●基层主要满足强度和刚度的要求;复层满足耐蚀、耐磨等特殊性能要求。 ●我们在工程中常遇见的是不锈钢复合钢板或复合钢管。其中又以奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢为复层的复合钢板为多见。 2、不锈钢复合钢板(管)的焊接特点:
●不锈钢复合钢的焊缝可分为复层、基层和过渡层三部分。
●不锈钢复合钢的焊接性能主要取决于不锈钢的物理性能、化学成分、接头形式及填
充材料种类,所以需要解决下列问题:
(1)焊缝金属的稀释作用增大了热裂纹倾向; (2)熔合区可能出现马氏体组织导致硬度和脆性增加;
(3)基层和复层含铬量的较大差异促使碳的迁移而形成增碳层和脱碳层,加剧熔合的脆化或另一侧热影响区软化。 2、复合钢的焊条选用原则: ★JB4709-2000规定:
☆不锈钢复合钢基层的焊缝金属应保证力学性能,且其抗拉强度不应超过母材标准规定的上限值加30MPa;
☆复层的焊缝金属应保证耐腐蚀性能,当有力学性能要求时还应保证力学性能。 ☆复层焊缝与基层焊缝以及复层焊缝与基层钢板的交界处宜采用过渡焊缝。
●基于上述原则的焊条选用要点:
◇基层焊缝:选用与基层珠光体钢单独焊接时相同的焊条。 ◇复层焊缝:原则上使用与单独焊接不锈钢时相同的焊条。
◇过渡层焊缝:要求其Cr、Ni含量高于复层焊缝的含量,以减少碳钢的稀释和补充焊接过程中合金元素 的烧损。
(1)常根据复合钢材质的不同分别选用25Cr-13Ni 、 25Cr-20Ni型焊条。如A302、A307、A402、A407等焊条。
(2)对复层含钼的不锈钢复合钢,过渡层应采用25Cr-13Ni-Mo型焊条,如A312、 A042。
(3)对于塑性要求不高、抗腐蚀性能一般的不锈钢复合钢,过渡层焊缝也可选用焊接复层时的焊条。
●焊条选用焊接时应注意的事项:
◇一般应采用先焊基层焊缝、然后焊过渡层焊缝、最后焊复层焊缝的焊接顺序施焊;但复合管是特例。
◇不得用珠光体钢焊材在复层母材、过渡层焊缝和复层焊缝上施焊;
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◇过渡层焊缝应同时熔合基层焊缝、基层母材和复层母材,且应盖满基层焊缝和基层母材。
◇过渡层焊缝在整个复合钢板中的厚度:在复层侧,超出基层和复层交界面约0.5-1.5mm;在基层侧,超出基层和复层交界面约1.5-2.5mm。 ◇定位焊缝只允许焊在基层母材上。
★特例:
(1)对于复合管,或者由于施工条件限制一定要先焊复层的复合板,可采取以下方法: (2)为避免稀释、碳迁移,基层和过渡层均按过渡层焊缝要求选用焊条,如A307、A407等,基层焊条不变。
(3)为保证过渡层焊缝塑性好、抗裂性能高,过渡层选用含碳量极低的纯铁焊条,基层和复层焊条不变。 ■举例:
□0Cr13+Q235焊接:基层J422或J427;过渡层A302、A307、A402或A407;复层A132、A137、A302或A307。
□0Cr18Ni9+16MnR:基层J502或J507;过渡层A302或A307;复层A102或A107。 □00Cr17Ni12Mo2+20R:基层J422或J427 ;过渡层A042或A312;复层A022。
第五部分、氩弧焊丝的选用
1、氩弧焊丝选用的基本原则:
(1)应满足接头的化学成分、力学性能和其它特殊性能要求。 (2)焊接工艺性能要好,具有抗裂、防止气孔的能力。 (3)焊丝含有害杂质S、P等要少。
(4)焊丝应清洁、光滑、干燥、无油渍、污物和锈蚀。 ★前述的焊条选用原则基本适合于焊丝。 2、常用氩弧焊用焊丝对照表 母材 焊丝牌号(型号) H08Mn2SiA( ER49-1 ) 碳钢和抗拉强度490MPa以下的低合金结构钢如Q235、20、16MnR、15MnVR等 ER50-2 H10MnSi TIG-J50 TIG-LD 焊丝标准号 GB/T8110 GB/T8110 GB/T14958 42
TGS-50(日本) C-0.5Mo钢 0.5Cr-0.5Mo耐热钢 TIG-R10 H08CrMoA ER55-B2Mn(ER80S-G) H13CrMoA 1Cr-0.5Mo耐热钢 TIG-R30 ER55-B2Mn(ER80S-B2) H08CrMoVA 1Cr-0.5Mo-V耐热钢 TIG-R31 TIG-R40 2.25Cr-1Mo ER62-B3(ER90S-B3) H0Cr21Ni10 Cr18Ni9类钢 H00Cr21Ni10 Cr18Ni9Ti类钢 Cr17Ni12Mo2类钢 H00Cr19Ni12Mo2 Cr19Ni13Mo3类钢 珠光体钢与奥氏体不锈钢异种钢焊接 H0Cr20Ni14Mo3 H1Cr24Ni13 H1Cr26Ni21 H0Cr21Ni10Ti H0Cr19Ni12Mo2 GB/T14957 GB/T8110 GB/T14957 GB/T8110 GB/T14957 GB/T8110 YB/T5091 YB/T5091 YB/T5091 YB/T5091 YB/T5091 YB/T5091 YB/T5091 YB/T5091 第六部分、镍基合金的焊材选用
1、镍基合金的分类与牌号(七类):
◆工业纯镍(P41):含镍99.5%。如Ni200、 Ni201。 ◆Ni-Cu合金(P42):
