[發明專利]一種提高低碳馬氏體不銹鋼焊縫低溫沖擊韌性的焊接方法

無效

• 申請號: 201210254705.7
• 申請日: 2012-07-23
• 公開（公告）號: CN102794538A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 馬進;曹鵬;陳得潤;彭凡;張俊勇;李文輝;李成志;馬金鑫;張立文
• 申請（專利權）人: 寧夏共享集團有限責任公司;寧夏共享鑄鋼有限公司
• 主分類號: B23K9/00
• 分類號: B23K9/00;B23K9/235;B23K35/24
• 代理公司: 寧夏專利服務中心 64100
• 代理人: 古玲玉

技術領域

??本發明涉及一種焊接工藝，尤其是涉及一種提高低碳馬氏體不銹鋼焊縫低溫沖擊韌性的焊接方法。

背景技術

大型葉片因材質特殊、澆注技術難度大、制造工藝復雜，過去長期依賴進口。目前，經過國內一些公司的研發，已基本掌握了這種大型裝備的生產制造。其材質為ZG06Cr13Ni4Mo，屬于低碳馬氏體不銹鋼。為減少葉片使用中發生空蝕和泥沙磨損、減少葉片疲勞裂紋，增加發電效率的可靠性、穩定性?，顧客對葉片的內外質量都有著很嚴格的要求。力學性能主要指標：抗拉強度≥800MPa，0℃沖擊韌性AK_V≥100J。對于葉片上缺陷的補焊，焊接焊縫的-20℃沖擊韌性要求AK_V≥35J。葉片整體要進行無損探傷檢測，對葉片超標缺陷需要挖除干凈，按照提交顧客審批的焊接工藝進行焊補。焊補后對葉片整體進行焊后消應力，并對焊接處進行NDT復檢，硬度檢測。

目前雖然通過化學成分和熱處理工藝優化調配已實現了葉片高屈強比和高塑韌性的綜合性能要求：抗拉強度平均在820MPa以上，0℃沖擊韌性AK_V基本在120J以上，-20℃的AK_V也在100J以上。但是焊縫的沖擊韌性很難達到要求目前還沒有解決這種問題的辦法。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種工藝方法獨特、在原焊接工藝方案的基礎上提高焊材的Nieq/Creq當量比、降低焊接線能量、降低外來碳滲入焊縫、同時略微提高焊后回火溫度的一種提高低碳馬氏體不銹鋼焊縫低溫沖擊韌性的焊接方法。

為了實現發明目的，本發明通過如下方式實現：

一種提高低碳馬氏體不銹鋼焊縫低溫沖擊韌性的焊接方法，其特征是：該方法包括如下步驟：

a.焊前處理：用清渣器或砂輪打磨掉焊接缺陷及其周邊200mm范圍內的碳黑；

b.預熱：采用天然氣預熱，預熱溫度為50～100℃；溫度測試用手持式紅外線測溫儀；

c.焊接：選用手工電弧焊，焊條材質為C≤0.04%，Si≤0.6%，Mn≤1.0%，Cr=12.0～13.5%，Mo=0.4～0.6%，Ni=3.8～5.0%，采用φ5.0的焊條，焊接電流為160～230A、電壓為19～25V、焊接速度為Min10cm/min，單道焊縫的寬度為6～10mm，厚度為3～5mm，焊接線能量為8.4～10.2?KJ/cm，層間溫度為150～200℃；

d.焊后熱處理：熱處理溫度為540～570℃。

本發明有如下效果：

1）工藝簡單，可操作性強：本發明提供的方法為a、焊前處理：用砂輪機將氣刨過的缺陷表面鏟磨掉1～2mm，用清渣器或砂輪打磨掉焊接缺陷及其周邊200mm范圍內的碳黑及鐵銹；b、預熱：采用天然氣預熱，預熱溫度為50～100℃；溫度測試用手持式紅外線測溫儀；c、焊接：選用手工電弧焊，焊條材質為C≤0.04%，Si≤0.6%，Mn≤1.0%，Cr=12.0～13.5%，Mo=0.4～0.6%，Ni=3.8～5.0%，采用φ5.0的焊條，焊接電流為160～230A、電壓為19～25V、焊接速度為Min10cm/min，單道焊縫的寬度為6～10mm，厚度為3～5mm，焊接線能量為8.4～10.2?KJ/cm，層間溫度為150～200℃；d、焊后熱處理：熱處理溫度為540～570℃；采用以上的工藝控制措施，焊接區平均硬度能夠控制在HB285左右，-20℃的AK_V均值為40J左右,?達到大于35J的顧客要求，比改進前提高了100%?。而采用以上方法，工藝簡單，可操作性強。

2）控制焊材的Nieq/Creq當量比：本發明根據大量的葉片本體的化學成分與組織的對照統計結果，得出當Nieq/Creq=0.42～0.45時,正回火組織中基本沒有δ鐵素體且綜合性能較好。其中，Nieq?%=?Ni?+?30（C＋N）+0.5Mn（%），Creq%?=?Cr?+?Mo?+?1.5Si（%），式中各元素為質量百分數%。據此對要求與母材成分相近的等強度的馬氏體型焊接材料重點成分進行控制，滿足Nieq/Creq比要求。