低合金高強度鋼的焊接工藝

1、低合金高強度鋼的焊接工藝焊接方法的選擇氬弧焊、氣電立焊、電渣焊等全部常用的熔焊及壓焊方法焊接。具體選用何種焊接方法取決于所焊產(chǎn)品的構(gòu)造、板厚、堆性能的要求及生產(chǎn)條件100mm要求。焊接材料的選擇性到達產(chǎn)品的技術(shù)要求，同時還應當考慮抗裂性及焊接生產(chǎn)效率等。由于低合金高強度氫致裂紋敏感性較強，因此，選擇焊接材料時應優(yōu)先承受低氫焊條和堿度適中的埋弧焊焊劑。焊條、焊劑使用前應按制造廠或工藝規(guī)程規(guī)定進展烘干。為了保證焊接接頭具有與母材相當?shù)臎_擊韌性，正火鋼與控軋控冷鋼焊接材料優(yōu)先選用高韌性焊材，配以正確的焊接工藝以保證焊縫金屬和熱影響區(qū)具有優(yōu)良的沖擊韌性。焊接熱輸入的把握的組織組成，并最終影響焊接接頭的

2、力學性能及抗裂性。屈服強度不超過500MPa其焊縫金屬則具有優(yōu)良的強韌性。而針狀鐵素體組織的形成需要把握焊接冷卻速度。因此為了確保焊縫金屬的韌性，不宜承受過大的焊接熱輸入。焊接操作上盡量不用橫向搖擺和挑弧焊接，推舉承受多層窄焊道焊接。熱影響區(qū)組織的脆化或軟化都與焊接冷卻速度有關。由于低合金高強度鋼的強度及板厚范圍都較寬，合金體系及合金含量差異較大，焊接時鋼材的狀態(tài)各不一樣，很難對焊接熱輸入作出統(tǒng)一的規(guī)定。各種低合金高強度鋼焊接時應依據(jù)其自身的焊接性特點，結(jié)合具體的構(gòu)造形式及板厚，選擇適宜的焊接熱輸入。熱輸入。含碳量較低的熱軋鋼09Mn2、09MnNb以及含碳量偏下限的16Mn16Mn淬硬傾向，

3、防止冷裂紋的產(chǎn)生，焊接熱輸入應偏大一些。490MPa18MnMoNb 裂紋的產(chǎn)生。接熱影響區(qū)的軟化，提高熱影響區(qū)韌性，應承受較小的熱輸入焊接，使焊t 把握在 10s8/5預熱及焊道間溫度預熱可以把握焊接冷卻速度，削減或避開熱影響區(qū)中淬硬馬氏體的產(chǎn)及合理的預熱溫度，都需要認真考慮或通過試驗確定。碳當量、板厚、焊件構(gòu)造外形和要的中間消氫熱處理。焊接后熱及焊后熱處理焊接后熱及消氫處理150250300400加熱溫度范圍內(nèi)保溫一段時間。兩種處理的目的都是加速焊接接頭中氫的集中逸出，消氫處理效果比低溫后熱更好。焊后準時后熱及消氫處理是防止焊14MnMoV、18MnMoNb焊工勞動強度，而且還可以承受較低

4、的焊接熱輸入使焊接接頭獲得良好的綜合力學性能。對于厚度超過 100mm 的厚壁壓力容器及其它重要的產(chǎn)品構(gòu)層焊氫的積聚而導致的氫致裂紋。焊后熱處理響區(qū)的晶粒粗大，焊后必需進展正火處理以細化晶粒。某些焊成的部件在熱校和熱整形后也需要正火處理。正火溫度應把握在鋼材 Ac33012min/mm壁受壓部件經(jīng)針火處理后產(chǎn)生較高的內(nèi)應力，正火后應作回火處理。消退應力處理，焊后需要進展消退應力處理。此外，對于冷裂紋傾向大的高強鋼，也要焊后準時進展消退應力處理。消退應力熱處理是最常用的松弛焊接剩余應力的方法，該方法是將焊件Ac1300最終焊件在爐外空冷。合理的消退應力熱處理工藝可以起到消退內(nèi)應力并改善接頭的組織

