[發(fā)明專利]一種馬氏體耐熱鋼的焊接工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210254617.7
• 申請日: 2012-07-23
• 公開（公告）號: CN102794574A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹鵬;彭凡;楊愛寧;張俊勇;唐鐘雪;陳得潤;馬進(jìn);羅永建;張宏凱
• 申請（專利權(quán)）人: 寧夏共享集團(tuán)有限責(zé)任公司;寧夏共享鑄鋼有限公司
• 主分類號: B23K31/02
• 分類號: B23K31/02
• 代理公司: 寧夏專利服務(wù)中心 64100
• 代理人: 古玲玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種焊接工藝，尤其是涉及一種馬氏體耐熱鋼的焊接工藝。

背景技術(shù)

目前火電機(jī)組正在向著高參數(shù)大容量方向發(fā)展，蒸汽溫度和壓力進(jìn)一步提高，為此開發(fā)了一些新型馬氏體耐熱鋼和奧氏體耐熱鋼。這些鋼的合金元素含量較以前的鍋爐用鋼更高，焊接性能相比之下有所下降。最高蒸汽溫度超過了600℃，蒸汽壓力超過25MPa，而且還在不斷升高，但這有賴于耐熱鋼的發(fā)展。目前應(yīng)用于超臨界鍋爐的新型馬氏體耐熱鋼有T/P91、T/P92即NF616、E911、T/P122即HCM12A等，其中多數(shù)材料依賴與進(jìn)口，國內(nèi)對這類材料的焊接性及焊接接頭性能研究尚少。由于超臨界機(jī)組的快速發(fā)展，超臨界機(jī)組參數(shù)的進(jìn)一步提升受到材料的限制，雖然目前ZG1Cr10MoVNbN內(nèi)缸鑄件可以國產(chǎn)化的生產(chǎn)，但生產(chǎn)ZG1Cr10MoVNbN內(nèi)缸的制造廠并不多。

ZG1Cr10MoVNbN材質(zhì)焊接工藝評定時強(qiáng)度、沖擊韌性等指標(biāo)均可滿足母材的要求，國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T868-2004《焊接工藝評定規(guī)程》中對此類材質(zhì)焊縫的硬度要求為：焊縫和熱影響區(qū)硬度不低于母材硬度值的90%，不高于母材布氏硬度值+100HB，且硬度小于350HB。但是目前的焊接工藝還不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝方法獨特、保證馬氏體耐熱鑄鋼ZGZG1Cr10MoVNbN材質(zhì)焊縫性能滿足母材的性能要求、尤其可以保證焊縫的塑性指標(biāo)延伸率也能夠達(dá)到與母材同樣的標(biāo)準(zhǔn)的一種馬氏體耐熱鋼的焊接工藝。

為了實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明通過如下方式實現(xiàn)：

一種馬氏體耐熱鋼的焊接工藝，其特征是：該焊接工藝為選用AWS?A5.5?E9015-B9等級的直徑為4.0mm或5.0mm的焊條，焊接電流120-220A，電壓15-25V，采用150~250℃的預(yù)熱溫度，200-350℃層間溫度，焊接速度8-20cm/min.，整個焊接過程中溫度保持在150-350℃之間，每道焊縫寬度控制在8-20mm，每層焊縫的厚度控制2-4mm，焊接完成后冷卻至90-150℃時，保溫1小時，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變完全后再進(jìn)行焊后熱處理；

所述焊后熱處理工藝為回火，是以40℃/h?～70℃/h的升溫速度加熱至710-760℃進(jìn)行保溫，保溫6-12小時，然后以30～50℃/h的冷卻速度緩慢冷卻至200℃后出爐空冷；

所述焊后熱處理工藝為正火，是以50～100℃/h的升溫速度，加熱到1030-1055℃，保溫8小時后空冷至室溫后，回火以40～70℃/h的升溫速度加熱至720-770℃，保溫時間6-12小時后隨爐緩慢冷卻至小于200℃后出爐空冷；

所述較大電流焊接時增加焊接速度，使熱輸入為8-31kJ/cm；

所述焊材的化學(xué)成分為：C為0.08-0.13，Si≤0.30，Mn≤1.2，P≤0.01，S≤0.01，Cr8.0-10.5，Mo為0.85-1.20，Ni為0.45，V為0.15-0.30，N為0.02-0.07，Nb為0.02-0.07。

本發(fā)明有如下效果：

1）工藝方法獨特：本發(fā)明提供得焊接工藝為選用AWS?A5.5?E9015-B9等級的焊條，采用150~250℃的預(yù)熱溫度，200-350℃層間溫度，焊接電流120-220A，電壓15-25V，焊接速度8-20cm/min.，整個焊接過程中溫度保持在150-350℃之間，每道焊縫寬度控制在8-20mm，每層焊縫的厚度控制2-4mm，焊接完成后冷卻至90-150℃時，保溫1小時，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變完全后再進(jìn)行焊后熱處理；本發(fā)明提供的方法按照行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊材的選擇，對于高合金鋼材質(zhì)按照等化學(xué)成分匹配的原則選擇AWS?A5.5?E9015-B9等級的焊材，保證焊縫金屬的化學(xué)成分及機(jī)械性能與母材匹配，ZGZG1Cr10MoVNbN為馬氏體型耐熱鋼。根據(jù)文獻(xiàn)報道對于9-12%Cr材料的馬氏體耐熱鋼焊接普遍存在的問題是焊縫金屬的沖擊韌性較差和靠近母材焊縫熱影響區(qū)的軟化問題，會造成工件再使用過程中發(fā)生破壞。本發(fā)明ZG1Cr10MoVNbN材質(zhì)為了使焊接過程中減少脆化組織，主要采用提高預(yù)熱溫度的方法，最低預(yù)熱溫度大于200℃，以此降低焊接時焊縫的凝固冷卻速度，并且嚴(yán)格控制焊接的道間溫度，避免焊縫再高溫下停留時間的過長導(dǎo)致組織粗大，從而影響焊縫的沖擊韌性的下降，所以焊接過程控制道間溫度小于300℃，并且合理控制各項焊接工藝參數(shù)。