衬环及法兰坏及焊.ppt

 分析耐热钢与不锈钢异种钢的焊接性 确定焊接方法、焊接材料 衬环与法兰环异种钢焊接工艺要点 能够编制衬环与法兰环异种钢焊接工艺 法兰环材质15CrMoR 15CrMoR，是含有铬、钼为主要合金元素的低合金钢，由于它的基体组织是珠光体，又在高温下具有足够的强度和抗氧化性，故称为珠光体耐热钢。一般可以制造工作温度在500~600℃范围内的设备。 15CrMoR化学成分 15CrMoR力学性能 化学成分见上图，铬和鉬能提高金属的高温强度和高温抗氧化性，但它们使金属的焊接性变差。 CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%) =0.18+0.7/6+(1.2+0.6)/5 =0.65667 按照国际碳当量公式计算其碳当量在0.4~0.7%之间，钢材的淬硬倾向逐渐明显，需要采取适当的预热和控制线能量等工艺措施。 衬环材质0Cr18Ni9 不锈钢中，奥氏体不锈钢比其他不锈钢具有更优良的耐腐蚀性、耐热性、塑性；可焊性良好，特别是0Cr18Ni9，是应用最广泛的一种。 物理性能 不锈钢与低碳钢有很大差异，对钢的焊接性有主要影响的物理性能有：热胀系数、热导率、电阻率等，从不锈钢和低碳钢的物理性能分析比较看出，合金元素含量越多，导热性越差，而热膨胀系数和电阻率越大。奥氏体钢的热导率约为低碳钢的1／3，但热膨胀系数约比低碳钢大50%，导致焊接变形比较严重，焊接过程中需要适当加以控制。低的热导率要求焊接奥氏体钢时采用较低的热输入量，比热容及密度差别不大。 焊件在焊接时其物理性能对熔合比影响也很大，热导率小的材料，在同样的焊接条件下比热导率大的材料的熔合比要大些。在选定焊接参数时必须考虑物理性能对熔合比的影响。 由于铬镍奥氏体不锈钢含有较高的铬 ，可形成致密的氧化膜，故具有良好的耐蚀性能。当含铬量为18%,含镍量为8%时，基本上能得到均匀的奥氏体组织。含铬和镍量越高，奥氏体 组织越稳定，耐腐蚀性就越好。奥氏体钢具有良好的耐蚀 性和塑性及高温性能，由于具有较高的变形能力并不可淬硬总的来说焊接性良好。 异种金属焊接接头的不均匀性 化学成分的不均匀性 组织的不均匀性 性能的不均匀性 应力场分布的不均匀性 奥氏体不锈钢和珠光体异种钢焊接共性 焊缝的稀释 过渡层 的形成 扩散层的形成 接头应力状态 焊接工艺中具体采用下列措施加以控制 采用稳定性奥氏体不锈钢填充金属，增加焊合金金属含量，确定焊缝奥氏体组织。 尽量减小熔化母材金属在焊缝中的比例，即降低熔合比。 采取在15CrMoR侧母材坡口 处预先堆焊一层奥氏体不锈钢金属，减少扩散层宽度。 尽量采用小电流，快速焊的焊接规范。 焊接工艺要点 焊接方法的选择：珠光体钢与奥氏体不锈钢焊接时，对于焊接方法的选择，除了要考虑生产率和具体焊接条件外，还以考虑熔合比的影响，即焊接时要尽量减小熔合比，以降低对焊缝的稀释作用。 选用焊条电弧焊 应熔合比较小，方便灵活，不受焊件形状的限制。 焊接材料的选择：奥氏体不锈钢于珠光体钢焊接时，焊缝及融合区的组织和性能主要取决于填充金属。选择时考虑以下几个方面： 克服珠光体钢对焊缝的稀释作用 仰制熔合区碳的扩散 改变焊接接头 的应力分布 提高焊缝金属抗热裂的能力 焊接工艺 坡口形式：焊条电弧焊时接头的坡口形式对熔合比有很大的影响，焊接层数越多，熔合比越小；坡口角度越大，熔合比越小 ；U形坡口的熔合比比V形坡口小；采用 镍基型焊条焊接时，为能通过焊条的摆动使熔滴下落到要求的位置上，应增大坡口角度 ，因此，V形坡口的角度应增至80°~90° 焊前预热：预热是珠光体耐热钢的重要措施。为了确保焊接质量，板厚在10mm以上不论是在点固焊或焊接中，都应预热并保持在150~300℃温度 范围 内。法兰环板厚30mm，淬硬倾向明显，在侧边适当预热，其预热温度比同材料焊接时略低，焊接过程注意侧边层间温度不低于预热温度。 焊接参数：为降低熔合比，焊接时采用小直径焊条或焊丝 ；在可能的情况下，尽量使用小电流、高电压和快速焊接。 热处理：由于母材金属和焊缝金属热物理参数的差异，将产生新的残余应力。所以奥氏体不锈钢和珠光体钢异种钢接头焊后热处理并不能消除焊接残余应力，只能引起应力的重新分布，即一般不热处理。 焊条的选择 A302是钛钙型药皮的Cr23Ni13不锈钢焊条，熔敷金属具有良好的抗裂性能及抗氧化性能。可交直流两用，有良好的操作工艺性能。为了提高熔敷金属的抗裂性和耐蚀性，适当提高了Mo含量，比GB/T983-1995 E309-16中的Mo含量高1%左右，其它成分均符合国标。 化学成分 * 0.45~0.60 0.80~1.20 ≤0.035 ≤0.035 0.4~0.7 0.15~0.40 0.12~0.18 15CrMoR Mo/% Cr/%