5、與性能的目的。對于某些含 V、Nb 的低合金鋼熱影響區(qū)和焊縫金屬，如焊后熱處理的加熱溫度和保溫時間選擇不當，會因碳、氮化合物的析出產(chǎn)生消退應力脆化，降低接頭韌性。因此應恰當?shù)剡x應力熱處理的加熱溫度不應超過母材原來的回火溫度，以免損傷母材性 能。4.1 焊接材料的選擇選擇焊接材料的目的是使焊縫無缺陷和滿足焊接接頭的使用性能。1選擇相應強度級別的焊接材料2考慮熔合比和冷卻速度的影響3必需考慮焊后熱處理對焊縫力學性能的影響4滿足焊縫對特別性能的要求4.2 焊接工藝參數(shù)確實定1E焊接線能量確實定主要打算于過熱區(qū)的脆化和冷裂兩個因素。各類鋼的脆化傾向和冷裂傾向不同，所以對線能量的要求也不同。2預熱焊接時

6、進展預熱的目的是防止裂紋和適當?shù)馗纳坪附咏宇^性能。預熱溫度確實定較簡潔，它與以下多種因素有關：材料的成分冷卻速度構(gòu)造的拘束度含氫量焊后熱處理3焊后熱處理4.1 焊接材料的選擇選擇焊接材料的目的是使焊縫無缺陷和滿足焊接接頭的使用性能。1選擇相應強度級別的焊接材料2考慮熔合比和冷卻速度的影響3必需考慮焊后熱處理對焊縫力學性能的影響4滿足焊縫對特別性能的要求4.2 焊接工藝參數(shù)確實定1E焊接線能量確實定主要打算于過熱區(qū)的脆化和冷裂兩個因素。各類鋼的脆化傾向和冷裂傾向不同，所以對線能量的要求也不同。2預熱焊接時進展預熱的目的是防止裂紋和適當?shù)馗纳坪附咏宇^性能。預熱溫度確實定較簡潔，它與以下多種因素有關

7、：材料的成分冷卻速度構(gòu)造的拘束度含氫量焊后熱處理3焊后熱處理熱扎正火鋼一般焊后不需要熱處理，但對于抗應力腐蝕的焊接構(gòu)造、低溫熱扎正火鋼一般焊后不需要熱處理，但對于抗應力腐蝕的焊接構(gòu)造、低溫下使用的焊接構(gòu)造及厚壁高壓容器，焊后需要消退應力的高溫回火。原則：不要超過母材原來的回火溫度，以免影響母材本身的性能；回火避開脆性溫度區(qū)間。下使用的焊接構(gòu)造及厚壁高壓容器，焊后需要消退應力的高溫回火。原則：不要超過母材原來的回火溫度，以免影響母材本身的性能；回火避開脆性溫度區(qū)間。2.11含碳量都較低而含錳量都較高，所以它們的 Mn/S 比都能到達防止發(fā)生熱裂紋的要求，具有較好的抗熱裂性能。2Mn/S比就可能低

8、于要求而消滅熱裂紋。2.2從材料本身看，淬硬組織是引起冷裂紋的打算因素。焊接時是否形成對氫致裂紋敏感的組織是評定材料焊接性的一個重要指標。不同成分鋼材的冷裂紋敏感性，可以通過反映鋼材焊接熱影響區(qū)淬硬傾向的模擬焊接熱影響區(qū)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變SHCCT曲線來進展分析比較。2.11含碳量都較低而含錳量都較高，所以它們的 Mn/S 比都能到達防止發(fā)生熱裂紋的要求，具有較好的抗熱裂性能。2Mn/S比就可能低于要求而消滅熱裂紋。2.2從材料本身看，淬硬組織是引起冷裂紋的打算因素。焊接時是否形成對氫致裂紋敏感的組織是評定材料焊接性的一個重要指標。不同成分鋼材的冷裂紋敏感性，可以通過反映鋼材焊接熱影響區(qū)淬硬傾向的模

