)生冷裂紋，下限保證HAZ不產(chǎn)生脆化的混合組織，見陰影部分，E應(yīng)該保證過熱區(qū)的冷卻速度剛好在該區(qū)內(nèi)。但對(duì)于大厚板，即使采用大線能量，冷速也很大，要預(yù)熱來解決。1．焊接線能量在保證不出裂紋，滿足熱影響區(qū)塑性、韌性的條件下，線能量應(yīng)該盡可能選擇大些。幾種鋼材的最大線能量見表2．預(yù)熱溫度當(dāng)線能量的數(shù)值達(dá)到了最大允許值時(shí)還不能避免裂紋的發(fā)生，必須采取預(yù)熱措施。預(yù)熱主要是為了防止冷裂，但從800℃～500℃區(qū)間的冷卻速度來看，由于預(yù)熱減緩了該區(qū)域內(nèi)的冷卻速度，獲得上貝氏體的可能性增加，熱影響區(qū)的塑性和韌性會(huì)受到不利的影響，預(yù)熱溫度一般低于200℃。幾種低碳調(diào)質(zhì)鋼的最低預(yù)熱溫度和層間溫度見表3．焊后熱處理低碳馬氏體+下貝氏體組織的低碳調(diào)質(zhì)鋼能保證其焊接熱影響區(qū)在快速冷卻時(shí)獲得高強(qiáng)度及塑性和韌性，為了防止焊件脆斷的消除應(yīng)力退火就沒有必要。消除應(yīng)力退火處理只用于要求耐應(yīng)力腐蝕的焊件，為了保證材料的性能，消除應(yīng)力退火的溫度應(yīng)比該鋼材調(diào)質(zhì)時(shí)的回火溫度低30℃左右。第五節(jié)專用鋼焊接的特殊要求一、珠光體耐熱鋼焊接的特殊要求（一）典型鋼種及成分（二） 這類鋼的合金元素總含量一般不超過5％～7％，正火后得到珠光體組織，在500℃～600℃時(shí)具有良好的熱強(qiáng)性，冷加工、熱加工和焊接性能也良好，價(jià)格比較便宜。因此這種鋼被廣泛地應(yīng)用于制造蒸汽動(dòng)力發(fā)電設(shè)備，其中使用最多的是鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼。這類鋼的含Cr量—％～9％，含Mo量—％～1％。隨著Cr和Mo含量的增加，這類鋼的高溫強(qiáng)度、抗氧化性能和抗硫化物腐蝕性能也隨之提高。另外，這類鋼中加入少量的合金元素V、W、Ti、Nb等，可進(jìn)一步提高熱強(qiáng)性。常用珠光體耐熱鋼及其化學(xué)成分如表（二）珠光體耐熱鋼的主要焊接性問題與低碳調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼很相似，HAZ硬化、冷裂、軟化、再熱裂紋、回火脆化現(xiàn)象。1．焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋珠光體耐熱鋼焊接過程中最常見的焊接缺陷之一就是在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)產(chǎn)生冷裂紋，在實(shí)際生產(chǎn)中，為了防止冷裂紋的出現(xiàn)，一般都采用焊前預(yù)熱、控制層間溫度、焊后去氫處理、改善組織狀態(tài)以及減小和消除應(yīng)力等處理方法。2. 焊縫中產(chǎn)生熱裂紋在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的珠光體耐熱鋼，很少在熱影響區(qū)產(chǎn)生熱裂紋，而多數(shù)在焊縫中產(chǎn)牛，特別是弧坑處。熱裂紋的產(chǎn)生與珠光體耐熱鋼的凝固溫度區(qū)間的大小有直接關(guān)系。凝固溫度區(qū)間越大產(chǎn)生熱裂紋的傾向就越大；反之，產(chǎn)生熱裂紋的傾向就越小。這種熱裂紋的產(chǎn)生部位一般都在柱狀晶的交界處。出為柱狀晶交界處往往是焊縫液相金屬的最后凝固位置．也是雜質(zhì)和低熔點(diǎn)共晶物的富集部位。研究表明，合金元素S、C、P、Cu和Ni等能促進(jìn)熱裂紋的產(chǎn)今，而Mn和Ca在一定程度上能抑制熱裂紋的產(chǎn)生。這類鋼中加入少量的合金元素Cr、Mo、V、Ti、Nb等，它們都是強(qiáng)烈碳化物形成元素，會(huì)增加鋼的再熱裂紋敏感性。再熱裂紋的產(chǎn)生部位一般都在工件較厚的地方。所以，在厚板結(jié)構(gòu)的焊接過程中，當(dāng)焊縫焊到一定厚度后，先進(jìn)行—次中間消除應(yīng)力熱處理，有利于防止再熱裂紋的產(chǎn)生。