20Cr2Ni4A_20g异种钢_省略_abCO_2激光深熔焊接工艺研究_石岩
第38卷 第6期中 国 激 光
V ol .38,N o .62011年6月
CHINESE JO URNAL OF LASERS
June ,2011
20Cr2Ni4A -20g 异种钢Slab CO 2激光
深熔焊接工艺研究
石 岩 刘 佳 张 宏
(长春理工大学机电工程学院,吉林长春130022)
摘要 为提高20Cr2Ni4A -20g 异种钢中厚板的焊接效率,采用5kW S lab CO 2激光器对20Cr2Ni4A 合金渗碳钢与20g 锅炉钢进行异种钢激光深熔焊工艺研究。研究了离焦量、保护气体配比、激光功率和焊接速度对焊缝形貌的影响。采用材料试验机对异种钢激光焊接焊缝拉伸性能进行了测试,采用扫描电子显微镜对断口微观形貌进行了表征。研究发现通过调节离焦量、同轴保护气体成分、激光功率和焊接速度可以优化焊缝成形,最终获得了厚度为8mm 的20Cr2N i4A -20g 异种钢CO 2激光焊接的最佳工艺参数为:离焦量为+2mm ,激光功率为5kW ,焊接速度为2.5m /min ,保护气体采用由5L /min H e 与20L /min A r 组成的混合气体,在此工艺参数条件下,激光焊接接头的抗拉强度高于20g 母材,母材为韧性断裂,断口呈典型的韧窝形态。关键词 激光技术;激光焊接;异种钢;深熔焊;工艺参数;拉伸强度
中图分类号 T G456.7 文献标识码 A do i :10.3788/CJL 201138.0603011
Study on De ep Pe ne tration Laser Welding of 20Cr2Ni4A -20g
Dissimilar Ste el by Slab CO 2Lase r
Shi Yan Liu Jia Zhang Ho ng
(College of Elect romechanical Engineering ,Chang chun Universit y of Science and Technology ,
Changchun ,Jilin 130022,China )
Abstract The deep penetration laser welding of 20Cr 2Ni 4A -20g dissimilar steel is studied to increase the welding
efficiency .The effects of laser welding parameters on the morphology of welding seam are investigated using 5kW Slab CO 2laser .The tensile strength is tested by material testing ma chine ,and the fracture morphologies are observed by sc anning electron mic roscopy .The results show that the welding joint can be optim ized by a djusting the defocusing distanc e ,coaxial shielding gas flow rate ,laser power and welding speed .The optimum process parameters of 8mm thic kness of 20g and 20Cr 2Ni 4A dissimilar steel are :a laser power of 5kW ,a welding speed of 2.5m /min ,a shielding gas of 5L /min He and 20L /min Ar and a foc using distance of +2mm .Under the optimum proc ess parameters ,the tensile strength of the welded joint is better than 20g matrix ,which is ductile fracture and the fracture presents dimple .
Key word s la ser tec hnique ;laser welding ;dissimilar steel ;penetration welding ;welding parameters ;tensile strength
OCIS co des 000.2658;140.3390;350.3390
收稿日期:2011-03-18;收到修改稿日期:2011-05-08
作者简介:石 岩(1972—),男,工学博士,副教授,主要从事激光加工技术方面的研究。E -mail :shiy an @cust .edu .cn
1 引 言
齿轮是机械传动系统中不可缺少的重要零部件,为了减小体积、改善结构工艺性能、合理利用材料,很多复杂结构齿轮常常采用分体加工再组焊成形工艺。由于这类分体结构所预留的焊接空间较
小,焊接变形要求更为苛刻。因此,对于此类精密复杂结构零部件的焊接主要是电子束焊及激光束
焊[1～4]。目前已有许多关于车用齿轮激光焊接研究与应用的报道[5,6],但许多研究与应用仍局限于小熔深的焊接,对于深熔焊接国内厂家普遍采用的是
中 国 激 光
电子束焊接[7]。由于电子束焊接存在工序繁杂、生产效率低和工艺成本高等缺点,因而不能被广泛应用。
近年来随着大功率激光的出现,尤其是高功率S lab CO2激光器的研究,高的光束质量使很多以前Nd…YAG和轴快流激光无法实现的大熔深高速焊接成为可能。由于5kW的Slab CO2激光器在国内研究时间较短,有关其深熔焊接工艺的研究及报道还很少。本文以某重型机械传动系统中复杂结构分体齿轮制造所用的20C r2Ni4A和20g两种高级优质合金钢为研究对象,通过研究激光束离焦量、保护气体成分、激光功率及焊接速度等工艺参数对焊接质量的影响,理论探索及总结5kW Slab CO2激光焊接工艺对异种钢激光深熔焊接质量影响的内在规律,解决其焊接工艺参数优化关键问题,为激光焊接技术的深入广泛应用提供技术支持与参考。
2 试验材料和方法
试验所用材料为20Cr2Ni4A高级优质合金渗碳钢和20g锅炉常用钢,其材料成分如表1所示。试样为80m m×30mm×12mm平板。激光设备采用5kW Slab CO2激光器,输出激光模式为基模。应用自制夹具将工件装夹在四轴联动数控机床上进行激光对接焊接试验。
表120g钢和20Cr2Ni4A钢主要成分(质量分数,%)
T able1Co mpo sitio n of20g steel and20Cr2N i4A steel(mass fractio n,%)
C Cr Ni Si M n P S F e 20Cr2N i4A0.17～0.231.25～1.653.25～3.650.17～0.370.30～0.60≤0.03≤0.03Bal.
20g0.17～0.24——0.15～0.300.50～0.90≤0.035≤0.035Bal.
试验方案设计:首先根据文献查阅和前期工艺摸索,研究在激光功率P为4kW、焊接速度v为1.5m/m in、保护气体流量L为25L/min[A r与He 的体积(V)比为10…15]条件下,离焦量对焊缝尺寸的影响,确定最佳离焦量。然后依次研究保护气体配比对焊缝形貌的影响,确定最佳保护气体配比;研究激光功率对焊缝形貌的影响,确定最佳激光功率;研究焊接速度对焊缝形貌的影响,确定最佳焊接速度。最后用试验确定的最佳工艺参数焊接8m m厚20Cr2Ni4A-20g样件,并在拉伸实验机上测试拉伸性能。
焊接前用丙酮将试件表面特别是焊接面清洗干净,以除去表面的杂物和油污等。焊接后将焊接试样用线切割机在焊缝处横向切开,经研磨、抛光和腐蚀后制备焊缝观察试样,采用OLS3000型激光共聚焦显微镜观察焊接接头截面形貌,并测量焊缝熔深和焊宽等参数。
根据GB/T228-2002《金属材料室温拉伸实验方法》,将最佳工艺参数试件沿垂直焊缝方向用线切割机及磨床打磨制备出3个120mm×12.5mm×5m m标准比例,试样如图1所示。图1(a)所示试样一是为了比较激光焊接后,焊缝与母材抗拉强度的大小。图1(b)所示试样二是为了测试激光焊接接头拉伸强度值。拉伸试验在美国M TS810.22M 电、液伺服材料试验系统上进行
。
图1焊接接头拉伸试样尺寸
F ig.1T ensile specimen size o f welded joints
3 试验结果及分析
3.1 离焦量对焊缝形貌的影响
