异种钢环缝自动TIG焊接工艺研究

低合金钢（铁素体钢）与镍基合金（不锈钢）锻件之间的异种钢对接焊缝越来越多的应用于换热设备的设计和制造过程中.自动TIG窄间隙焊接工艺已经成为异种钢对接焊缝的主要工艺方法.研究自动TIG焊接工艺,对焊接材料的选择、母材性能参数及焊接工艺等进行了介绍,通过焊接评定试验对焊接工艺进行试验论证和总结,并成功应用于换热设备异种钢环缝的焊接.     

T91与12Cr1MoVG异种钢焊接接头的硬度分析

采用自动钨极氩弧焊对12Cr1MoVG与T91异种钢进行焊接,研究在不同工艺实验条件下对异种钢焊接接头硬度的影响。研究结果表明,在不同工艺实验条件下,异种钢的焊接接头焊缝形貌基本一致,焊缝呈现倒梯形上下2层结构。经历热处理后的异种钢焊缝中心的硬度HV约为250,而未经历热处理的异种钢焊缝中心的硬度HV约为300,最高HV达到390,且异种钢焊接接头硬度靠近T91一侧硬度呈现突变上升。     

9Cr/2.25Cr异种钢接头焊缝高温时效试验组织性能研究

将9Cr/2.25Cr异种钢焊接接头在566℃温度下分别进行3 000h和8 000h的高温时效试验,用光学金相显微镜、扫描电镜进行观察,并通过焊缝冲击及硬度测试,研究了高温时效试验对异种钢接头焊缝显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:焊缝高温时效试验前后组织主要为板条马氏体和回火马氏体,随着试验时间的延长,碳化物在晶界、板条束界析出,马氏体基体亚晶变大,位错密度下降,焊缝区硬度降低;焊缝高温时效试验前后冲击值基本保持在20J左右,焊缝冲击功经过高温长期时效试验后没有明显变化。本次研究的成果可用来评估9Cr/2.25Cr异种钢接头焊缝的高温性能,为9Cr/2.25Cr异种钢焊接技术的成功开发做好技术准备。     

12Cr1MoV钢焊接接头蠕变、蠕变～疲劳交互作用裂纹开裂和扩展特性研究

结合火力发电设备大型锅炉集箱管座焊接接头破裂情况,本文重点研究了12Cr1 Mov钢母材、手工焊的焊缝、热影响区的蠕变、蠕变～疲劳交互作用下裂纹开裂和扩展特性,同时也测定了母材、焊缝和热影响区的蠕变断裂韧性值,用来评定焊接接头抗蠕变脆性特性的好坏.另外还研究了回火温度对12Cr 1 MoV钢母材,焊缝和热影响区裂纹开裂和扩展及蠕变断裂韧性影响,从改善焊接接头抗裂纹开裂和扩展能力新观点出发,来确定焊后最佳热处理。     

窄间隙焊接技术在600MW汽轮机低压转子上的应用

简要介绍了某类型600MW大型汽轮机低压转子的焊接工艺试验和应用情况.该转子由两个轴头和两个轮盘组成,共有3务焊缝,材料为25Cr2Ni2MoV钢,材料的屈服强度大于等于700MPa,坡口设计为窄间隙坡口,采用窄间隙氩弧焊打底,窄间隙埋弧焊填充.为了研究接头的丝能,用模拟件进行了焊接试验,并测试了接头的力学性能.结果表明,接头0.2%屈服强度及延伸率均达到了转子材料规范的要求,并具有良好的冲击韧性.该焊接转子完全符合机组设计和安全运行的要求.     

碳钢表面激光熔敷Ni基Cr3C2／（Ni＋Cr）复合涂层的研究

使用2kw连续波CO2激光器在45^#钢表面进行激光熔敷Ni合金中添加50wt%Ni Cr包敷的Cr3C2复合粉的复合少层，并对激光熔敷层的晶体生长形态、物相和硬度进行了分析。结果表明：熔敷层由下至上可分为平面前沿生长区，胸状晶区及枝晶：熔敷区的近表层由高度细小的奥氏体枝晶和C7C3、Cr3C2等物组成，熔敷层的硬度平均高达HV0.2950-1200。添加Cr3C2粒子的激光熔敷层的显微硬度比镍基合金的显微硬度平均提高了HV0.2300。     

C-276合金焊接接头的高温力学性能

采用电子束焊接了镍基C-276合金棒,在500~650℃条件下进行了高温拉伸性能测试,并对焊接接头进行了600℃、300h的等温模拟试验及显微组织分析.结果表明:焊接接头的强度随测试温度的升高而逐渐降低,其屈服强度高于或者接近母材的屈服强度,但是最高断裂强度只达到母材的70%,延伸率也大大低于母材;经等温处理后,焊接接头600℃下的屈服强度和断裂强度均明显提高,延伸率略有改善;焊缝熔合区的显微硬度大于母材,且经等温处理后,熔合区的硬度更高;焊缝熔合区中形成的细小板条组织起到硬化作用;600℃等温处理过程中有沉淀相析出,起到沉淀强化的作用.     