如:Monel 400(蒙乃尔,Ni66Cu32)等。 ◆Ni-Cr合金(P43): 如:0Cr30Ni70
Corronel230(柯罗镍,Cr35Ni65) Inconel671(因康镍, Cr50Ni50)
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◆Ni-Cr-Fe合金(P43) :
如:Inconel600 (因康镍, Cr76Ni15Fe8 ) Inconel625 (Cr61Ni21Mo9Fe3 ) ◆Ni-Mo合金(P44) :
如:Hastelloy A(哈斯特洛依A,Ni60Mo19Fe20) Hastelloy B(0Ni65Cr28Fe5V) Hastelloy B-2(00Ni70Mo28) ◆Ni-Cr-Mo合金(P44) :
如:Hastelloy C (Ni60Cr16Mo16W4)
Hastelloy C-276 (000Ni60Cr16Mo16W4) Hastelloy C-4 (000Ni60Cr16Mo16Ti) 。 ◆Ni-Fe-Cr合金(P45):
如:Incoloy 800(因康洛依,Ni32Fe46Cr21) Incoloy 825(Ni42Fe30Cr21) 2、镍基合金的焊接特点:
镍基合金的焊接有奥氏体不锈钢焊接相类似的问题: (1)焊接热裂纹
(2)气孔:与低碳钢、低合金钢比较,气孔倾向更大,特别对不干净的坡口及焊丝。 (3)耐腐蚀性能:大多数镍基耐蚀合金焊后对耐蚀性能没有多大影响。但对于Ni-Cr、 Ni-Mo、 Ni-Cr-Mo系的一些合金的热影响区附近会发生贫铬现象,导致在某些介质中的晶间腐蚀、应力腐蚀性能下降。
(4)工艺特性:液态焊缝金属的流动性差;焊缝金属熔深浅。 3、焊接工艺要点: (1)正确选择焊材
(2)接头型式:采用大坡口角度和小纯边的接头型式
(3)坡口附近及焊丝的清理:特点重要,以防止热裂纹和气孔。
(4)焊前预热:一般不需要焊前预热,层间温度应控制在100 ℃以下。但当母材温度低于15℃时,应加热至15-20 ℃,以免湿气冷凝。 (5)焊接工艺:
◇限制热输入,采用小线量和保持电弧电压的稳定,并采用短弧不摆动或小摆动的操作方法。
◇对于小直径管道焊接过程中宜采取强制冷却措施减少焊缝的高温停留时间,增加焊
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缝的冷却速度。
◇焊后焊缝表面熔渣和飞溅物的及时清理,以防止熔渣中的S等杂质对焊缝造成脆化或腐蚀性能下降。
(6)焊后热处理:一般不推荐焊后热处理。但有时为保证使用中不发生晶间腐蚀或应力腐蚀需要热处理。 4、焊条分类与型号:
★GB/T13814-92《镍及镍合金焊条》标准等效采用美国ANSI/AWS A5.11-89《镍及镍合金药皮焊条规程》:(五种) ◆工业纯镍焊条:ENi-0、 ENi-1 ◆Ni-Cu系焊条:ENiCu-7
◆Ni-Cr-Fe系焊条:ENiCrFe-0至 ENiCrFe-4
◆Ni-Mo系焊条:ENiMo-1、 ENiMo-3 、ENiMo-7
◆Ni-Cr-Mo系焊条: ENiCrMo-0至ENiCrMo-9 ★药皮类型:钛钙型(03)、碱性(15、16) 5、焊丝分类与型号:
★按GB/T15620-1995《镍及镍合金焊丝》规定: ◆工业纯镍焊丝:
◆Ni-Cu系焊丝:ERNiCu-7 ◆Ni-Cr系焊丝:ERNiCr-3
◆Ni-Cr-Fe系焊丝:ERNiCrFe-5、 ERNiCrFe-6 ◆Ni-Fe-Cr系焊丝: ERNiFeCr-1、 ERNiFeCr-2
◆Ni-Mo系焊丝: ERNiMo-1 、ERNiMo-2 、 ERNiMo-3 、ERNiMo-7
◆Ni-Cr-Mo系焊丝: ERNiCrMo-1至ERNiCrMo-4、 ERNiCrMo-7至ERNiCrMo-9 6、镍基合金的焊材选用原则:
(1)同种镍材焊接时的焊材选用: ◇应选用和母材合金系列相同的焊接材料
◇若无耐腐蚀性能要求,也可选用与母材合金系统不同的焊接材料,但应保证接头具备设计要求的性能。
■举例:
Monel 400:焊条ENiCu-7 ;焊丝ERNiCu-7 Inconel600: 焊条ENiCrFe-1;焊丝ERNiCrFe-5 Incoloy 800H:焊条ENiCrFe-2;焊丝ERNiCr-3
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Hastelloy C-276:焊条ENiCrMo-4 ;焊丝ERNiCrMo-4 (2)异种镍材及镍材与奥氏体不锈钢之间的焊接,应考虑下列因素: ◇焊缝的强度(包括高温持久强度),耐腐蚀性满足设计; ◇选用线膨胀系数与母材相近的焊接材料。 ◇考虑焊材对焊接裂纹、气孔的敏感性。 ■举例:
◇奥氏体不锈钢与Monel 400焊接:焊条ENiCu-7 ;焊丝ERNiCu-7。 ◇Monel 400与Inconel600焊接:焊条ENiCrFe-3;焊丝 ERNiCr-3。 ◇Incoloy 800H与Hastelloy C-276焊接: 焊条ENiMo-3;焊丝ERNiMo-3 。
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