异种钢焊接材料选用原则.doc

表5-5-32 异种钢焊接材料的选用原则异种钢焊材选用原则说明事例及释义类别定义工况原则同种异材钢低碳钢和低合金钢有时又称为铁素体钢，它们之间的焊接以及不同材质的低合金钢之间的焊接都属于同种异材钢的焊接按低匹配原则选用焊接材料选用与强度级别较低或合金元素含量较低侧相匹配的焊接材料20#钢与19Mn6焊接，可以选用与20#钢相匹配的焊接材料，如E5015、ER49-1等进行焊接按照中匹配原则选用材料选用介于两者质之间的焊接材料SA213-T91与SA213T22焊接如选用2.25Cr-1Mo焊接材料焊接，在T91侧的熔合线附近会产生严重碳迁移现象，造成T91钢焊缝侧严重脱碳，组织软化，硬度偏低，而母材侧严重增碳，造成硬度增加、组织淬硬，易产生裂纹，使焊接接头性能恶化，所以应该选用中间化学成份的5Cr-1Mo焊接材料进行焊接。有的资料介绍，这种情况下也可以选用高匹配的焊接材料进行焊接，因为焊缝金属与高合金钢性能基本相同，而低合金钢侧热影响区由于塑性较好，即使有增脱碳层，也不容易产生裂纹，因此可以选用9Cr-1Mo焊接材料焊接异种异材钢两侧有一侧为奥氏体不锈钢的焊接称为异种异材钢的焊接，如碳钢、低合金钢与奥氏体不锈钢的焊接。承载承压的异种钢接头工作温度低于325选用高Cr、Ni含量的奥氏体焊接材料按照舍非勒组织图，并根据Cr、Ni当量加以选择异种异材钢存在的问题两种钢材在化学成份上差异较大，造成焊缝金属的稀释，在过渡区会形成马氏体带承载承压的异种钢接头工作温度高于325时选用镍基焊接材料因为镍会使过渡区减小，从而最大限度地减少马氏体组织，并限制碳迁移，以减少增、脱碳现象。此外，镍基材料的热膨胀系数介于两者之间，这样可降低接头的热应力，大大改善接头的高温性能两种钢材的Cr、Ni含量差距造成碳迁移，形成增、脱碳层，使焊接接头高温持久强度和塑性降低两种钢材的热膨胀系数相差较大，焊接接头必然产生较大的热应力工作在高温下的非承载的异种异材钢焊接接头应选用价格便宜，性能匹配的焊接材料如果选用镍基材料，则制造成本太高事例锅炉受热面管子与附件之间的角焊缝，如果管子为碳素钢或低合金钢，附件为不锈钢，则手工电弧焊时可以选用AWS 的E7018-A1（GB E5018-A1）作为焊接材料；如果管子为不锈钢，附件为碳素钢或低合金钢，则手工电弧焊时可选用E309Mo（L）作为焊接材料5.2 新型铁素体耐热钢与其它耐热钢异质接头焊接及焊后热处理工艺新型9%12%Cr铁素体耐热钢与低合金耐热钢焊接（以P91与P22钢为例）(1) 焊接材料选用的可能类型美国AWS D10.8和英国BS2633工艺标准提供了一些指导性意见。在AWS D10.8中列举了四种可能的选择。a) 焊缝成分与低合金钢一侧材料的成分一致（低匹配）。b) 焊缝金属与高合金材料侧成分一致，用9Cr-1Mo-V合金系统焊材（即高匹配）。c) 焊缝金属取两种材料中间的成分如5CrMo或9CrMo（各部中间匹配）。d) 焊缝金属采用镍基合金焊材。(2) 焊接材料选用的原则及规范a) 基本原则 焊缝金属须至少等于或高于两种材料中强度较低的一种钢，一般选择均偏向取低合金成分。b) BS2633规范与基本原则相似，但建议涉及P91钢的异种钢焊接时，宜选用9CrMo焊材。尤其强调了镍基合金材料的采用。c) AWSD 10.8规范则认为无须使用镍基，除非P91钢是与奥氏体不锈钢或镍基合金相焊接。d) 镍基合金的使用在一定程度上影响NDT检测的范围。(3) 焊接及焊后热处理工艺规范的规定a) 最合适的焊后热处理规范在P91异种钢焊接中极为重要。b) 回火温度要兼顾平衡P91与P22（或其他低合金钢）的适用范围以及焊缝金属的最佳温度范围。如P91为730790，而P22为680720，因此BS2633标准提出P91这种异种钢接头的热处理规范应是一种折衷的效果。c) 回火温度具体确定一般采用P91钢的最低允许回火温度，但为取得最佳的抗蠕变性能，则应采用低合金钢侧的最高允许温度。d) P91与P22异种钢常用回头规范为720730，保温时间要应壁厚确定。i.此规范能对P91钢HAZ进行足够的回火，而不会造成对P22钢的过回火；但不能有效地对采用2CrMo或9CrMo焊材的焊缝进行热处理。ii.此规范对采用P91类材料的焊缝回火温度则过低，此时，可采用7462h规范。iii.对尺寸小一些的管道（10mm）保温时间0.5h。e) 焊后热处理对接头成分与性能的影响i.焊后热处理的不利影响是由于它会促使熔合线附近的碳元素向含Cr高的一侧扩散偏析，其结果将导致靠近含Cr低的合金钢一侧的焊缝脱碳软化，依成分不同，这一脱碳区可能处于焊缝中或低合金母材一侧的HAZ。ii.脱碳程度不严重，受冲击断裂区一般仍会落在低合金一侧的母材HAZ（如P22钢的“第四类”软化区）。iii.目前，不同机构对焊接材料的选择大都受到他们对这一问题的判断的影响。f) 试验表明，用2CrMo焊接材料焊接P91与P22钢异种接头可获得满意的性能。这也支持了许多机构的看法和AWSD10.8规范的推荐意见。g) P22与P91焊先在P22侧堆焊P91（过渡层）经760热处理后用P22材料焊接的接头的进行720处理对现场十分有意义。h) 工艺规范（参考文献12P7