作用于工件表面的功率密度除了和激光束的焦斑功率密度有关外,还取决于工件表面和焦平面的相对位置即离焦量D F,定义焦平面在工件表面之上为正离焦,当焦平面在工件表面以下时为负离焦。不同离焦量的激光作用于焊接试样内部的功率密度不一样。图2,3分别为在激光功率4kW、焊接速度1.5m/min、保护气体流量25L/min[V(A r)…V(H e)=10…15]条件下,不同离焦量的焊缝表面及横截面形貌照片。由图2,3可见,随着离焦量从+4m m到-1mm逐渐减小,焊缝表面逐渐变得平直、连续。图4为由图3所测得的离焦量对焊缝形貌尺寸的影响曲线。由图4可见,随着离焦量从-1m m到+4mm变化,焊缝的熔深先增加后减小,
石 岩等: 20C r2N i4A -20g 异种钢S lab CO 2激光深熔焊接工艺研究
而焊缝宽度逐渐变窄,当离焦量位于+2m m 时,焊缝的熔深达到最大
。
图2离焦量对焊缝表面形貌的影响
F ig .2Effect of defocusing on the sur face o f weld
seam
图3离焦量对焊缝截面形貌的影响Fig .3Effect o f defocusing o n the cro ss
sectio n o f weld
seam
图4离焦量对焊缝形貌尺寸的影响曲线Fig .4Effect o f defo cusing o n the mo rpho lo gy of
w eld seam
这种变化是由Slab CO 2激光器高的光束质量引起的[8]。离焦量不仅影响工件表面光斑的大小及激光功率密度分布,而且影响光束的入射方向,因而
对焊缝形状、熔深和横截面积有很大影响,离焦量的选择要根据激光的光束质量来进行。在激光深熔焊接时,主要是通过“小孔”壁的菲涅耳反射来实现金属与能量的耦合,将入射到小孔内的功率几乎全部
吸收,这种机制叫作菲涅耳吸收。图5为一个简单锥型小孔孔壁上前两次菲涅耳反射的几何光学示意图,锥形小孔的圆锥半角为α,入射到圆锥顶部的激光入射方向与圆锥轴线方向的夹角为γ, 表示入射光线的入射角
。
图5锥形小孔孔壁上菲涅耳反射的几何光学示意图Fig .5Schematic diag ram o f the g eomet rical o ptics o f
F resne l reflections in a cone
由几何光学可以说明,当α≤π/6时,只有发散状态的激光束才可以完成在小孔壁的多次反射,也即深宽比大约超过0.9时,即使在正离焦情况下,激
光束以发散状态入射到工件表面,仍然可以使激光束不断向小孔内部耦合,从而达到更大熔深,而Slab CO 2激光具有很强“穿透性”,在所有试验参数下深宽比均超过3。由此可以看出,深熔焊接过程中离焦量的变化主要影响小孔对激光功率密度的吸收(菲涅耳吸收),当离焦量为负值时,工件表面激光
中 国 激 光
功率密度和同值正离焦相等,但通过小孔壁的菲涅耳吸收进入到小孔内的能量却减少,工件表面获得能量较多,因而表面金属熔化较多,熔深较小,这样就表现为如图3(e ),(f )所示负离焦时的大焊宽丁字状焊缝;当采取正离焦时,有利于激光功率密度向小孔内部耦合,能量几乎被小孔吸收,表面获得能量较少,因而熔深较大,焊宽很小,深宽比大,显示出如图3(a )所示的大深宽比焊缝,焊缝熔池两侧壁近似平行,且不存在负离焦量时的“鼓腰”焊缝,如图6所示
。
图6(a )正(b )负离焦量对熔池形状及熔深的影响Fig .6Effect of (a )positive and (b )neg ativ e
defo cusing o n the w elding shapes
当离焦量为+4m m 时,出现了连续性较差的珠状窄焊缝。随着离焦量的再次增加,焊缝的连续性逐渐下降。因此,当离焦量为+2m m 时,可以获得焊缝表面质量好,且熔深较深的焊缝,因此选取+2mm 为最佳离焦量。
3.2 保护气体的影响
同轴保护气体主要用于吹散焊缝表面的等离子体气体,减少等离子体对激光的吸收、散射和折射,同时起到隔绝空气,防止氧化的作用。在焊接过程
中,比较常用的侧吹气体有N 2,H e 和Ar 等。其中对减弱等离子体云的效果由好到坏依次排列为H e >N 2>Ar 。由于A r 容易电离,所以对等离子体
云的减弱效果不明显。N 2,He 和Ar 密度的大小关系为ρ(A r )>ρ(N 2)>ρ(He ),所以它们对焊缝的保护效果好坏依次为Ar >N 2>He 。其中只有Ar 的密度比空气大,所以保护效果比其他两种气体好很多。
采用A r 和H e 的混合气体进行同轴保护。图7为在离焦量+2m m 、激光功率4kW 、焊接速度1.5m /min 条件下,不同保护气体配比(总流量25L /min )的焊缝表面形貌照片。由图7可见,保护气体为纯A r 气时,焊缝表面凸起较平,熔宽和热影响区很大。随着H e 气比例逐渐增加,熔宽和热影响区不断减小。图8为其横截面形貌照片。图9为由图8所测得的焊缝形貌尺寸。从图8,9中可以看出,当H e 的体积分数小于20%时,随着保护气体中H e 浓度的增加,焊缝的熔深显著增加,熔宽显著变窄。这是由于He 不易发生电离,随着H e 的浓度
的增加,保护气体整体防电离的能力增强,在吹散等离子体的同时保护气体被电离的量减少,因此,整体
等离子体的量在减少。所以,等离子体对激光的吸收、散射和折射降低,更多的激光能量可以到达被加工工件表面,从而获得更大的熔深。随着等离子体的减少,等离子体对焊缝表面的热作用下降,因此熔宽变窄。当H e 的体积分数大于20%时,焊缝的熔深仍在增加,熔宽仍在变窄。但是增加和变窄的幅度较小,几乎可以忽略,且焊缝的表面平整性、均匀性和连续性下降明显。因此,保护气体采用5L /min 的He 与20L /min 的A r 的混合气体时,可以获得较好的表面形貌和较大的熔深,且成本较低
。
图7保护气体配比对焊缝表面形貌的影响
Fig .7Effect of shielding ga s pro po r tion on the surface of w eld seam
3.3 激光功率的影响
在焊接速度不变的前提下,随着激光功率的增
大,功率密度变大,激光的熔透能力增强。图10,11分别为在离焦量+2mm 、保护气体流量25L /min
石 岩等: 20C r2N i4A -20g 异种钢S lab CO 2
激光深熔焊接工艺研究
图8保护气体配比对焊缝截面形貌的影响Fig .8Effect o f shielding g as pr opor tion on the
cross section of w eld seam
[V (H e )…V (A r )=5…20]、焊接速度1.5m /min
条
图9保护气体配比对焊缝形貌尺寸的影响曲线F ig .9Effect of shielding gas pro po rtion on the
mor pholog y o f weld seam
件下,不同激光功率的焊缝表面和横截面形貌照片。由图10可看出,各功率条件下焊缝均可获得较好的表面质量,无飞溅产生,且随着功率的增加焊缝表面
变得平滑。图12为由图11所测得的焊缝形貌尺
寸。由图11,12可以看出,随着激光功率的增加,焊缝的熔深呈直线上升,熔宽先减小后增大。为增加焊接熔深,提高焊接速度,更加有效地利用大功率激
光器,激光深熔焊接最佳焊接功率选择5kW
。
图10激光功率对焊缝表面形貌的影响
Fig .10Effect of laser pow er o n the surface of we ld
seam
图11激光功率对焊缝截面形貌的影响
F ig .11Effec t o f laser pow er o n the cro ss sectio n o f weld seam
3.4 焊接速度的影响
图13,14分别为在离焦量+2mm 、保护气体流量25L /min [V (He )…V (A r )=5…20]、激光功率5kW 条件下,不同焊接速度的焊缝表面和横截面形貌照片。由图13可看出,激光功率一定时,焊接速
度过低,焊缝金属熔化烧损比较严重,焊缝及热影响区很宽,焊缝表面横向与纵向的不平度急剧增加;随着焊接速度的增加,焊缝的不平度减小,表面状态得以改观。图15为由图14所测得的焊缝形貌尺寸。由图14,15可以看出,随着焊接速度的增加,焊缝熔
中 国 激
光
图12激光功率对焊缝相貌尺寸的影响曲线Fig .12Effect of laser po wer on the mo rphology
of w eld seam
深变浅,熔宽变窄。这是由于当焊接功率不变时,随
着焊接速度的增加,焊缝所获得的激光线能量降低,焊缝的熔深变浅,焊接速度与熔深近似呈反比例关系。随着焊接速度从1m /min 增加到3.5m /min ,熔宽总体上不断减小。这是由于随着焊接速度的增加,使得焊缝所获得的激光线能量降低,焊缝熔池热量向基体的热传导作用减小,同时冷却速度却相对加快,势必导致熔池表面宽度减小。
焊接速度对熔深的影响较大,提高速度会使熔深变浅,但速度过低又会导致材料过度熔化、烧蚀及
工件焊穿等缺陷产生。所以,对一定激光功率和一定厚度的某种特定材料有一个合适的焊接速度范围。本项目要求焊接熔深为8m m ,因此根据图14,15将最佳焊接速度确定为2.5m /min
。
图13焊接速度对焊缝表面形貌的影响