CrMn鋼產(chǎn)生回火脆化的主要原因是由于在回火脆化溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期加熱后，雜質(zhì)元素P、As、Sn和Sb等在晶界上偏析而引起的晶界脆化現(xiàn)象，此外與促進(jìn)回火脆化元素Mn和Si也有—定關(guān)系。因此，對(duì)基休金屬來說，嚴(yán)格控制有害雜質(zhì)元素的含量，同時(shí)降低Mn和Si含量是解決脆化的有效措施。（三）珠光休耐熱鋼焊接工藝特點(diǎn)預(yù)熱和層間溫度的控制是防止珠光體耐熱鋼產(chǎn)生冷裂紋的一種比較有效的工藝措施。一般情況下，珠光體耐熱鋼的預(yù)熱溫度和層間溫度應(yīng)控制在150～350℃之間。焊接生產(chǎn)中最常用的兩種焊接方法是鎢極氬弧焊封底手工電弧焊蓋面和埋弧自動(dòng)焊。珠光體耐熱鋼一般情況下是經(jīng)過熱處理后供貨使用的，針對(duì)這些鋼種焊后大多數(shù)要進(jìn)行高溫回火處理。珠光體耐熱鋼長(zhǎng)期處于高溫、高壓條件下工作，對(duì)接頭的質(zhì)量的要求較高，無論是常溫機(jī)械性能，還是高溫性能、抗氧化性及組織穩(wěn)定性等方面都應(yīng)滿足產(chǎn)品運(yùn)行的技術(shù)要求。因此焊接材料的選擇是十分重要的。焊接材料的選擇應(yīng)力求焊縫金屬成分和機(jī)械性能與母材相匹配。如果焊縫金屬成分與母材成分相差很大時(shí)，其接頭長(zhǎng)期在高溫下工作或經(jīng)焊后熱處理，因成分不均勺，有些元素將發(fā)生擴(kuò)散，結(jié)果導(dǎo)致接頭的持久強(qiáng)度明顯降低。但在實(shí)際焊接生產(chǎn)中，為了防止焊縫金屬熱裂紋，焊縫金屬的含碳量一般要比母材金屬低—些(％)，此時(shí)的焊縫金屬性能有時(shí)要低于母材，但若焊接材料選擇適當(dāng)，焊縫金屬的性能是完全能與母材相匹配的。另外，在焊補(bǔ)缺陷或者焊后不能進(jìn)行熱處理的情況下，還可以選用奧氏體鋼焊條，這樣可以防止冷裂紋的產(chǎn)生。但這種接頭長(zhǎng)期在高溫下工作會(huì)導(dǎo)致焊縫金屬的相脆性。一、低溫鋼焊接的特殊要求（一）典型鋼種及成分低溫鋼是指用于低溫(10℃～196℃)的鋼(我國(guó)從40℃算起)。它主要應(yīng)用于貯存和運(yùn)輸各類液化氣體，如用于建造液化氣體運(yùn)輸船的液貨艙及靠近液貨艙的船體結(jié)構(gòu)。因此這類鋼的性能必須首先滿足具有足夠的低溫韌性。低溫用鋼可分為無鎳和含鎳兩大類。無鎳低溫用鋼中包括低碳鎮(zhèn)靜鋼和低合金高強(qiáng)鋼。前者用鋁脫氧時(shí)形成AlN，細(xì)化晶粒、提高缺口韌性。后者在低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的基礎(chǔ)上加入了錳等元素提高強(qiáng)度并利用微量鋁、鈦、鈮等細(xì)化晶提高低溫韌性。含鎳低溫鋼在低碳鋼中加入一些鎳，提高強(qiáng)度，改善低溫韌性。在Ni％小于10％的范圍內(nèi)，鎳含量越高，低溫韌性越好，強(qiáng)度越高。常見幾種低溫鋼的成分見表（一）低溫鋼焊接的主要問題低碳鎮(zhèn)靜鋼和低合金高強(qiáng)鋼實(shí)際上就是CMn鋼和低碳調(diào)質(zhì)鋼。從使用性能考慮，焊接時(shí)主要要注意兩個(gè)問題：一是線能量過大時(shí)造成的過熱區(qū)脆化；二是含有釩、鈦、鈮、銅、氮等元素的鋼種焊后消除應(yīng)力熱處理時(shí)，如果加熱溫度處于回火脆性敏感溫度范圍，會(huì)析出脆性相，出現(xiàn)回火脆性。含鎳低溫鋼中的鎳是增加淬透性的元素，但是由于這些鋼中含碳量限制得很低，冷裂傾向并不嚴(yán)重。鎳除了增加鋼的淬透性以外還是促熱裂的元素，但由于含鎳低溫鋼中含碳量低，硫、磷雜質(zhì)控制的極其嚴(yán)格，焊接時(shí)熱影響區(qū)基本上不會(huì)產(chǎn)生液化裂紋。焊接時(shí)應(yīng)注意鋼的脆性傾向、含鎳低溫鋼具有回火脆性傾向，焊后回火時(shí)要注意溫度和冷速的控制（二）低溫鋼的焊接工藝特點(diǎn)1. 嚴(yán)格控制線能量為避免焊縫金屬及近縫區(qū)形成粗晶組織而降低低溫韌性，要求采用小的焊接線能量。焊接電流不宜過大，宜用快速多道焊以減輕焊道過熱，并通過多層焊的重?zé)嶙饔眉?xì)化晶粒。