R407焊条焊接P91与P22异种钢接头焊接性分析

通过斜Y型坡口裂纹试验、插销试验测试了采用R407焊条焊接P91与P22异种钢接头的冷裂纹倾向,并对不同预热温度下焊态接头组织和硬度进行了分析。结果表明:预热温度提高之后,插销试验的临界断裂应力不断增大,冷裂纹倾向降低;预热温度150℃时,临界断裂应力相当于R407熔敷金属的抗拉强度,接头裂纹率为零。室温下,P91侧热影响区和焊缝组织均为马氏体,P22侧热影响区组织为马氏体、铁素体和珠光体;预热温度150℃时,P91侧热影响区组织为细小马氏体和贝氏体,焊缝组织为贝氏体,P22侧热影响区组织为贝氏体和铁素体。随着预热温度升高,焊缝和热影响区硬度降低;预热温度150℃时,接头最高硬度低于350HV。研究成果可为现场异种钢焊接提供技术参考。     

马氏体热强钢与珠光体热强钢异种钢焊接接头的研究

国外电站锅炉中奥氏体不锈钢与珠光体热强钢异种钢焊接接头长期运行后容易产生开裂的原因,据分析认为是:焊缝金属与基本金属之间线膨胀系数不同,在母材与焊缝的交界面上产生高的应力,在母材与焊缝交界面上产生应力氧化,在母材与焊缝交界面附近靠近低合金钢一边有一个窄的脱碳区,该脱碳区将产生加速蠕变。为解决这个问题,国外有的工厂采用过渡接头的方法,选择接头材料时使线膨胀系数阶梯过渡。F11钢与12CrlMoV钢的异种钢接头也存在奥氏体钢与珠光体钢异种钢接头类似的问题。国内生产的四台400吨/时锅炉8只再热器集箱三通16只F11钢与12CrlMoV钢的异种钢接头,运行一万小时左右均发生开裂。为解决这个问题,生产上采用含铬量阶梯过渡,即12crMoV-热337-热417-热507-热817-F11的办法。为验证这种过渡接头的可靠性和合理性,对这种形式的过渡接头进行了持久强度试验和金相观察。持久强度试验结果表明这种形式的过渡接头熔合线附近的持久强度是高的。     

异种钢焊接接头微观组织结构与性能

采用微观组织结构观察、硬度测试以及电子探针分析的方法,对T91与12Cr1MoVG异种钢焊缝接头进行研究。结果表明:焊缝和热影响区硬度HV达到425以上,在T91侧热影响区出现过饱和马氏体组织,电子探针分析表明在T91侧热影响区存在碳富集区,并形成增碳层。     

国外文献摘要

压力容器用母材为15Kh2MFA和15Kh2NFA钢的焊接接头疲劳性能报道了压力容器用母材为15Kh2MFA和15Kh2NFA耐热钢的焊接接头在常温和350℃工作温度下的疲劳性能。讨论了各种焊接方法(埋弧自动焊、电渣焊、窄间隙焊、气     

12Cr1MoV焊接大口径锅炉钢管高温应变疲劳特性

本文对12Cr1MoV大口径焊接管母材及焊接接头在560℃时的应变疲劳特性进行测试研究。主要结果为:12Cr1MoV钢母材与焊接接头均属循环硬化材料;给出母材与焊接接头各自的应变疲劳曲线方程;两条应变疲劳曲线非常接近,处于很狭窄的分布带中,表明焊接接头与母材的应变疲劳性能相当;两条疲劳曲线存在交点,交点左方,母材优于焊接接头,交点右方,焊接接头优于母材。文中还对其断口进行简要的扫描电镜分析。     

超高压锅炉异种钢管焊接工艺制订原则

阐述了奥氏体不锈钢与低合金钢异种接头的焊接性和焊接工艺性，分析了异种钢焊缝焊接工艺制定的原则，认为选用镍基材料作为焊接材料并采用适当的工艺措施可保证焊缝质量及延长异种钢接头的寿命。     