F ig .13Effect o f welding speed on the surface of weld
seam
图14焊接速度对焊缝截面形貌的影响Fig .14Effect o f welding speed on the cr oss sectio n
of w eld seam
4 最佳焊接工艺的确定
工艺研究表明,
通过调节离焦量和同轴保护气
图15焊接速度对焊缝形貌的影响
Fig .15Effect of we lding speed on the mor pholog y
of we ld seam
流量可以优化焊缝成形。厚度为8mm 的20g 和20C r2Ni4A 异种金属S lab CO 2激光焊接的最佳工艺参数为:激光功率为5kW ,焊接速度为2.5m /min ,保护气体为5L /m in 的He 和20L /min 的Ar 的混合气体,离焦量为+2mm ,其焊缝表面形貌和焊缝截面图如图16所示。可见20g 与20Cr2Ni4A 激光深熔焊的焊缝形貌为T 形,且焊缝截面不对称。这是由于20C r2Ni4A 合金钢中含有Cr ,Ni 和M n 等合金元素,提高了
石 岩等: 20C r2N i4A -20g 异种钢S lab CO 2激光深熔焊接工艺研究
20Cr2Ni4A 合金钢的淬透性,从而使得20Cr2Ni4A 一侧的热影响区大于20g 一侧的热影响区(H AZ )
。
图16(a )焊缝表面形貌和(b )焊缝截面Fig .16(a )Surface mor pholog y and (b )cro ss
section of jo int
5 拉伸性能测试
图17(a )为上述最佳工艺参数焊接试样一样品
拉伸试验后的断裂件宏观形貌。所有试样一的样件经拉伸试验后,均在20g 母材处发生韧性断裂,断口呈45°角。这说明焊缝位置的抗拉强度超过了20g 母材,20g 母材的抗拉强度为440～450M Pa 。图17(b )为试样二样品拉伸试验后的断裂件宏观形貌。所有试样二的样件经拉伸试验后,均首先从近缝处20g 热影响区发生剪切,裂纹扩展至20g 基材后很快发生断裂。这说明焊接熔合区的强度高于20g 热影响区的强度,远远高于20g 母材的强度,20g 热影响区的抗拉强度不低于800～860M Pa
。
图17试样拉伸断裂样品宏观形貌F ig .17M acro -mo rphology of f racture samples
图18为试样一拉伸试验过程中的应力应变曲线,该曲线很明显的说明试样一的断裂方式为韧性断裂,出现锯齿状屈服。图19为扫描电子显微镜
(SEM )下观察试样一的断口形貌,其断裂方式为典型的韧窝断裂。韧窝断裂机制是众所周知的显微空穴聚集长大,其中黑色部分为韧窝,白色条形部分为晶界滑移带。在韧窝底部都一般有第二相质点存在。许多研究证明,韧窝的形状与形成韧窝源的析出相质点和基体材料的塑性变形特性无关,而与材
料断裂时的受力状态有关,作用力平行于断裂平面(剪切应力)产生拉长韧窝,作用力垂直于断裂平面主要产生等轴韧窝,其中剪切韧窝的开口指向该剪
切唇的位移方向。由于局部断裂平面往往偏离宏观平面,并且断裂通常是拉伸和剪切应力综合作用的结果,因此断口上一般显示出不同形状和方向的韧窝。图19(a )为断口边缘韧窝形态,呈现拉长状韧窝,韧窝底部发现存在第二相质点;图19(b )为断口中心等轴韧窝形态
。
图18试样一拉伸应力应变曲线
Fig .18Te nsile stress -strain curve of the first
specimen
图19试样一断口形貌
Fig .19F ractog raphy o f the first specimen
图20为试样二拉伸试验过程中的应力应变曲线,该曲线很明显的说明试样二的断裂方式为脆性断裂。图21为SEM 下观察试样二的断口形貌,其断裂方式为韧窝断裂和脆性断裂混合断裂。图21(a )从右
至左断口模式分别为脆性断口、拉长状韧窝断口和等轴韧窝断口。右侧为发生在20g 热影响区内的剪切断裂区;中部为20g 热影响区到20g 母材过渡的拉长状韧窝断裂区;左侧为发生在20g 母材的等轴韧窝断裂区[如图21(b )所示]。图21所示断口形貌与图20所示拉伸应力应变曲线不符合。这是由于20g 热影响区的抗拉强度远远大于20g 母材的抗拉强度。当断口从20g 热影响区向20g 母材发展时,此时拉伸试验机的拉力已经超过了20g 母材断裂强度所能承受的拉力。因此,在拉伸应力应变曲线上未出现明显的屈服过程。
中 国 激
光
图20试样二拉伸应力应变曲线Fig .20T ensile stress -strain curve o f the
seco nd
specimen
图21试样二断口形貌
Fig .21F ractog raphy of the second specime n
6 结 论
1)激光深熔焊接时,由于“小孔”壁的反射原理及Slab CO 2激光高的光束质量,在离焦量为+2mm 时焊缝达到最大焊接熔深;保护气体配比在V (He )…V (A r )=5…20(总流量25L /min )时,可
以获得较好的表面形貌和较大的熔深,且成本较低;
2)随着激光功率的增大,激光的熔透能力增强,焊缝的熔深呈直线上升,提高速度会使熔深变浅,速度过低又会导致材料过度熔化、烧蚀及工件焊穿等缺陷产生;
3)在激光功率5kW ,焊接速度2.5m /min ,离焦量+2mm ,总流量25L /min 的H e ,A r 混合气体作为保护气体,配比V (He )…V (Ar )=5…20条件下,8mm 厚20Cr2Ni4A -20g 异种钢可获得良好的激
光
熔透焊焊接接头。激光焊接接头的抗拉强度高于母
材,母材的断裂方式为韧性断裂,断口呈典型的韧窝形态;在焊缝区拉伸强度测试过程中,裂纹首先在20g 热影响区产生,然后斜向扩展至20g 母材后在母材发生韧窝断裂,20g 钢热影响区的断裂方式表现为脆性和韧窝混合断裂。
参
考
文
献
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异种钢焊接方案11
发放编号文件编号 山东胜星化工150万吨常减压装置 异种钢焊接 焊接方案 山东淄建集团工业设备安装分公司 2014-07-22
焊接（方案）报审表
1、适用范围 本作业指导书适用于减压塔到减压炉DN800复合管与不锈钢管焊接作业。 2、引用标准 DL/T 869—2004《火力发电厂焊接技术规程》 DL/T 868—2004《焊接工艺评定规程》 DL/T 679—1999《焊工技术考核规程》 DL/T 820—2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》 DL/T 821—2002《钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程》 JB3223-96《焊条质量管理规程》 DL5009.1-2002《电力建设安全工作规程》 3、编写依据 相关图纸及说明 公司《焊接工艺评定》 4、工程概况 4.1工程简介 本工程位于广饶大王，150万吨常减压装置 5、作业准备和条件 5.1人员 5.1.1施焊人员 施焊人员必须经培训考试合格，持有相应项目的合格证，焊前进行相应的仿样合格。 5.2焊接工、机具 5.2.1焊机 焊机选用ZX7－400S型逆变弧焊整流器。 5.2.2焊接工具 焊枪选用QQ—85°/150A型。 氩气减压器选用AT—15型。 5.3焊接材料 5.3.1焊条和焊丝 焊工凭班（组）长、技术员填写的焊接任务单到材料库领取焊接材料。合金焊接材
料需经焊接技术人员或质检人员签字方可发放。 焊条使用前应按照说明书的要求进行烘焙，并且重复烘焙次数不得超过2次；焊条领用后应装入保温筒，随用随取，保持焊条的温度和干燥度。 领取焊条时要求认真检查焊条外观，不得使用药皮破裂或药皮脱落的焊条；并核实所领用的焊条是否与焊接任务单上的一致。 当班未用完的焊条要求交回材料库统一保管。严格执行焊接材料发放和回收的有关规定。 5.3.2氩气 所用氩气的纯度不得低于99.95%。氩气瓶集中放置在专用的瓶架上。 氩气皮管布置整齐、不影响通道，同时要防止人员、机具和材料挤压氩气皮管，以免影响氩气保护效果。 5.3.3钨极 选用铈钨极，牌号为Wce-20，规格为2.0mm。 5.4焊前准备 氩气瓶、焊接设备必须尽量靠近施焊位置，以利焊工操作，为保证焊接质量、节约氩气创造条件。 焊工上岗前领取氩气皮管、工具包、焊条保温筒、焊接清理工具如榔头、錾子和钢丝刷等。 焊工还需配备专用扳手和防护眼镜。 施焊前准备钨极，钨极放入专用的钨极盒内。 检查焊枪和氩气皮管是否漏气。 氩气减压器、焊机电流表和电压表等必须符合公司计量管理的要求。 5.5防风、防雨措施 由于施工区域多雨、多雾，风大，必须采取相应的防风、防雨措施；高温天气作业时，防止气瓶爆炸。 5.6焊前清理 厂家供应的设备应检查坡口是否符合要求，是否在运输过程中被损坏。焊前必须将坡口和坡口两侧10~15mm范围内的铁锈、油、漆、污垢等清理干净，直至发出金属光泽。 要求坡口处母材无裂纹、重皮、坡口损伤及毛刺等缺陷，用手触摸光滑不刮手。
