| 标题 | 浅析火力发电厂建设中异种钢焊接技术 |
| 范文 | 杨桂荣 张晓丽 摘 要：异种钢的焊接主要包括两方面的内容：—是金属组织相同而化学成分（或强度等级）不同的钢之间的焊接；二是金属组织和化学成分都不相同，而且理化性能差异较大的钢之间的焊接。 关键词：异种钢；熔合区；组织；温度；焊接接头 中图分类号：TM62 文献标识码：A 1 异种钢的概念 异种钢就是焊接接头的两侧母材在化学成分或组织及性能上有差异的钢，要把这两种不同的钢种焊接起来的焊接接头叫异种钢接头。在大型火电站高参数机组中，异种钢焊接结构应用较多，如主蒸汽管与主蒸汽集箱、主蒸汽管与汽轮机缸体、过热器管或再热器管与联箱等。 2 异种钢焊接的主要问题 异种钢焊接技术及工艺方法比较复杂，在具体的接头焊接中，要根据实际的钢材特质选择合理的焊接工艺。 2.1 奥氏体钢与非奥氏体钢之间的焊接容易在熔合区生成马氏体 无论采用高强钢焊条，还是采用高铬镍焊条进行焊接，在焊缝与母材的交界层上总会产生硬而脆的马氏体组织，马氏体组织在焊接中或使用中可能形成裂纹，使焊接接头破坏。 2.2 熔合区的碳发生扩散 焊缝和母材由于合金成分相差较大时，焊接时熔合区合金元素要进行再分配。特别是含有大量的碳化物形成元素与碳的结合，导致碳的扩散和迁移，结果碳的浓度呈现极大的不均匀性。含铬量低的一侧产生脱碳层，含铬量高的一侧产生增碳层。通常在焊后冷却条件下，碳来不及扩散迁移，所以焊态焊缝熔合区的扩散层是不明显的。但在热处理的受热情况下，由于长时间的高温作用，碳扩散层明显，成为焊接中一个重要问题，因为它会大大降低异种钢接头的性能。 2.3 熔合区的热应力较大 由于异种钢的线膨胀系数不同，熔合线必然存在着热应力。当理化性能相差越大，这种热应力也就越大，有可能成为接头损坏的主要原因之一。 综上所述，异种钢焊接的主要薄弱部位在于熔合区。 3 异种钢焊接的工艺原则 解决异种钢焊接问题主要从焊条、预热温度和回火温度选择上来考虑。 3.1 同类组织不同成分的异种钢 在焊接组织为珠光体的异种钢时.宜按合金元素成分较低的钢材选用焊条。当被焊金属合金元素含量差异较大时，可选用介于两者之间的焊条成分。预热温度一般按含合金元素高的钢材要求选取。回火温度一般根据焊接性较差、合金元素含量较高的钢材所推荐的温度选取，同时尚应考虑钢中强碳化物形成元素的含量多少，为尽量减少碳的扩散层，回火温度应当低—些。因此，回火温度以取两种钢作回火处理所要求温度的平均值为宜。 3.2 不同组织的异种钢 3.2.1 珠光体与马氏体钢焊接接头 珠光体钢与马氏体钢焊接接头如低碳钢或低合金钢与12%铬钢的焊接。其焊条宜选用两种钢材之间的化学成分，这样对一些厚壁大径管可以采用预敷焊法和填补焊法进行焊接。即用上述焊条在高档钢材一侧进行预敷焊后，再用低档焊条在低档钢材与预敷焊道之间进行填补焊接。 预热和热处理规范应按12%铬钢接头进行选择。如碳的扩散严重时，则可按低档合金钢材接头要求进行。 3.2.2 珠光体或马氏体钢与奥氏体钢接头 这种接头必须选用奥氏体钢焊条。这是因为珠光体的钢材本身所具备的特质会对焊缝金属起到一定的淡化效应，从而使焊缝出现脆化效应，最终形成一定的冷裂缝，影响到焊接质量。为此在焊接这类接头时，最好选择含镍量比较高的奥氏体钢焊条，如18—8型不锈钢与碳钢焊接，选用E1-15-23-15（A307）焊条较为适宜。因为其焊缝组织为奥氏体加少量的铁素体双相组织，抗裂性和机械性能较好。 当焊接件的刚性较大时，其接头有可能在回火或使用过程中，于珠光体钢和奥氏体焊缝的熔合区产生脆性破坏，采用含镍高的焊条就能防止这种破坏的产生，当用提高含镍量的奥氏体钢焊条进行预敷焊时，同样可以显著减少刚性接头熔合区内出现裂纹的可能性。 4 焊接接头及其外形要求 4.1 对于强度比较高和易淬火的异种钢焊接头采用过渡接头的方法效果较好，它可缓和熔合区热应力的有害影响。前面提到预敷焊法即为形成过渡接头的措施，它在焊接中具有重要的作用。 4.2在焊接接头时需要注意，焊缝高度不能超出设计值，因为若焊缝太高，就会导致所有的应力都集中在接头处，从而使接头处的的应力过大，造成焊接质量下降。为此，在接头处的焊接作业完成后，要对其外表进行相应的修整处理，使焊缝与母材之间可以实现平滑过渡。 5 典型异种钢的焊接工艺 为直观起见，常用异种钢的焊接工艺列于表1。 参考文献 [1]焊接手册第2卷材料的焊接[M]. 北京：机械工业出版社，2008. |
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