CN101011774A - 异种钢10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9的焊接方法 - Google Patents

异种钢10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9异种钢的焊接方法，其特征在于：采用脉冲钨极氩弧焊焊接方法，焊接材料选用ERNiCr－3焊丝。焊前预热和层间温度控制在150－200℃。打底焊焊接电流115A/85A(峰值/基值)，焊接速度控制在2－3cm/min，厚度≥3mm填充焊焊接电流150A/20A(峰值/基值)，焊接速度控制在2－3cm/min，焊道宽度为焊丝直径的2－3倍。本发明在保证焊接质量的前提下，以较小的焊接熔深，合理控制熔合比、控制化学成分扩散得到良好的使用性能，具有重要的现实意义和经济价值。

Description

异种钢10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9的焊接方法
技术领域
本发明涉及到异种钢10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9的焊接方法，属于特种钢管焊接技术领域。
背景技术
异种钢10Cr9Mo1VNb(T91钢)是一种新型的高合金耐热钢材，以其高温持久强度和抗蠕变断裂性能优异被广泛采用，与奥氏体钢相比，膨胀系数小，并改善了热传导性，价格也相对便宜；不论从使用性能，还是经济性，都表现出了它的优越性，作为高温过热器联箱、主蒸汽管道等高温高压管道的首选及替代钢种。T91钢焊接难度比较大，主要表现在容易出现焊缝背面氧化，焊接接头脆化冷裂纹，冲击韧性低等问题，主要原因是在施焊过程中，焊接线能量较大，层间温度高，从而造成层间组织过热，产生魏氏组织，组大晶粒和网状晶界，这些组织均容易产生裂源，形成裂纹并扩展，导致焊缝的冲击韧性下降。同时，作为高温过热器、再热器等高温高压管子替代及分段使用不同钢种的焊接大量存在，T91钢与奥氏体不锈钢1Cr18Ni9的焊接也成为使用中的一个具有特殊性的新问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种标准化的异种钢10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9的焊接方法，利用工艺参数的合理选择降低线能量，防止焊接缺陷的产生和提高焊接速度。
本发明的技术方案是这样实现的：这种异种钢10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9的焊接方法，其特征在于：焊接方法采用脉冲钨极氩弧焊，焊接基本步骤包括：
A、预热：10Cr9Mo1VNb钢预热温度150℃，1Cr18Ni9钢常温；
B、打底焊接：采用ERNiCr-3焊丝打底焊接，焊接温度150-200℃，厚度≤2mm，焊接速度2.25cm/min；
C、采用ERNiCr-3焊丝填充焊接，焊接电流100-120A，层间焊接温度控制在150-200℃，焊道宽度为焊丝直径的1-1.5倍，焊接速度2.09cm/min，每层焊接厚度≥2mm。
所述的异种钢10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9的焊接方法，焊接温度的选择是150℃。
所述的异种钢10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9的焊接方法，焊接异种钢管10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9时，焊接坡口为62°±2°。
本发明在保证熔化和焊接质量的前提下，以较小的焊接熔深，控制熔合比，控制化学成分扩散对使用性能的影响；采用相对小的焊接电流，恰当的焊接速度等低热输入的焊接参数，窄的焊道宽度等工艺措施，防止形成粗大晶粒以保证合格的焊接接头综合性能。技术进步效果表现在：研究和开发适合火力发电锅炉机组安装、生产、检修、抢修等工程需要的异种钢10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9的标准化焊接工艺，具有重要的现实意义和经济价值。
附图说明
图1为异种钢钢管10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9焊接坡口的形状示意图
图中：1、打底焊层  2、填充焊层  3、钢管10Cr9Mo1VNb管壁4、钢管1Cr18Ni9管壁  α、坡口
具体实施方式
下面结合异种钢钢管10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9的具体焊接实例，详细说明本发明的实施方式：
1、焊接方法
焊接方法采用手工钨极氩弧焊焊接和加装焊接变位机工件旋转的焊接方法结合，变位脉冲钨极氩弧焊工艺焊接成形美观，用于批量生产；手工钨极氩弧焊工艺焊接异种钢，操作灵活，用于狭窄的施工现场。
2、焊接工艺参数的选择
2.1预热，
根据资料，两种钢材特点分析如下：
①10Cr9Mo1VNb钢(T91)属于空冷马氏体组织，有冷裂纹敏感性；
②由于钢材、焊材及手工焊接过程等等原因，可导致在马氏体转变中，氢以过饱和状态残留于焊缝中，使区域脆化；
③焊接后的相变，加上T91钢管壁厚本身造成的结构拘束应力及焊接残余应力，使焊接接头处的组织应力增大；
基于以上因素的存在，焊前T91必须采取预热措施，减小温度梯度，防止冷裂纹的发生；T91钢的马氏体转变温度特点，预热温度确定在150℃。
④奥氏体不锈钢1Cr18Ni9热膨胀系数较大，不需要预热。
2.2焊接材料
同于以上分析，选用ERNiCr-3(82)焊丝，以适应两侧材料性能的差异。
焊前仔细清理，彻底去除油、锈、水分、污物，减少氢来源。
2.3选择合理的焊接规范，
在保证熔化和焊接质量的前提下，较小的焊接熔深，控制熔合比，控制化学成分扩散，影响使用性能；采用相对小的焊接电流，恰当的焊接速度等低热输人的焊接参数，窄的焊道宽度等工艺措施，防止形成粗大晶粒以保证合格的焊接接头综合性能。
3、施焊
3.1试件钢管3、4为水平焊接位置；
3.2打底焊接：采用ERNiCr-3焊丝打底焊接，焊接温度150-200℃，厚度≤2mm，焊接速度2.25cm/min；
3.3采用ERNiCr-3焊丝填充焊接，焊接电流100-120A，层间焊接温度控制在150℃，焊道宽度为焊丝直径的1-1.5倍，焊接速度2.09cm/min，每层焊接厚度≥2mm，焊接坡口为62°±2°。
3.4每个层、道焊接完成后，仔细清理熔渣、测量并控制焊层厚度、层间温度，层间温度控制在150℃。
焊缝力学性能检测检验结果表明：各项指标均符合标准或优于标准，所选焊接参数是可行的，正确的。数据见下表：
表6手工氩弧焊冲击试验
焊缝 T91侧热影响区 不锈钢侧热影响区   报告编号
    40-2     41-2     42-2     43-2     40-1     41-1     42-1     43-1     40-3     41-3     43-3     43-4 异-CJ-01
48 58 51 51 53 71 64 53 88 75 52 66
表7变位脉冲氩弧焊冲击试验
焊缝 T91侧热影响区 不锈钢侧热影响区     报告编号
    30-2     31-2     32-2     33-2     30-1     31-1     32-1     33-1     30-3     31-3     32-3     33-3     异-CJ-01
51 54 51 48 66 57 55 72 71 105 75 107     异-CJ-01
上述描述仅作为本发明异种钢10Cr9Mo1VNb与1Cr18Ni9的焊接方法可实施的技术方案提出，不作为对其方法本身的单一限制条件。