15CrMo与20#异种钢管状对接氩弧焊焊接工艺评定
xxx 公司 焊接工艺评定 编号: PQR124-GTA–WⅣ1/I1-3.5 编制: 审核: 批准: 目录 焊接工艺评定报告（共 3 页）焊接工艺指导书（共 2 页）
日期 V 60 1 与 相焊 20 I-1 C Si S Cr Mn P Ni Mo V Ti Nb .5 .1 .5 .3 焊丝 焊条 焊接工艺指导书 共 2 页 第1页 xxx 公司 单位名称 : 焊接工艺指导书编号 （WPS ）: 焊接工艺评定报告编号 : HZ124 2001.3.5 HP124 焊接方法 : 机械化程度 （ 手工、半自动、自动 手工 GTAW 焊接接头 : 简图: （接头形式 坡口形式与尺寸 焊层 焊道布置及顺序 管状对接 坡口形式 : 其他: 母材 : 标准号 钢号 组别号 15CrMo GB6479 Ⅳ-1 标准号 钢号 组别号 GB8163 厚度范围 : 母材 : 对接焊缝 角焊缝 管子直径 壁厚范围 : 角焊缝 不限 1.5～7.0mm 焊缝金属厚度范围 : （对接焊缝 ） SMAW SAW 角焊缝 不限～ 7.0 GTAW GMAW 其他 焊接材料 : 焊材类焊丝 /焊焊材牌号（钢 TIG-R30L 填充金属尺 φ2.0 焊材型 焊材标 GB/T14957 焊材烘干温 焊材恒温时 其他 耐蚀堆焊金属化学成分 （%）: 其他 衬垫 （材料及规格 ）: 无 类别号 Ⅳ 类别号 I 1.5 ～2.0
背面保护气 焊接电流范围 (A): 60～75 电弧电压 (V): 10～ 14 (按所焊位置和厚度 ,分别列出电流和电压范围 , 记入下表 ) 焊道/焊层 焊接方法 填充材料 焊接电流 电弧电压 (V ) 焊接速度 (cm/min) 线能量 ( kJ/cm) 牌号 直径 极性 电流( A ) 1/1 GTAW TIG-R30L φ2.0 DCEP 60～75 10～14 6～8 6000.00 1/2 GTAW TIG-R30L φ2.0 DCEP 60～75 10～14 6～8 6000.00 钨极类型及直径 : 铈钨 φ 2.0 喷嘴直径 (mm): φ10.0 熔滴过渡形式 : ___________________________________ 焊丝送进速度 (cm/min): 技术措施 : 摆动焊或不摆动焊 : 摆动 摆动参数 : 微摆 电特性 : 电流种类 : 直流 极 性 : 正接 焊前清理和层间清理 : 砂轮机 ,钢丝擦 ,清渣锤 背面清根方法 : 焊接位置： 焊后热处理 : 对接焊缝的位置 垂直固定 温度范围 (℃ ) 第2页 焊接方向 : (向上、 向下 ) 保温时间 (h) 角焊缝位置 焊接方向 : (向上 向下 ) 预热: 气体 : 预热温度 ( ℃ ) ( 允许最低值 ) 室温 气体种类 混合比 流量 (L/min) 层间温度 ( ℃ ) ( 允许最高值 ) ) 保护气 Ar 9.0 保持预热时间 尾部保护气 加热方式 单道焊或多道焊 (每面 ): 单道焊 单丝焊或多丝焊 : 单丝焊 导电嘴至工作距离( mm ): 锤击 : 不锤击 其他: 编 制 日 期 审 核 日 期 批 准 日 期
工程项目焊接工艺评定细则
版次日期章节页码修改范围及依据 Rev. C Rev.D Rev.E 1999.4.16 2001.8.3 全部 1 3 5 6.3 6.4 7.2 5.2 6.6 附录A 附录B 附录C 全部 全部 4/10 4/10 4/10 5/10 5/10 4/10 5/10 6/10 7/10 8/10 9/10 10/10 全部 根据业主监查意见和SEPC管理评审 报告对组织机构名称进行修改,并将 WP改为QWP。 对此条内容进行了补充。 增加“BSEN288”一条。 对此条内容进行了修改。 对此条内容进行了修改。 对此条内容进行了修改。 对此条内容进行了补充完善。 对此条内容进行了补充完善。 增加该条。 对此条内容进行了补充完善。 对此条内容进行了补充完善。 对此条内容进行了补充完善。 对此条内容进行了补充完善。 增加该条。 根据业主监查意见修改 SEPCO 修改记录
目录 1. 目的 2. 范围 3. 定义 4. 相关文件 5. 职责 6. 程序 6.1焊接工艺评定项目的确定 6.2 工艺评定的实施 6.3 检验和试验 6.4 焊接工艺评定的批准 7. 记录 8. 附录
1. 目的 根据常规岛安装合同的要求，SEPC应对现场使用的焊接程序进行工艺评定，对材料（母材和填充材料）和焊接方法进行验证，由于对“一核”中所做的工艺评定进行了转移，在岭澳CI安装上只需对新出现的材料和新工艺进行评定。 2. 范围 常规岛安装中的碳钢、铬钼合金钢、不锈钢及三者之间的异种钢焊接的 焊接工艺等，及常规岛中出现的新的焊接钢种和新的焊接工艺。 3. 定义 无 4. 相关文件 BSEN288 金属材料焊接工艺及评定 BS2633 碳素钢管道电弧焊焊接Ⅰ级焊缝 BS2971 碳素钢管道电弧焊焊接Ⅱ级焊缝 BS4677 不锈钢管道焊缝 BS5500 不受明火加热的熔解焊压力容器 BS2910 钢管熔化焊对接接头射线探伤 BS6072 磁粉探伤 BS6443 渗透探伤方法 BS709 金属焊缝的破坏性试验标准 5. 职责 5.1 焊接工程处负责试件的准备加工及工艺评定的实施。 5.2 QC部负责编制焊接工艺评定质量计划和检查监督以及工艺评定试件验 证。 5.3 NDE负责试件的无损检验工作 6. 程序 6.1焊接工艺评定项目的确定 由焊接工程师根据工程需要确定焊接工艺评定项目（见附录A）。根据已了解的同类型材料工艺评定的经验和有关焊接技术资料编写焊接工艺初 稿（PWPS），并负责准备焊接工艺评定记录表和试验记录表（附录B）。
常用异种钢焊接选用的焊接材料38282
常用异种钢焊接选用的焊接材料 接头钢号 焊条电弧焊钨极氩弧焊埋弧焊CO 2 气体保护焊型号牌号牌号焊丝钢号焊剂型号焊剂牌号焊丝钢号 Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与16Mn、16MnR E4303 E4315 （GB/T5117） J422 J427 TIG—J50 TG—50 H08MnSiA H08A H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08MnSiA （GB/T14958） Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与15MnVR、15MnNbR、 20MnMo E4315 E5015 （GB/T5118） J427 J507 H08Mn2SiA H10MnSi （GB/T14957） H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08Mn2SiA （GB/T14958） Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与13MnNiMoNbR、18MnMoNbR、20MnMoNb、07MnMoVR E4315 E5015 （GB/T5118） J427 J507 H08Mn2SiA H10MnSi （GB/T14957） H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08Mn2SiA （GB/T14958） Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与12CrMo、12CrMoG、15CrMo、15CrMoG、15CrMoR、14Cr1Mo、14Cr1MoR、12Cr1MoV、12Cr1MoVG E4315 E5015 （GB/T5118） J427 J507 H08Mn2SiA H10MnSi （GB/T14957） H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08Mn2SiA （GB/T14958）E309—15 （GB/T983） A307 Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与12Cr2Mo、12Cr2MoG、12Cr2Mo1、12Cr2MoR、 E309—15 （GB/T983） A307 H1Cr24Ni13 HJ260 Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与1Cr5Mo E4315 （GB/T5118） J427 H10MnSi （GB/T14957） H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08Mn2SiA （GB/T14958）E309—15 （GB/T983） A307 H1Cr24Ni13 HJ260
异种钢焊接技术标准4.