多道焊時(shí)要控制層間溫度不得過大。2. 正確選擇焊接材料1）鋁鎮(zhèn)靜鋼焊接鋁鎮(zhèn)靜鋼時(shí)可選擇成分與母材相同的低碳鋼和CMn鋼類焊條或含鎳％～1．5％的低鎳焊條，后者低溫韌性更為可靠。2）低溫用低合金鋼焊接低溫用低合金鋼時(shí)，除要保證焊縫的低溫韌性外還要保證焊縫與母材等強(qiáng)。焊接材料中除了含有鎳1％～3％外，％～％，有時(shí)還含有少量鉻。3）低鎳鋼焊接低鎳鋼時(shí)所用焊條的含鎳量應(yīng)與母材相同或高于母材，但Ni％不應(yīng)過高。％就會(huì)出現(xiàn)粗大的板條狀貝氏體或馬氏體，使焊縫韌性下降。焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的低鎳鋼，％。只有經(jīng)過焊后調(diào)質(zhì)處理，焊縫韌性才隨含Ni量增加而增加。焊縫除了盡量降低碳及硫、磷、氧的含量外還應(yīng)對(duì)硅、錳的含量加以控制。可以來用手工焊、熔化極氣體保護(hù)焊及埋弧焊進(jìn)行焊接。4）9Ni鋼含鎳高的9Ni鋼具有非常優(yōu)良的低溫韌性。但9Ni鋼如果采用成分相近的焊接材料，所獲得的焊縫低溫韌性明顯低于母材。為保證焊縫具有與母材相適應(yīng)的低溫韌性，在生產(chǎn)中都采用了奧氏體焊接材料，按含鎳量可以分為三類：含鎳在60％以上的NiCrM。系合金、鎳約40％的FeNiCr系合金、含13Ni16CrMnW的奧氏體不銹鋼。當(dāng)采用奧氏體材料焊接時(shí)，9Ni鋼焊縫中的熱裂紋是一個(gè)普遍問題。這是因?yàn)?Ni鋼的線膨脹系數(shù)較大，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力，加上鎳與鐵會(huì)形成低熔共晶，因而焊縫中鎳含量越高熱裂紋傾向越大。裂紋往往出現(xiàn)在焊縫的起弧和收弧處，特別是多層焊時(shí)在根部和前幾道焊縫中由于拘束應(yīng)力較大，弧坑裂紋很難避免。因此焊接時(shí)要注意填滿弧坑，盡量避免弧坑裂紋的發(fā)生。如果無法消除弧坑裂紋，可采用砂輪打磨的方法加以去除。T91鋼(SA213T91)焊接工藝研究摘要：通過對(duì)T91鋼多種焊接方法試驗(yàn)研究，采用藥芯焊絲打底實(shí)芯焊絲填充、蓋面的鎢極氬弧焊工藝和相應(yīng)的熱處理工藝有效地解決了爐內(nèi)管焊接充氬保護(hù)的困難，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，獲得綜合性能良好的焊接接頭。關(guān)鍵詞：T91鋼。焊接。熱處理。力學(xué)性能一、前言T91鋼（SA213T91）作為大型發(fā)電鍋爐過熱器、再熱器的新型鋼種，日趨成熟，目前被各國(guó)廣泛采用。近年來，我國(guó)隨著國(guó)外機(jī)組的引進(jìn)，帶動(dòng)了原有鍋爐用鋼的替代步伐。為找出一個(gè)更適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的合理工藝，以指導(dǎo)焊工培訓(xùn)和規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)施焊，我們進(jìn)行了T91鋼（SA213T91）焊接工藝的研究。我們通過十四套焊接工藝設(shè)計(jì)方案的試驗(yàn)對(duì)比，篩選出了以藥芯焊絲作為打底材料，實(shí)芯焊絲作為填充及蓋面材料的氬弧焊焊接工藝，表現(xiàn)了很強(qiáng)的實(shí)用性，較好的性能指標(biāo)。二、試驗(yàn)研究的技術(shù)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)T91鋼基本化學(xué)成分如表1,性能基本要求如表2。表1 　T91鋼化學(xué)成分（%）(GB531095)C Si Mn P S Cr Mo Ni Nb V AL N～ ～ ～ ≤ ≤ ～ ～ ≤ ～ ～ ≤ ～表2 　T91鋼性能指標(biāo)(來自T91/P91鋼管焊接工藝暫行規(guī)定)抗拉強(qiáng)度（Mpa）屈服強(qiáng)度（Mpa）延伸率（%）彎曲角（176。）沖擊韌性（J/cm2）硬度HB≥585 ≥415 ≥20 ≥50 ≥68 ≤250三、設(shè)計(jì)方案