反应釜2-7.doc

内身封头与夹套封头焊接工艺编制及焊接(16MnR+0Cr18Ni9)一、 不锈钢与低合金钢异种钢的焊接性分析珠光体钢与奥氏体钢两者在化学成分、金相组织和力学性能撒谎那个相差很多,焊接时除了要考虑这两种母材本身的焊接性外，还要解决焊缝金属的稀释、过渡层的形成、碳迁移形成的扩散层、接头的热应力等焊接问题。1.焊接金属的稀释珠光体钢与奥氏体钢焊接，必须采用奥氏体焊接材料，不能用珠光体焊接材料。焊接后焊缝金属的成分是根据母材的溶入量（即熔合比）来决定的，不同的熔合比决定了不同的焊缝成分和焊缝组织。因为珠光体钢中不含或含合金元素少（碳钢和低合金钢），当部分母材溶入焊缝，会对整个焊缝金属的合金含量冲淡，起到稀释作用，结果使焊缝的奥氏体形成元素含量减小，当达到一定的熔合比时，会出现马氏体组织，使接头性能恶化。2过渡层的形成.珠光体钢和奥氏体钢焊接时，由于电弧力的搅拌，熔化的母材和填充材料在熔池内能比较充分的熔合。但在熔池边缘即熔合线交界处，这一区域是液固两相共存的金属，液态金属温度较低，流动性较差，在液态停留时间较短，使得熔化的母材金属与填充金属不能很好的熔合。结果在珠光体钢的一侧焊缝金属中，珠光体钢母材所占的比例较大，而且越靠近熔合线，母材所占的比例越大。在这狭窄的区域内存在很大的浓度梯度，其中尤以主要合金元素铬、镍量也越少，铬当量和镍当量相应减少。用舍弗勒图近似估计这一过渡区域应为马氏体组织。所以称这一区域为马氏体过渡层。马氏体过渡层虽然很窄，但硬度很高，脆性也很大，是珠光体钢和奥氏体钢焊接接头在使用中最易破裂的部位。过渡层的宽度取决于所选用的焊条类型。填充金属的含镍量越低，马氏体过渡层越宽，韧性下降幅度越大;反之亦然，为减少马氏体过渡层宽度，改善孤独曾的抗裂性能，必须选用奥氏体化稳定性强的填充金属，即选用含镍量较高的焊条。3.碳迁移形成的扩散层珠光体钢和奥氏体钢的焊接接头，为避免焊缝脆化，一般选用铬镍奥氏体填充金属，使焊缝形成奥氏体组织或少量铁素体+奥氏体双相组织。这样，在珠光体一侧的熔合区，一端为含碳量较高、碳化物形成元素含量较少的珠光体钢；另一段为在液、固两态对碳的溶解度远远高于珠光体钢的奥氏体焊缝。加之奥氏体焊缝中的铬含量对碳有很强的吸引力，所以珠光体钢母材中的碳就有向焊缝扩散迁移的倾向。当奥氏体钢和珠光体钢接头在高温加热或长期使用（高于427），碳迁移就会发生。温度越高，碳迁移速度越快，高于600，碳迁移速度明显加快。当温度达到800时，碳迁移达到最大值。碳迁移的结果，将在珠光体母材一端的熔合线两侧分别形成脱碳层和增碳层。靠近珠光体母材一侧产生了脱碳层而发生软化，另一侧由于增碳引起碳化物析出而发生硬化。这一区域为碳迁移形成的扩散层。 扩散层是接头的薄弱环节，接头受力时可能引起应力集中，特别是降低了高温持久强度和塑性。 对于那些要在高温下长期使用的珠光体钢和奥氏体钢接头，必须解决碳迁移问题。组织碳迁移的关键，是尽量降低焊接接头热处理的加热温度和缩短高温停留时间，采用镍基填充金属，提高奥氏体焊缝的含镍量，利用其石墨化作用阻碍形成碳化物，缩小扩散层。4.焊接接头热应力状态奥氏体钢和珠光体钢是各类钢种膨胀系数相差最为悬殊的钢，奥氏体母材与焊缝金属比珠光体钢大30-50，而热导率却只有母材的50左右。因此，这类异种钢的焊接接头，在焊后冷却、焊后处理以及较高温度使用过程中，都会产生很大的热应力。尤其是当温度变化速度较大时，或者工作中接头承受热循环时，较大的交变热应力极易使接头产生疲劳而过早开裂。此外，这类异种钢焊接接头，在珠光体母材一侧的熔合线附近易生成所谓热疲劳裂纹呢。因此，改善异种钢焊接接头的应力分布状态，使最大应力不集中在较薄弱的过渡层，是提高接头性能较有效的方法。