第四部分异种钢焊接技术标准 目次 前言 (1536) 1范围 (1538) 2引用标准 (1538) 3一般规定 (1538) 4焊前准备 (1540) 5钢材和焊接材料 (1541) 6焊接工艺_ (1541) 7焊后热处理 (1545) 8质量检验 (1545) 9技术文件 (1546) 1范围 本标准规定了在火力发电厂承压部件的设计、制作、安装和检修工作中，以及在火力发电厂承压部件上焊接非承压件时，奥氏体钢、马氏体钢、贝氏体钢、珠光体钢之间的异种钢焊接技术要求。 本标准适用于采用手工电弧焊、手工钨极氩弧焊、等方法 2引用标准 本标准依据DL/T752-2001制定 3一般规定 3．1 焊接人员 参加异种钢焊接工作的焊接人员应符合DL5007和DL／I'679的要求，并取得相应的工作资格。 金相和光谱检验人员应取得电力行业相应的检验资格。焊工在分别取得异种钢两侧钢材、规格、相应位置和焊接材料的焊接合格证之后，经培训考核合格，方可上岗施焊。3．2钢材组合与焊缝分类 3．2．1根据钢材供货金相组织形态，异种钢焊接分为3类6组：A类异种钢接头的一侧为奥氏体钢，另一侧为其他组织形态钢种；M类异种钢接头的一侧为马氏体钢，另一侧为非奥氏体的其他组织形态钢种；B类异种钢接头的一侧为贝氏体钢，另一侧为珠光体钢，其主要组合见表1。
表1异种钢焊接接头分类表 3．3材料 3·3·1母材和焊接材料的规格、型号和其他技术要求应符合合同规定的设计文件的规定，并具有出厂合格证明书和质量保证书。 3·3·2施工前应对材料按其标准进行检查验收，对材质有怀疑时，应按规定进行复验，合格后方可使用。 3．4焊接设备和检验器具 3·4·1焊接设备、热处理设备和检测器具应具有标有计量等级的出厂合格证， 量的计量器具应具有有效的定期检定证明。 3·4·2焊接设备、热处理设备应具有参数稳定、调节灵活和安全可靠等性能。 3．5焊接工艺 3·5·1焊接前，应根据母材的焊接性、结构特点、设计要求，按照有关工艺评定的规定进行焊接工艺评定。 3.5.2应进行焊接工艺评定，并在焊接工艺评定合格的基础上，结合施工现场的条件编制焊接工艺指导书。焊接工艺指导书的主要内容是： a)坡口型式、尺寸和加工方法及防污、防锈要求； b)对焊接方法、焊接设备及焊接材料的要求； c)定位焊及装配要求； d)预热方法及规范，层间温度控制； e)焊接规范； f)焊道和层数安排及作业时间的控制要求，连续焊接要求以及被迫中断焊接时的对应措施； g)焊缝层间清理要求； h)后热和焊后热处理方法和规范； i)质量检验项目、标准以及返修规定。 3．6质量要求 异种钢焊接接头质量要求应符合DLS007对I类焊缝质量要求的规定。 3．7安全要求 异种钢焊接工作(包括焊接、热处理和检验)必须遵守有关安全、环保、定。 3．8技术档案 异种钢焊接的技术资料应作为焊接工程技术资料的组成部分，防火规程的规按有关规定收集、记录、整理和归档。 4焊前准备 4．1焊缝布置 4．1．1异种钢焊缝的设置应满足设计及有关规程对锅炉受热面管子、管道焊缝位置的要求。
异种钢焊接三种匹配
不同匹配SA335P91/12Cr1MoV异种钢接头力学性能研究/Study on the mechan ical properties of welded joints o f Heterogeneous steels (SA335P91 a nd 12Cr1MoV) 随着电力工业的迅速发展，我国火电机组现在主要为300MW，600MW级的亚临界压力机组。在主蒸汽运行温度为540℃和工作压力为16MPa或24MPa时，采用传统的12Cr1MoV耐热钢已经不能满足使用要求，目前广泛采用进口的SA335P91钢，虽然SA335P91钢能够满足生产实际要求，但价格昂贵，生产中必然面临SA335P91/12Cr1MoV异种钢的焊接问题。目前生产中通常采用低匹配(焊接材料的强度与低强度12Cr1MoV母材的强度相近为低匹配)，中匹配(所选用焊接材料的强度介于两侧母材强度之间为中匹配)和高匹配(所选用焊接材料的强度与高强度SA335P91母材的强度相近为高匹配)进行施工，三种匹配哪种更佳是生产中最为关心的问题，所以合理评估三种匹配的性能无疑具有非常现实的意义。通过用光学显微镜、扫描电镜、电子拉伸、示波冲击、硬度等试验方法对SA335P91/12Cr1MoV异种钢高、中、低三种匹配的焊接接头的组织和性能进行了系统地研究，结果表明： SA335P91/12Cr1MoV异种钢三种匹配的焊缝组织均为回火索氏体，SA335P91母材组织为回火索氏体，12Cr1MoV母材组织为铁素体＋珠光体。三种匹配的12Cr1MoV一侧的近缝区有脱碳层，其相对应的焊缝金属有增碳层，低匹配脱碳层窄，中匹配脱碳层较宽，高匹配脱碳层最宽。三种匹配的焊接接头焊缝金属的维氏硬度均高于两侧母材，高匹配的力学性能不均匀程度最严重，其次为中匹配、低匹配。三种匹配的异种钢焊接接头室温具有良好的塑性，随着温度的增高，三种匹配焊接接头的屈服强度、抗拉强度均降低，断面收缩率和延伸率均上升，静力韧度下降，其中高匹配的静力韧度下降最为显著。低匹配、中匹配、高匹配的异种钢焊接接头其焊缝金属的脆性转变温度(FATT)分别为7 8℃、79℃、91℃。SA335P91/12Cr1MoV异种钢高、中、低三种匹配的焊接接头的综合性能为低匹配焊接接头最佳、中匹配次之、高匹配最差。
异种钢焊接
异种钢接头的焊接 1.异种钢接头定义。异种钢接头主要包括两方面概念：即不同组织（重点指奥氏 体和非奥氏体钢）钢之间的焊接；不同强度等级、不同化学成分（其组织基本类似）钢之间的焊接。其中不同组织钢材之间的焊接难度最大。 2.奥氏体和非奥氏体异种钢焊接主要有三个问题： 焊接时母材的稀释：由于母材的稀释，会出现对裂纹相当敏感的马氏体组织。例如当低碳钢、低合金钢和不锈钢焊接时，若用一般不锈钢焊材，由于焊缝金属被低碳钢或低合金钢稀释，往往会产生奥氏体和马氏体组织，而熔合线附近，会产生马氏体带；若用低碳钢或低合金钢焊材，不锈钢一侧被稀释部分及焊缝金属会产生马氏体和奥氏体组织，从而引起开裂的危险。 焊接残余应力和热应力：在焊接热循环或使用温度下，由于两种材料抗膨胀系数和导热性不同（或热膨胀系数和导热性近似，但由于强度等级不同而带来的形变差异）引起的热应力，焊接后残余应力较大且在热处理后不能消除。碳钢、低合金钢和珠光体耐热体的热膨胀系数大体相同，而奥氏体不锈钢热膨胀系数比碳钢等材料大30~50%，而导热系数却只有碳钢等材料的1/3。 碳扩散：当铁素体钢和奥氏体钢焊接后，焊接接头重复加热或高温使用时，在铁素体钢一侧，由于碳原子的迁移（扩散），使含碳量减少而形成软化带，而在奥氏体钢一侧却由于碳的过剩而形成硬化带，对于焊接碳稳定化元素不同的材料时，也应注意高温运行条件下的脱碳影响。 上述三个问题的综合作用的结果是：整个异种钢焊接接头是一个成分、组织和性能严重不均的非均匀体，是构件的局部薄弱地带，这种非均匀体在力学检验和运行中均会出现应力、变形集中和失效的局域化，因此在选择焊接材料时，要充分考虑其焊接工艺性、常温力学性能和长期运行性能，更重要的是要考虑其长期运行性能。 3.异种钢接头焊接材料的选择 不同强度等级铁素体或珠光体类型钢之间焊接：包括低合金高强度钢（18MnMoNbg等）与碳钢、一般耐热钢（12Cr1MoV等）与碳钢、高合金耐热钢（SA-213 T91等）与碳钢、一般耐热钢（12Cr1MoV等）与高合金耐热钢（SA-213 T91
1Cr13不锈钢与Q235碳钢的异种钢焊接技术
