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低温钢焊接工艺
来源: 作者:技术部 发布时间:2021年03月29日 浏览:
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  一 分类及特性

  通常把用于-20℃—-253℃低温工作的焊接结构的专用钢称为低温钢,低温钢的重要特性是在低温工作条件下具有足够的强度、塑性等性能。

低温钢通??砂词褂梦露?、合金含量和组织以及合金系统中有无镍、铬元素进行分类。

    (1)按使用温度分,低温钢一般以使用温度分级,可分为-40℃、-70℃、-100℃、-196℃和-253℃等级。各种不同温度等级的低温钢,适用于各种液化气体等介质的容器。
    (2)按合金含量和组织分,低温钢可分为三类:

   a.低合金铁素体型低温钢,其合金元素总含量不超过5%,使用温度范围为-110℃以上,例16MnR-40℃)、09MnNiDR-70℃)。

   b.中合金低碳马氏体型低温钢,其合金元素总含量在5-10%,其组织和热处理方法有关。典型的钢种是9Ni钢,广泛应用于LNG工程。

   c.高合金奥氏体型低温钢,其合金元素总含量大于10%,组织为奥氏体。奥氏体组织稳定,低温冲击韧性优良,使用温度可达-196℃—-269℃。

  (3)按有无镍、铬元素低温钢可分为二类。含镍、铬的低温钢,工作温度可低于-50℃。国内研制成的无镍、铬的低温钢,有16MnR(-40℃),09Mn2VDR-50℃),09MnNiDR-70℃)等。

  二 可焊性分析以及焊接工艺

  低温钢焊接的主要问题是保证焊接接头具有良好的低温冲击韧性,母材的含碳量一般都较低,且韧性和塑性均很好。焊接接头的薄弱环节通常是在熔合线和焊道这两个部位。低温钢焊接时须注意以下几点:

  (1)晶粒细化——不论是奥氏体型还是铁素体型的低温钢,它们的晶粒尺寸对低温韧性有着很大的影响,晶粒越细,韧性越好,低温钢焊接就是要获得细晶粒的组织。所以焊接时要用小的输入热量进行,要控制道间温度,不宜过高,防止金属过热而引起韧性下降的现象。

  (2)异材焊道——对于含Ni的低温钢,通常采用异种焊接材料进行焊接,其结果就是焊接金属的成分和组织不同于母材??刂坪附咏鹗舫煞志湍芸刂坪傅赖牡臀氯托?。采用高Ni焊条,可使焊接金属含Ni量高,能使焊道中奥氏体组织比例扩大,且稳定奥氏体组织,晶粒也细化,可获得较理想的效果。

  (3)热裂纹——当焊接金属含有较高的Ni量时,由于NiS、P、B都能形成低熔共晶体,其中Ni+Ni3S2共晶体的熔点为645℃,远低于钢的熔点,就是在焊缝结晶过程中形成低熔杂质的液态薄膜,这就导致热裂纹的产生,尤其容易引起弧坑裂纹。

  (4)未熔合、未焊透——如果采用异质材料,焊接材料的熔点和母材熔点不一,在焊接过程中两者就难以熔融,这就可能产生熔深不足,熔合不良缺陷。

  (5)焊接应力和变形大——焊接材料和母材异质,焊道和母材的导热系数与膨胀系数也有差异,焊接时由于两者膨胀收缩不同,这必然导致有较大的应力和变形。另一方面,就是焊后热处理也不能完全消除残留应力,而只能应力重新分布。

  (6)稀释——用异质焊接材料焊接时,焊道的合金元素含量高,而母材含量低,形成焊道后,在熔合线附近焊接金属的合金元素被稀释,而母材中的碳则向熔合线和焊道方向迁移,其结果,可能在熔合线附近形成马氏体或马氏体+奥氏体组织,促使熔合线的韧性下降。

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