9、擬焊接熱影響區(qū)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變SHCCT曲線來進展分析比較。熱軋鋼：碳當量都比較低，除環(huán)境溫度很低或鋼板厚度很大，一般狀況下其裂紋傾向都不大。正火鋼：碳當量不超過 0.5時，淬硬傾向比熱軋鋼大，但不算嚴峻，焊接性尚可，但對于厚板往往需要進展預熱。當碳當量大于 0.5時鋼的淬硬傾向和冷裂傾向漸漸增加。防止措施：嚴格把握線能量、預熱和焊后熱處理等。2.32.31C-MnMn-Si16Mn；2正火鋼中有一些含有強碳化物形成元素，但實踐證明它對再熱裂紋不15MnVN；3正火+回火鋼，如 18MnMoNb、14MnMoV 則有略微的再熱裂紋敏感性，可提高預熱溫度和焊后馬上后熱來防止再熱裂紋的產(chǎn)生。2.4層狀

10、撕裂的產(chǎn)生不受鋼種和強度的限制，它主要發(fā)生于厚板構(gòu)造中在熱影響區(qū)或遠離熱影響區(qū)的母材中。在低碳鋼、熱軋、正火鋼中都可能發(fā)生層狀撕裂。一般板厚小于 16mm 時就不簡潔發(fā)生層狀撕裂。一般認為 Z 向1C-MnMn-Si16Mn；2正火鋼中有一些含有強碳化物形成元素，但實踐證明它對再熱裂紋不15MnVN；3正火+回火鋼，如 18MnMoNb、14MnMoV 則有略微的再熱裂紋敏感性，可提高預熱溫度和焊后馬上后熱來防止再熱裂紋的產(chǎn)生。2.4層狀撕裂的產(chǎn)生不受鋼種和強度的限制，它主要發(fā)生于厚板構(gòu)造中在熱影響區(qū)或遠離熱影響區(qū)的母材中。在低碳鋼、熱軋、正火鋼中都可能發(fā)生層狀撕裂。一般板厚小于 16mm 時

11、就不簡潔發(fā)生層狀撕裂。一般認為 Z 向收縮率20，鋼材就可以避開層狀撕裂。合理選用層狀撕裂敏感性較低的鋼材(如 Z 向鋼)，改善接頭形式以及降低鋼板 Z 向所承受應力應變，在滿足產(chǎn)品使用要求前提下選用強度級別較低的焊接材料或預堆低強焊縫，承受預熱及降氫等措施，都有利于防止層狀撕裂。3焊接熱軋鋼和正火鋼時，存在過熱區(qū)脆化問題，此外，在一些合金元素含量低的鋼中，有時還會消滅熱應變脆化問題。1過熱區(qū)的脆化奧氏體嚴峻長大魏氏體、粗大馬氏體、混合組織、MA難熔質(zhì)點的溶入。熱軋鋼焊接線能量過大：導致冷速過慢，過熱區(qū)將因晶粒長大或消滅魏氏組織等焊接線能量過大：導致冷速過慢，過熱區(qū)將因晶粒長大或消滅魏氏組織等