1Cr13不锈钢与Q235碳钢的异种钢焊接技术 摘要：1Cr13不锈钢与Q235碳钢的焊接属于异种钢焊接，而1Cr13不锈钢的焊接性较差，焊接接头容易出现裂纹缺陷。在工程实践中通过认真分析，选用合适的焊接材料和焊接工艺，避免了缺陷的产生。 关键词：不锈钢；碳钢；焊接 1前言 在石家庄岗黄水库供水二期工程中，检修闸门门槽主轨设计采用的结构是断面为40×60mm的1Cr13不锈钢焊接固定在厚度为50mm的Q235钢板上。由于两种材料的热导率和线膨胀系数有很大差异，为了保证焊接质量，认真分析了两种材料的焊接性能及存在的问题，并据此制定了具体的焊接工艺措施。 2焊接性能分析 1Cr13不锈钢和Q235碳钢的化学成分及物理性能如表1、2所示。 1Cr13不锈钢的Cr含量在11．5％～13．5％，同时匹配有不大于0．15％的C，Cr本身能增加钢的奥氏体稳定性，加入碳后经固熔再空冷会发生马氏体转变，因此1Cr13不锈钢焊缝和热影响区焊后状态的组织为硬脆的马氏体组织。另外，1Cr13的碳当量约为2．76％，因此它的焊接性较差。由于1Cr13不锈钢的导热性较Q235碳钢差，焊接残余应力较大，加之本闸门主轨的刚度较大，所以从高温直接冷却到100～120℃以下时很容易产生冷裂纹。由于焊接热循环的作用，1Cr13不锈钢有较大的过热倾向，晶粒易粗化，热影响区会出现粗大的铁素体和炭化物组织，塑性降低，冷却时能引起脆化，如果再有氢的作用，冷裂纹的倾向就更加明显。
3焊接中的主要问题 由于1Cr13不锈钢和Q235碳钢化学成分差异很大，因此它们的焊接属于异种钢焊接，要在熔焊的条件下获得可靠的焊接接头存在许多问题。 3．1热导率和比热容的差异 金属的热导率和比热容强烈地影响着被焊材料的熔化、熔池的形成，以及焊接区温度场和焊缝的凝固结晶。1Cr13不锈钢热导率约为Q235碳钢的一半，这么大的差异可使两者的熔化不同步，熔池形成和金属结合不良，导致焊缝结晶条件变坏，焊缝性能和成形不良。 3．2线膨胀系数的差异 由于1Cr13不锈钢与Q235碳钢的线膨胀系数不同，造成它们在形成焊接连接之后的冷却过程中，焊缝两侧的收缩量不同，导致焊接接头出现复杂的高应力状态，进而加速裂纹的产生。 3．31Cr13不锈钢和Q235碳钢焊接时同样存在焊缝稀释和形成过渡层的问题，导致Q235碳钢一侧焊缝形成脱碳层而1Cr13不锈钢一侧形成增碳层，随着扩散的持久，使Q235碳钢一侧的含碳量降低，变成了铁素体组织，并使焊接接头的焊缝组织成为奥氏体加铁素体。 4焊接工艺措施 为了获得无裂纹的焊接接头，应尽量避免焊接接头熔合线组织与焊缝金属的不一致性，使1Cr13不锈钢一侧没有显著的稀释现象，在工艺上采取了以下措施： 4．1正确选择焊接材料 1Cr13不锈钢与Q235碳钢焊接接头的焊缝金属化学成分主要取决于填充金属。为了保证结构使用性能的要求，焊缝金属的成分应力求接近于其中一种钢的成分。为了尽量减小构件的焊接变形，采取了两名电焊工对称焊接的手工弧焊方法，焊条选用E5015（或E309），焊缝金属的Cr当量为5％～6％，经回火处理后具有良好的力学性能。 4．2预热温度和层间温度
关于T22和T23异种钢焊接工艺研究
关于T22和T23异种钢焊接工艺研究 发表时间：2018-11-13T16:33:22.900Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：于奉军[导读] 摘要：近年来，T23作为一种新型耐热钢在超超临界锅炉中得到广泛应用。 （山东电力建设第三工程有限公司山东青岛 266100）摘要：近年来，T23作为一种新型耐热钢在超超临界锅炉中得到广泛应用。T23钢是在T22钢的基础上，降低C、Mo含量，提高W含量，形成Cr -Mo基体固溶强化，1.6%W加强固溶强化作用，V、Nb、N等形成弥散合金碳化物、氮化物形成第二相沉淀强化。T23钢时效前后的力学性能和金相组织差异小；焊接性能好；耐蚀性较好；室温强度和冲击韧性较好，其许用应力也基本相同。由于T23和T22异种钢合 金元素区别较大，如何更好的进行焊接质量更好，因此研究T22和T23异种钢焊接工艺成为重中之重。本文对T22和 T23异种钢焊接工艺问题进行了研究，通过对两种钢材性能的对比，提出了可指导实际施工的焊接工艺。关键词：异种钢焊接焊接工艺 T22和T23异种钢引言 近年来，T23作为一种新型耐热钢材料在超临界以及超超临界锅炉中得到广泛应用。T23钢在T22钢的基础上，降低C、Mo含量，提高W含量，Cr -Mo基体固溶强化，1.6%W加强固溶强化作用，V、Nb、N等形成弥散合金碳化物、氮化物形成第二相沉淀强化。T23钢时效前后的力学性能和金相组织差异小；焊接性能好；耐蚀性较好；室温强度和冲击韧性较好，其许用应力也基本相同。由于T23和T22异种钢合金元素区别较大，如何更好的进行焊接质量更好，就成为了一个新的课题。在某电厂的施工中，遇到的突出问题就是T22钢与T23钢的焊接问题。目前，就异种钢焊接问题的研究，在焊接材料上多采用“高匹配”即合金元素以含量高于母材选择焊接材料方案，关于薄壁小管宜采用钨极氩弧焊焊接方式，在工艺上多采用焊前预热、背部充氩保护工艺。 2两种钢材焊接接头焊接性分析 2.1 T23的焊接具有以下性能 T23 钢焊接性能良好，对冷裂纹的敏感性很低。 T23钢材具有再热裂纹倾向，其再热裂纹的敏感性温度区间为580～750℃焊缝韧性低及焊缝的韧性对焊接工艺参数敏感。 2.2 T22的焊接具有以下性能 2.2.1 T22性能比较高，同一温度下（温度≤580℃）其蠕变断裂强度和许用应力甚至比9Cr-1Mo钢还要高，具有良好的加工性能和焊接性能、持久塑性好。 3试验准备 3.1母材 T22是ASTM A213M标准中的钢号,为2.25Cr-1Mo的锅炉和过热器用铬钼高温铁素体钢管.我国于1985年将其移植到GB5310,定名为12Cr2MoG.T22比12Cr1MoVG抗氧化温度略高,但强度性能略低.该钢具有良好的加工性能和焊接性能、持久塑性好.因此在恶劣的工作环境下得到了较为广泛的应用,如在火电、核电及一些临氢设备中的各种受热管道和高压容器等。含C ( 0.05～0.15)，Si (≤0.50)，Mn (0.30～0.60)，P(≤0.025)，S(≤0.025)，Cr(1.90～2.60)，Mo(0.87～1.13)。T23是在 T22(10CrMo9-10)的基础上加入钨元素，减少钼和碳含量，并加入少量的钒、铌、氮和硼，而形成的改良的贝氏体-马氏体耐热钢，由于加入这些特殊元素，并严格控制 P、S 等有害元素的含量，经适当热处理后，该钢种在一定时间、温度条件下，具有良好的高温热强性和抗氧化性。并且考虑到焊接性，降低了含碳量，因此，SA213 -T23对焊接裂纹的敏感性明显降低。 3.2焊材 根据两种钢材的焊接性能和使用条件，本次试验选用的焊丝是与T23钢相匹配的焊丝,即TG-S2CW (ER90S-G(23))焊丝。 3.3焊接工器具 本次试验采用钨极惰性气体保护焊,所使用的工器具有焊机、氩气、氩弧焊枪及配件、充氩工具等。 3.4焊接工艺 不同的焊接方法对焊缝的韧性影响较大，采用氩弧焊焊接方法，可以准确控制热输入, 可以焊接各种不同的金属, 焊接的安全性能比较可靠,焊缝具有优异的塑性和韧性，因此选用全氩弧焊焊接方法。根据现场实际生产的需要，选择母材规格为Ф60 mm×8 mm，坡口采用“V”型，坡口角度为30°±2°，对口间隙为1.5～2mm，焊丝规格为Ф2.4mm。焊前应采取预热措施，预热温度根据T22母材预热要求，预热温度205～250℃，采用火焰加热的方法。内部充氩气保护，电源采用直流正接。焊接时，共施焊两组试件，每组试件焊接3根。施焊时，熔池形成后马上加焊丝，向前移动采用连续内加丝法。接头时用电动工具将接头位置的焊缝加工成斜坡状，利于接头焊透。焊道的分布要合理，采用多层焊，焊层不宜太厚，以减少焊缝的热输入量，降低熔池温度及层间温度，降低焊接线能量。 5焊接接头试验 焊制的T22+T23异种钢焊接接头经X射线探伤合格后，按ASME第IX卷焊接工艺评定规程的要求，制取两个拉伸、四个弯曲试样。 5.1 T22+T23异种钢拉伸试验根据ASME第IX卷焊接工艺评定规程的要求，两个拉伸试验试验结果见表1。焊接接头的抗拉强度均高于T22+T23异种钢焊接接头的规定值，试验结果合格。 表1 焊接接头拉伸试验
管板异种钢焊接工艺评定 毕业论文