一般钢种通过焊后热处理能减少或消除残余应力，但这类异种钢在焊后热处理加工到高温时，虽然能降低焊接应力，但在随后的冷却过程中，由于珠光体钢与奥氏体钢物理性能的差异，不可避免地又会产生信的残余应力。经热处理后的接头在更高的温度和热循环条件下使用，接头应力势必又重新分布。因此，这种异种钢接头不适宜用热处理来消除残余应力。二、内身封头与夹套封头异种金属的焊接工艺1.焊接方法的选择选择珠光体钢与奥氏体钢的焊接方法时，除了应考虑生产率和具体条件外，主要考虑减少焊接接头的熔合比，即降低对焊缝的稀释作用。焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、埋弧自动焊等方法都比较合适。采用焊条电弧焊的熔合比比较小，而且操作方便灵活，适用于各种位置的焊接不受构建形状的限制，所以被广泛用于这类异种钢的焊接。熔化极氩弧焊所采用的高合金填充焊丝的电阻很大，焊接时只允许用较小的电流，所以熔合比也很小，而且熔合比的范围变化也不大，因此也很适合焊接这类异种钢，但从操作方便、成本降低等方面不及焊条电弧焊。 埋弧焊时熔合比变化范围较大，并且需要通过控制线能量来控制熔合比。线能量越大，熔合比越大。2、低合金钢与奥氏体钢的焊接要点1）.要考虑熔合比（），容易降低焊缝内的合金元素含量，导致发生马氏体产物的转变，接头性能变坏；2）.一般选择焊材多用奥氏体焊材，或者在低合金耐热钢侧堆焊一层高V、Nb、Ti含量的堆焊层，提高耐热钢的热强性。堆焊后要热处理，温度按低合金耐热钢选择；3）.采用较小的焊接规范和工艺参数；4）.可以采用较大角度的坡口，减少熔合比。5）.需要预热和焊后热处理的部件。低合金耐热钢合金元素总含量在5%以下的合金钢，其合金系列：Cr-Mo、Mo-V、Cr- Mo-V、Mn- Mo-V、Mn-Ni-Mo等。焊接结构用低合金耐热钢，为保证其良好的焊接性，碳含量都控制在0.2%以下。某些合金总含量较高的低合金耐热钢的碳含量，标准规定不高于0.15%。低合金耐热钢通常以退火状态或正火+回火状态供货，合金元素总含量在2.5%以下的低合金耐热钢，在供货状态下具有珠光体+铁素体组织，故亦称珠光体耐热钢。合金元素总含量超过3%的低合金耐热钢在耐热钢的供货下具有贝氏体+铁素体组织，故亦称贝氏体耐热钢。3、焊接工艺卡SMAW 坡口形式及尺寸简图：焊接方法： SMAW焊机型号：ZX7-400电流种类：直流反接母材牌号：0Cr18Ni9、16MnR规格尺寸：焊材型号（牌号）：E309-16、A302焊条直径：3.2mm烘干温度：150保温时间：2h焊接工艺参数层数（道数）焊条直径（mm）焊接电流（A）焊接电压（V）焊接速度（ cm/min）打底层3.2100-11020-246-8过渡层3.2120-13022-268-10盖面层3.2120-13022-268-10焊脚尺寸要求焊脚尺寸/mm61mm焊缝表面内凹差/mm1.0mm焊缝表面的咬边深度0.5mm三、试焊 1、工具准备：锤子、锉刀、钢丝刷、检验尺等 2、材料准备：2001006板材两块、按工艺要求准备坡口形式 3、试焊记录：试焊方法SMAW母材材质0Cr18Ni9、16MnR规 格5mm、6mm焊接记录层次焊接方法第1层第2层（第一道）第2层（第二道）焊材A302A302A302焊条直径3.23.23.2烘干温度150150150保温时间2h2h2h焊接位置平焊平焊平焊焊机型号ZX7-400ZX7-400ZX7-400电源极性反极反极反极电流（A）105120120电压（V）222424焊速cm/min81010焊前坡口检查角度钝边间隙宽度错边45/160.1温度：15湿