浅谈珠光体耐热钢的一种焊接新工艺

王国忠 河南经济贸易技师学院

前言：焊接作为金属加工方法已发展成一门独立的学科，焊接新技术新工艺的不断成熟与发展使其应用越来越广泛。在机械制造、航空航天、石油化工、能源、交通、建筑、冶金等领域广泛使用的金属结构都属于焊接结构，在加工过程中都离不开焊接。在很多发达的国家利用焊接加工的钢材量已经超过钢产量的四成以上。大量的铝、铜、钛等非铁金属的结构也是用焊接方法制造的。随着现代科技的发展和使用要求的逐步提高，具有特殊性能的新型结构材料不断涌现，对焊接技术的要求也越来越高，因此材料的焊接性，特别是金属材料的焊接性，也越来越受到密切关注。

现代焊接技术是从1885年代末逐步发展起来的，至今不过百余年。焊接技术的快速发展主要得益于科技的进步，而焊接加工的优越性使之成为在各种装备制造中必不可少的手段。目前用于生产的焊接方法已超过50种。随着焊接产品使用要求的不断提高，需要采用一些具有特殊性能的结构材料，如高强度钢、超高强度钢、耐热耐蚀钢、难熔合金、非铁金属及合金、火星金属、异种金属及复合材料等，因此对焊机技术提出来更高的要求；反过来也促进了焊接技术和焊接工艺的发展，促进了焊接生产的机械化和自动化，如焊接机器人、自动焊接生产线在我国制造业中应用越来越广泛。

多年来，我们在国内焊接主蒸汽管道建材(它的材质主要是珠光体耐热钢)时，方法大都用在焊件根部不使用充氩保护、焊过后也不立即采用热处理的焊接工艺，运行一段时间后出现了裂纹，不能保证机组运行的可靠要求。因为它的焊接性能非常差，所以我们在进行焊前分析的前提下，运用了E5515-2-(R317)焊条焊接和焊件根部充氩保护、焊后随即进行热处理的焊接新工艺，这样，主蒸汽管道焊口的焊接质量就得到了足够的保证。

一、焊前分析

由于钢中加入的钼、钒、铬、等合金元素，它们的质量分数在整体的比重较高，这样就增大了钢的淬硬性的可能，从而使焊接热影响区的硬度也在提高，冷裂纹就非常容易产生。在高温工作的长时间下，蠕变变形都将出现在软化区，断裂就出现了必然。由于合金的质量分数的逐步增多，产生热裂纹的可能性也增大。

二、焊接新工艺

1.焊前准备：为了不让其产生裂纹，我们来选用合金含量不太高的R317电焊条来进行施焊。从我们得出的数据来看，其热强系数，R337电焊条焊接出来的接头热强系数要比其小，软化区弱化的范围减小，但因为其合金含量略低，淬硬现象明显在降低。焊接所使用的焊丝为TIG-31，焊条为R317、E5515-2-Nb337。

2.焊接参数的选择：我们为了有效减少产生粗大组织和减小软化区的软化程度，必须运用合理的焊接线方法来增加更多的热量。我们运用多层多道焊的施焊方法、焊条摆动的幅度不大于焊条直径4.5倍、单层厚度不大于其焊条直径、盖面焊运用热处理退火的焊道，最后一层焊道的淬硬性得到了明显的抑制，有效减少了产生冷裂纹的可能性，应选择焊接参数为：电流130～190 A，电压18～28 V，焊接速度21～43mm/min，氩气流量8～12 L/min。

表2.1 使用两种不同焊条焊接的焊接接头，持久强度与热强系数

3.焊前预热和它的热处理方法

焊前预热：焊前预热能有效减小焊件和焊缝之间的温度差，明显减小冷却的速度，抑制产生马氏体高硬组织，降低产生裂纹的可能性，减小内外壁的温度差，更能很好的地防止生成冷裂纹。预热温度为300～350℃，恒温42 min，升温速度为180℃/h。焊后的热处理方法：焊过以后，随即进行高温回火的热处理工艺，能很好的防止产生冷裂纹，消除接近焊缝区的硬化现象，还可以使顽固的氢溢出来，使因为氢导致延迟裂纹的敏感性的可能性增大。焊后热处理参数包括升降温速度180℃/h；730～760℃恒温1.5h；升温4.2h；降温2.44h。

4.两种焊接工艺焊接接头的性能分析

为了了解新焊接工艺焊接接头的整体质量，跟据《火力发电厂锅炉压力容器焊接工艺评定规程》(SD340―89)的规定，对采用R317与R337两种焊条焊接的焊接接头性能来对比，得到两个结论：

① 采用新的焊接工艺焊接出来的珠光体耐热钢，热影响区软化的程度明显降低，产生裂纹的几率也大大减小；

② 采用新的焊接工艺，也可明显预防止根部的氧化，避免出现了容易忽视的小裂纹。