目录 第一章绪论 (2) 1.1焊接技术概述 (3) 1.2现代焊接的特征 (3) 1.3异种材料焊接的发展 (4) 1.4异种材料焊接的方法 (4) 1.5异种材料焊接的工艺特点 (5) 第二章0Cr18Ni9Ti与20MnMo钢的焊接性 (6) 2.10C R18N I9T I的化学成分及力学性能介绍 (6) 2.20C R18N I9T I焊接性分析 (7) 2.30C R18N I9T I焊接缺陷的分析 (10) 2.420M N M O的化学成分和力学性能 (14) 2.5合金元素对20M N M O性能的影响 (15) 2.620M N M O的焊接性分析 (16) 2.720M N M O焊接缺陷的分析 (21) 第三章焊接方法的选择 (23) 3.1焊接方法及焊材选择 (23) 3.2焊前准备 (24) 3.3预热和焊后热处理 (25) 3.4焊接工艺参数的选择 (25) 第四章焊接检验 (26) 4.1焊接前的检验 (27) 4.2焊接过程中的检验 (27) 4.3焊后成品检验 (28) 4.4焊缝返修和合格焊缝 (28) 结论 (29) 致谢 (30) 参考文献 (31)
第一章绪论 在科学技术飞速发展的当今时代，焊接已经成功地完成了自身的蜕变。很少有人注意到这个过程何时开始，何时结束。但它确确实实地发生在过去的某个时段。我们今天面对着这样一个事实：焊接已经从一种传统的热加工技艺发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。而且，随着相关学科技术的发展和进步，不断有新的知识融合在焊接之中。 1.1 焊接技术概述 焊接是一种将材料永久性的连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足１克的微电子元件，在生产制造中都不同程度地应用到焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。 近年来，焊接已由一个单一的加工工艺发展成为有科学基础有广泛应用范围和前景的焊接工程和焊接产业，在这些产业中，焊接在其中占有重要地位，是决定其产品使用安全的关键。有些直接出焊接产品或在现场装焊接后投入使用，有些是作成主体结构然后在其上安装动力和机电设备后应用，有焊接结构的质量和安全保证在整体结构设计合理的情况下，主要决定与焊接联结部位的结构、材料匹配、工艺设计、先进的焊接制造工艺及设备和准确的无损检测技术，这些都决定了焊接联结部位的的内在和外观质量，形成了分布在各工业和基础设施建设部门各具特色的焊接结构行业，同时也形成了结构焊接需要的焊接设备行业和焊接材料行业。这些行业是互相关联促进的行业。焊接结构已有日新月异的发展:在装备制造业结构中用焊接结构局部或全部代替铸件或锻件结构和由局部铸件或锻件焊接成组合结构是大重型结构发展的方向，可大大节约大型铸锻车间及其设备的基本建设投资和生产过程的能源消费，同时还可缩短生产周期;在各种建筑行业广泛采用钢质焊接结构代替钢筋混凝土结构，可达到大跨度、轻自重、工厂造、设计优、工程在建周期短、环境污染少，基础费用省，折除后材料可循环使用，因而符合目
异种钢焊接的特点及工艺
异种钢焊接的特点及工艺 摘要：由于异种钢接头两侧的母材无论从化学成分上还是物理、化学性能上都存在着差异，因此，焊接时，要比同一种钢自身之间的焊接要复杂得多。正确地选用焊材是焊接异种钢的关键，焊接接头的质量和使用性能与所选用的焊材密切相关。本文通过对异种钢焊接的特点及工艺的描述，以供同行业参考。 关键词：异种钢焊接特点工艺 一、异种钢焊接概述及其焊接特点 1.异种钢焊接概述 两种牌号不同的钢之间的焊接称之为异种钢焊接，它是属于异种金属焊接中应用最为广泛的一类接头。对于异种钢焊接接头又可分为两种情况，第一类为同类异种钢组成的接头，这类接头的两侧母材虽然化学成分不同，但都属于铁素体类钢或都属于奥氏体类钢；第二类接头为异类异种钢组成，即接头两侧的母材不属于同一类钢，例如一侧为铁素体类钢，另一侧为奥氏体类钢（如奥氏体不锈钢）。对于母材都属于铁素体类钢，其焊缝采用奥氏体不锈钢焊条或镍基焊条焊接的接头，也属于第二类接头。 2.焊接特点 2.1预热、缓冷、焊后热处理，特别是针对中厚板、拘束力较大的焊接，采用一定温度的预热、缓冷以及焊后消应力热处理的措施，可以有效地减小焊接应力，降低冷裂倾向。 2.2焊缝金属化学成分的不均匀，熔焊时，焊缝是由局部熔化的母材和熔化的焊条金属形成，不同的坡口型式和焊接参数，熔合比也不同，为确保焊缝金属成分的稳定性，防止焊缝因熔合比过大在熔合区产生马氏体组织，因此在焊接时要控制焊接参数等，减小熔合比的影响。 2.3熔合区碳的迁移，异种钢焊接在焊后热处理后往往会在低合金钢侧母材上形成脱碳层，高合金钢侧形成增碳层，导致熔合区接头的塑性下降，硬度增加，可能在熔合区产生破坏，所以在异种钢焊接时，采用隔离层堆焊，防止碳迁移现象。 2.4熔合区应力的形成，由于异种钢焊接两种金属的线膨胀系数不一样，焊接时可产生较大的残余应力，这种应力即使通过消应力热处理也无法消除，而熔合区这个薄弱地带往往受到这个应力的影响，极易在此附近造成焊接接头的破坏，所以我们要控制这种异种钢的焊接接头，可采用隔离层堆焊后用同种钢焊条焊接则接头的性能可大为改善。 二、异种钢焊接工艺要点 1.焊材选择 正确地选用焊材是焊接异种钢的关键，焊接接头的质量和使用性能与所选用的焊材密切相关。异种钢接头的焊缝和熔合区，由于合金元素被稀释及碳的迁移等原因存在一个过渡区，过渡区中不但化学成分、金相组织不均匀，而且物理性能、力学性能等通常也有很大差异，可能会引起焊接缺陷（如裂纹等）或严重降低性能。为此必须按照母材的成分、性能、接头形式和使用要求等来正确选用焊材。其焊材选用的基本原则有以下几点： 1.1在焊接接头不产生裂纹等缺陷的前提下，若焊缝金属的强度和塑性不能兼顾时，则应选用塑性和韧性较好的焊材。
异种钢的焊接工艺设计
1 绪论 在科学技术飞速进展的当今时代，焊接差不多成功地完成了自身的蜕变。专门少有人注意到那个过程何时开始，何时结束。但它确确实实地发生在过去的某个时段。我们今天面对着如此一个事实：焊接差不多从一种传统的热加工技艺进展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。而且，随着相关学科技术的进展和进步，不断有新的知识融合在焊接之中。 1.1 焊接技术概述 焊接是一种将材料永久性的连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足１克的微电子元件，在生产制造中都不同程度地应用到焊接
技术。焊接差不多渗透到制造业的各个领域，直接阻碍到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。 近年来，焊接已由一个单一的加工工艺进展成为有科学基础有广泛应用范围和前景的焊接工程和焊接产业，在这些产业中，焊接在其中占有重要地位，是决定其产品使用安全的关键。有些直接出焊接产品或在现场装焊接后投入使用，有些是作成主体结构然后在其上安装动力和机电设备后应用，有焊接结构的质量和安全保证在整体结构设计合理的情况下，要紧决定与焊接联结部位的结构、材料匹配、工艺设计、先进的焊接制造工艺及设备和准确的无损检测技术，这些都决定了焊接联结部位的的内在和外观质量，形成了分布在各工业和基础设施建设部门各具特色的焊接结构行业，同时也形成了结构焊接需要的焊接设备行业和焊接材料行业。
这些行业是互相关联促进的行业。焊接结构已有日新月异的进展:在装备制造业结构中用焊接结构局部或全部代替铸件或锻件结构和由局部铸件或锻件焊接成组合结构是大重型结构进展的方向，可大大节约大型铸锻车间及其设备的差不多建设投资和生产过程的能源消费，同时还可缩短生产周期;在各种建筑行业广泛采纳钢质焊接结构代替钢筋混凝土结构，可达到大跨度、轻自重、工厂造、设计优、工程在建周期短、环境污染少，基础费用省，折除后材料可循环使用，因而符合目前绿色制造和资源循环利用建设节约型社会的大潮流。目前我国微电子及IT行业中的进展，高强有色金属、光钎、超导和复合材料及高分子材料的应用，都对焊接工艺、设备和材料提出了专门多新的要求，因而得到了相应进展。