新“类固溶处理焊接法(SSTW)”开发及在异种钢焊接中的应用

低合金钢和不锈钢的异种钢焊接,焊缝采用镍基合金比不锈钢优越,但存在裂缝及晶间腐蚀等困难。新的SSTW法可获得优质的焊接接头,并已在秦山300Mw工程中应用。     

镍基合金焊接接头高温时效试验研究

针对镍基合金Inconel 617焊接接头在不同高温时效试验条件下的焊缝组织形貌及第二相粒子分布状况进行了系统研究,探究组织形貌演化对冲击韧性的影响规律。焊接接头在750℃下经过1 000h、2 000h、4 000h时效试验,通过硬度、冲击功测试反映力学性能变化,通过光学显微镜以及高分辨扫描电子显微镜对时效试验过程中的组织进行分析。时效试验后焊缝硬度升高,冲击功先升高后下降,试验前后析出相类型不变,主要为M_(23)C_6、M_6C及Ti(C,N),碳化物种类对冲击韧性影响不大。时效试验至4 000h,晶界与晶内出现针状碳化物,晶内碳化物团簇分布,碳化物析出的不均匀性使冲击功明显下降。时效试验过程中碳化物形貌的变化对冲击韧性有较大影响,特别是碳化物呈针状或团聚长大时,会降低冲击韧性,而B的加入使得这个粗化过程减弱,从而利于长期服役过程性能的稳定。本研究可为镍基合金焊接接头在750℃下的长期使用提供参考。     

9%Cr-2.25%Cr异种钢焊接接头碳迁移行为研究

采用钨极氩弧焊打底、埋弧焊填充及盖面的多层多道次焊接工艺,将9%Cr马氏体耐热钢和2.25%Cr贝氏体耐热钢进行连接,填充金属采用5%Cr的焊丝。热处理后,研究了异种钢焊接接头的碳迁移现象。研究表明,在整个焊接接头中,强碳化物形成元素Cr在熔合线两侧的浓度区别会造成碳的活度差,驱使焊接接头中的碳从低Cr侧向高Cr侧进行扩散,并在扩散过程中与基体中的合金元素结合形成碳化物。光学显微镜下,在紧邻熔合线的9%Cr钢的热影响区和紧邻2.25%Cr钢侧熔合线的焊缝金属中均存在贫碳区和富碳区。采用扫描电子显微镜(SEM)对贫碳区和富碳区进行观察,发现富碳区存在大量碳化物,而贫碳区中碳化物的数量较少。研究成果可为焊接接头长时间稳定运行方面的研究提供参考。     

N263高温镍基合金钨极氩弧焊接头时效组织演变

采用自动钨极氩弧(TIG)焊对N263高温镍基合金进行焊接,研究焊接接头经过热处理及不同时效时间后微观组织的演变规律。结果表明:采用自动TIG焊接5mm厚N263薄板,采用单边V型坡口,预留1mm的钝边,并采用75%Ar+25%He混合气保护,焊接速度100mm/min,可以获得成形较好的焊缝。焊后接头在800℃下经8h热处理后,发现焊缝组织中枝晶间主要是块状富Ti、Mo碳化物MC,以及周围弥散的细小析出物,主要为富Cr、Mo碳化物M23C6;随后又在750℃进行长期时效,枝晶间M23C6碳化物尺寸和数量有所增加。该研究充分说明了N263焊接接头经过高温热处理及长期时效后,晶粒稳定性强,强化相数量增多,接头保持了良好的高温性能。     

SA302C钢热模拟焊接和焊后热处理对热影响区性能的影响

通过热模拟试验研究了SA302C钢在线能量分别为16 200 J/cm和34 650 J/cm时焊缝热影响区粗晶区的组织和性能,并重点比较了不同热处理工艺对粗晶区性能的影响规律.结果表明,在上述焊接线能量范围,热影响区粗晶区的维氏硬度远远高于母材的硬度,粗晶区的主要组成相为马氏体;焊接线能量越高,粗晶区的晶粒尺寸越大.经过热处理后,硬度下降,试样的冲击韧性显著提高;但热处理保温时间对硬度和韧性的影响并不显著.     

15CrMoR钢碱性渣系药芯焊丝焊接工艺及接头性能的研究

采用CO2气体保护药芯焊丝电弧焊,研究了15CrMoR钢碱性渣系药芯焊丝的焊接工艺性,及焊接接头的组织和性能.结果 表明,焊接过程中飞溅较大,焊后焊缝成形良好,焊接接头中焊缝和热影响区的微观组织为贝氏体,与酸性渣系药芯焊丝的焊接接头相比冲击吸收能量有明显提高,各项性能满足母材要求.     

NiCr22Mo9Nb镍基合金熔覆层成分过渡与组织研究

介绍了采用NiCr22Mo9Nb镍基合金作为密封面熔覆材料的研究进展。从NiCr22Mo9Nb镍基合金熔覆层的宏观形貌、化学成分、硬度、显微组织等方面展开研究,经过试验分析,认为熔覆层表面及宏观断面熔合良好,熔覆层和母材基体界面处Ni和Fe元素有显著变化,熔覆层组织稳定性良好,高温硬度基本满足密封面的使用要求。研究成果可为生产中使用镍基合金作为密封面熔覆材料提供参考。