12、而使韌性降低；焊接線能量過?。河捎谶^熱區(qū)組織中馬氏體比例增大而使韌性降低，這在含碳量偏高時較明顯。正火鋼V、Nb焊接時線能量過大：會導致過熱區(qū)沉淀相固溶，這時 V、Nb 的碳、氮化合物細化晶粒、抑制奧氏體長大的作用大大減弱，過熱區(qū)奧氏體晶粒顯著長大，冷卻過程中可能產(chǎn)生一系列不利的組織轉(zhuǎn)變，如魏氏體、粗大的馬氏體、塑性很低的混合組織鐵素體、高碳馬氏體和貝氏體和 M-A 組元，再加上過熱區(qū)金屬碳、氮固溶量的增加，導致過熱區(qū)韌性降低和時效敏感性增加。含鈦正火鋼(Ti而使韌性降低；焊接線能量過?。河捎谶^熱區(qū)組織中馬氏體比例增大而使韌性降低，這在含碳量偏高時較明顯。正火鋼V、Nb焊接時線能量過大：會導致

13、過熱區(qū)沉淀相固溶，這時 V、Nb 的碳、氮化合物細化晶粒、抑制奧氏體長大的作用大大減弱，過熱區(qū)奧氏體晶粒顯著長大，冷卻過程中可能產(chǎn)生一系列不利的組織轉(zhuǎn)變，如魏氏體、粗大的馬氏體、塑性很低的混合組織鐵素體、高碳馬氏體和貝氏體和 M-A 組元，再加上過熱區(qū)金屬碳、氮固溶量的增加，導致過熱區(qū)韌性降低和時效敏感性增加。含鈦正火鋼(TiO.22)線能量過大時：過熱區(qū)的 TiN、TiC 都向奧氏體內(nèi)溶入。由于鈦的集中力氣低，在隨后的冷卻過程中，即使大線能量條件下也來不及析出而停留在鐵素體中，顯著提高了鐵素體的顯微硬度，降低了材料的沖擊韌性。預防措施：承受小線能量，抑制 TiN、TiC 向奧氏體內(nèi)溶入，即便

14、生成馬氏體，也由于一局部 TiC 來不及溶入奧氏體而得到韌性較好的低碳馬氏體。2熱應變脆化200-400區(qū)發(fā)生脆化。產(chǎn)生緣由：一般認為這種脆化是由于碳、氮原子聚攏在位錯四周，對位錯造成釘扎作用所造成的。造成釘扎作用所造成的。發(fā)生材質(zhì)：固溶氮含量較高的低碳鋼和強度級別不高的低合金鋼中。如造16Mn、16MnC(熱軋鋼)就具有確定的熱應變脆化傾向。A1、Ti、V減弱。消退措施：焊后消退應力退火4熱軋鋼和正火鋼進展焊接時，對焊接方法沒有特別要求，只對焊接材料的選擇和工藝參數(shù)確實定進展爭辯。4.1選擇焊接材料的目的是使焊縫無缺陷和滿足焊接接頭的使用性能。1選擇相應強度級別的焊接材料2考慮熔合比和冷卻速

15、度的影響3必需考慮焊后熱處理對焊縫力學性能的影響4滿足焊縫對特別性能的要求4.2發(fā)生材質(zhì)：固溶氮含量較高的低碳鋼和強度級別不高的低合金鋼中。如造16Mn、16MnC(熱軋鋼)就具有確定的熱應變脆化傾向。A1、Ti、V減弱。消退措施：焊后消退應力退火4熱軋鋼和正火鋼進展焊接時，對焊接方法沒有特別要求，只對焊接材料的選擇和工藝參數(shù)確實定進展爭辯。4.1選擇焊接材料的目的是使焊縫無缺陷和滿足焊接接頭的使用性能。1選擇相應強度級別的焊接材料2考慮熔合比和冷卻速度的影響3必需考慮焊后熱處理對焊縫力學性能的影響4滿足焊縫對特別性能的要求4.21E焊接線能量確實定主要打算于過熱區(qū)的脆化和冷裂兩個因素。各類鋼的脆化傾向和冷裂傾向不同，所以對線能量的要求也不同。2預熱焊接時進展預熱的目的是防止裂紋和適當?shù)馗纳坪附咏宇^性能。預熱溫度確實定較簡潔，它與以下多種因素有關：材料的成分材料的成分冷卻速度構(gòu)造的拘束度