异种钢的焊接
异种钢的焊接 摘要：本文介绍了采用手工钨极氩弧焊（GTAW ）进行SA234WPB 与SA182-F304L 钢的焊接，对产生缺陷的原因进行了分析，并提出了改进意见。 关键词： 异种钢 焊接 GTAW 焊 前言 在秦山坎杜核电站1#、2#堆的管道安装中有两个重要系统：33410（停堆冷却系统）、34320（堆芯应急冷却系统），这两个系统上的管道与流量孔板连接的异种钢接头共有48道焊口要进行焊接。所有管道或管件材料为SA106GR.B 或SA234WPB ，流量孔板的材料为SA182-F304L ，其公称直径及壁厚分别为10″（273mm ）×0.718″（18.24mm ）和12″（324mm ）×0.843″（21.41mm ）。根据现场的实际安装情况，要求全部采用手工钨极氩弧焊（GTAW ）进行该对接接头（坡口为V 、J 型见图1）的根部打底焊接，所焊的焊口背面必须采用氩气（Ar ）进行保护。焊缝级别为核一级，且全部要求100%PT 、100%RT 和100%UT 检验，并执行美国ASME 标准。以下只叙述SA234WPB 和SA182-F304L 钢的焊接。 1. 焊接性 通过对资料的查找得知SA182-F304L （UNS ：S30403）属于奥氏体不锈钢，相当于国内材料00Cr19Ni10；SA234WPB 属于中、高温锻制碳钢，相当于国内材料22g 。SA234WPB 与SA182-F304L 钢的焊接相当于碳钢与不锈钢的焊接，也就是珠光体钢与奥氏体钢的焊接。 接头及坡口形式：对接接头，坡口为J 型 和V 型（由于特殊原因有些改成该型），见图1。 根据设计要求所采用的焊接材料：焊丝为ERNiCr-3（φ3.2mm ）相当于因康镍82，焊条为ENiCrFe-3（φ2.4mm ）相当于Ni307A （外方只提供该直径焊条、丝）。其母材、焊材的化学成分及力学性能见表1、表2。 由于两种钢在化学成分、金相组织和力学性能方面相差甚远，在焊接时会出现下列问题： （1） 焊缝金属的稀释 由于在珠光体钢与奥氏体钢焊接时碳钢一 侧奥氏体焊缝中的母材熔入比例及合金元素浓度的变化，使得焊缝内某点距熔合线的相对距离，一般过渡层的总宽度约为0.2～0.6mm 。焊缝靠近熔合区处的稀释率很高，铬、镍含量极低， 图1
异种钢的焊接(要点)
异种钢的焊接 第一节焊接接头的特点、成分、和组织的控制 一，焊接接头的特点 异种钢焊接接头和同种钢焊接接头有本质差异，主要是熔敷金属与两侧焊接热影响区和母材存在的不均匀性，主要有： 1.化学成分不均匀。这是因为在焊接加热过程中，两侧母材的熔化量，熔敷金属和母材熔化区的成分因“稀释”作用会发生变化。接头区的成分不均匀程度不仅取决于母材、填充金属各自的原始成分，也受焊接工艺的影响，易采用小电流、浅熔深。 2.组织的不均匀性。在焊接热循环的影响下，接头内的各区域组织是不同的，而且在个别区域内还会出现复杂的组织结构。 参见舍夫勒图Nieq -- 镍当量；Creq—铬当量 （学会看舍夫勒图） 熔合比（稀释率）θ-在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比。用实验测得的。 θ＝A/A+B=A1+A2/A1+A2+B θ取决于焊接方法、规范、接头形式、坡口角度、药皮（焊剂）的性质以及焊条（焊丝）的倾角等因素 3.性能的不均匀性。由于组织、成分的变化，代来了性能上的不同，各种变化会呈倍数关系变化，特别是焊缝两侧的热影响区冲击值变化
更大，同样高温性能如持久强度、蠕变强度变化也很大。 4.应力场分布不均匀。由于组织、成分的不同，接头的热膨胀系数和导热系数也不同，热膨胀系数不同引起塑性区域不同，残余应力不同；导热系数不同会引起热应力不同。在组织应力和热应力的共同作用下发生叠加后会产生应力峰值，导致接头发生断裂。 总之，对于异种钢焊接接头，其成分、组织、性能和应力场的不均匀是主要特点。 二，异种钢焊缝金属的成分、组织的控制 1.焊缝成分与舍夫勒组织图的关系。异种钢焊接时由于选择的焊材与母材不同，要推算焊缝金属的成分、组织及性能。舍夫勒组织图就有这个功能。（图2-3） 奥氏体形成元素的镍当量计算公式： Nieq＝wNi+30wC+0.5wMn 铁素体形成元素的铬当量计算公式： Creq＝wCr+wMo+1.5wSi+0.5wNb 也可以由母材、填充金属的成分和稀释率求出焊缝金属的成分。 2.影响稀释率的因素。 2.1预热的影响.预热温度高，稀释率大，因为熔深增加了；反之就小。要适中。 2.2焊接参数.电流大，稀释率大；焊接速度小，稀释率小。由于母材熔化的单位面积的大小的影响。见（图2-4） 2.3焊接方法.见（图2-5）
高速钢与碳钢异种钢焊接工艺研究
高速钢与碳钢异种钢焊接工艺研究 摘要：高速钢具有高硬度、热硬性和耐磨性，广泛用于车刀、铣刀、钻头等工具中。本文分析了高速钢与碳钢异种钢的焊接性，总结高速钢焊接的传统的熔焊方法，以及工具焊接中普遍使用的摩擦焊、闪光焊和钎焊和新型的相变超塑性焊接方法。 关键词：高速钢；焊接工艺；摩擦焊；钎焊 Abstract：High speed steel with high hardness and hot hardness and wear resistance，widely used in lathe tool，milling cutter，drill and other tools. This paper has analyzed the high speed steel and carbon steel welding of dissimilar steels welding methods，summarize the traditional high-speed steel welding，and welding tools widely used in friction welding，flash butt welding and brazing and model transformation super plasticity welding method. Key Words：High speed steel；Welding procedure；Friction welding；Brazing 由于高速钢具有高硬度、耐热性和耐磨性，且强度和韧性是在现有刀具材料中是最高的，同时，高速钢刀具在使用过程中能承受较大的冲击载荷，绝大部分用于制造刀具。几十年来尽管各类高性能刀具材料不断出现，特别是硬质合金在刀具领域的比重增大，但高速钢仍占一半以上，在复杂刀具的使用量更大。高速钢按其主要成分分为钨钢和钨钼钢。常用的钨钢有W18Mo4V、W18Cr4V，钨钼钢有W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V（W9）、W6Mo5Cr4V2 等[1]。由于钨原材料价格的上涨，为节约成本，刀具制造过程中，刀刃和刀柄分别采用高速钢和碳钢焊接而成，再经过机加工和热处理，得到所需要的刀具。 1.高速钢与碳钢异种钢焊接性分析 1.1碳迁移 刀具用碳钢含碳量0.42%～0.50%，高速钢含碳量0.77～1.65%，合金元素含量高达10～25%。由于两种钢含碳量和合金元素的差异，焊接接头经热处理后容易发生碳迁移，碳钢一侧的碳可能会想高速钢一侧迁移，迁移的结果使得碳钢一侧出现脱碳层而软化，高速钢接近焊缝一侧出现增碳层而硬化，使接头的塑性和强度明显降低。 1.2焊接裂纹 由于高速钢高淬透性，焊后易产生马氏体组织，同时高速钢的导热系数比碳钢低，两种钢的线膨胀系数也存在着明显的差异，由于线膨胀系数的差异导致在焊接连接后的冷却过程中，焊缝两侧的收缩量不同，导致焊接接头出现复杂的高应力状态，进而加速焊接裂纹的产生。