Claims (5)

1、异种钢10Cr9MolVNb与1Cr18Ni9的焊接方法，其特征在于：焊接方法采用脉冲钨极氩弧焊，焊接基本步骤包括：
A、预热：温度150-200℃
B、打底焊接：采用ERNiCr-3焊丝，焊丝直径φ2.5mm，焊接电流115-85A(峰值/基值)，厚度≥3mm，焊接速度2-3cm/min；
C、采用ERNiCr-3焊丝填充焊接，焊丝直径φ2.5mm，焊接电流150-20A(峰值/基值)，层间焊接温度控制在150-200℃，焊接速度2-3cm/min。
2、根据权利要求1所述的异种钢10Cr9MolVNb与1Cr18Ni9的焊接方法，其特征在于：所述的采用脉冲钨极氩弧焊。
3、根据权利要求1所述的异种钢10Cr9MolVNb与1Cr18Ni9的焊接方法，其特征在于：所述的预热和层间温度的选择是150-200℃。
4、根据权利要求1所述的异种钢10Cr9MolVNb与1Cr18Ni9的焊接方法，其特征在于：所述焊接材料选用ERNiCr-3焊丝。
5、根据权利要求1或2所述的异种钢10Cr9MolVNb与1Cr18Ni9的焊接方法，其特征在于：焊接异种钢管10Cr9MolVNb与1Cr18Ni9时，焊接坡口为62°±2°。
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