4）焊接低碳低合金调质钢时，为了使热影响区保持良好的韧性，同时使焊缝金属既有较高的强度又有良好的韧性，这就要求焊缝金属得到针状铁素体组织，而这种组织只有在较快的冷却条件下才能获得。5）大多数低碳调质钢焊件是在焊态下使用，除非在下述条件下才进行焊后热处理：焊后或冷加工后钢的韧性过低；焊后需进行高精度加工，保证尺寸稳定性；焊接结构承受应力腐蚀。......
2023-06-23
低合金耐热钢焊接的关键要点
【摘要】：（一）焊前准备对于一般的低合金耐热钢焊件，可以采用各种热切割法下料。这种焊接工艺的关键是应将焊接结束到焊后热处理的间隔时间列入工艺控制范围。采用低的热规范则可以提高接头的冷却速度，有利于细化接头各区的晶粒，改善显微组织而提高冲击韧性，但在低合金耐热钢焊接中，预热和保持层间温度是防止接头冷裂的条件之一，故调整焊接热规范主要通过控制焊接热输入。大多数低合金耐热钢对焊接热输入在一定范围内的改变不敏感。
（一）焊前准备
对于一般的低合金耐热钢焊件，可以采用各种热切割法下料。为防止厚板热切割边缘的开裂，可以采用边缘预热，机械加工并用磁粉检测是否存在表面裂纹。热切割边缘或坡口面如直接进行焊接，焊前必须清理干净热切割熔渣和氧化皮。切割面缺口应用砂轮修磨圆滑过渡，机械加工的边缘或坡口面焊前应清除油迹等污物。对焊缝质量要求较高的焊件，焊前最好用丙酮擦净坡口表面。
焊接材料在使用前应做适当的预处理。光焊丝表面防锈油应清除干净，焊条或焊剂除妥善保管外，在使用前，应严格按工艺规程的规定进行烘干，这对于保持焊缝金属的低氢含量很重要。
（二）预热、后热和焊后热处理
预热是防止此类钢焊接接头冷裂纹和再热裂纹的有效措施之一。预热温度主要依据钢的含碳量，接头的拘束度和焊缝金属的氢含量来决定，对低合金耐热钢预热温度和层间温度须低于马氏体转变结束点的温度，焊接结束后，奥氏体立即在层间温度下转变成马氏体，并在马氏体转变完全结束后再进行焊后热处理，从而使马氏体组织得到回火处理而形成韧性较高的回火马氏体。这种焊接工艺的关键是应将焊接结束到焊后热处理的间隔时间列入工艺控制范围。在焊接小型焊件时，如采用电加热器预热和焊后热处理是可以的。但对大型焊件，如使用火焰预热焊件且焊后需进炉热处理，则从焊接结束到装炉这段时间内，接头产生裂纹的危险性较大。为防止焊件在焊后热处理之前产生裂纹，需对焊接接头做后热处理。后热处理按钢种和壁厚而定，一般为200～350℃，时间大于0.5h，以防止氢致裂纹的产生。
大型焊件的局部预热应注意保证预热区的宽度大于所焊壁厚的4倍，至少不小于150mm，且预热区内外表面均应达到规定的温度。在焊接过程中，应将预热温度基本保持一致，这往往是焊接成败的关键。
（三）焊接热规范的选择
焊接热规范通常是指焊接热输入、预热温度和层间温度。焊接热规范直接影响接头的冷却条件。热规范越大，冷却速度越慢，接头各区的晶粒越粗大，强度和韧性越低。采用低的热规范则可以提高接头的冷却速度，有利于细化接头各区的晶粒，改善显微组织而提高冲击韧性，但在低合金耐热钢焊接中，预热和保持层间温度是防止接头冷裂的条件之一，故调整焊接热规范主要通过控制焊接热输入。大多数低合金耐热钢对焊接热输入在一定范围内的改变不敏感。为了防止冷裂纹的产生，希望焊接时热输入量不要过小。只有当焊接热输入超过30kJ／cm，预热和层间温度超过250℃，Cr-Mo钢焊缝金属的强度和冲击韧性才会明显下降。
（四）焊后热处理的影响
Cr-Mo耐热钢焊后热处理规范对于其强度，特别是韧性有明显的影响，通常用回火参数值来评价其影响程度，回火参数值由热处理的温度和保温时间决定。对于每一种Cr-Mo耐热钢都有一个最佳的回火参数范围，因此也对应有一个最佳的焊后热处理温度及时间。热处理的温度和时间见表4-3。
表4-3 常用钢材焊后消除应力热处理规范（选自NB／T 47015—2011
① 钢质母材类别按本书第二章表2-6。
② Fe-1、Fe-3类别的钢质母材，当不能按表中规定的最低保温温度进行焊后消除应力热处理时，可以降低保温温度，延长保温时间。Fe-9B类别的钢质母材保温温度不能超过635℃，当不能按表中规定的最低保温温度进行焊后消除应力热处理时，可以降低保温温度（最多降低55℃），延长保温时间。
③ Fe-5A类、Fe-5B-1组的钢质母材，当不能按表中规定的最低保温温度进行消除应力热处理时，最低保温温度可降低30℃，降低温度后需要延长保温时间。
a.当δPWHT≤50时，为4h与 
中的较大者
b.当δPWHT＞50mm时，为一般情况下最短保温时间的4倍。④ Fe-6、Fe-7中的06Cr13，06Cr13Al型不锈钢，当同时具备下列条件时，无需进行焊后消除应力热处理：
a.钢材中碳含量不大于0.08％（质量分数）。
b.用能产生铬镍奥氏体熔敷金属或非空气淬硬的镍-铬-铁熔敷金属的焊条施焊。
c.焊接接头母材厚度不大于10mm，或母材厚度为10～38mm，且保持230℃预热温度。
d.焊接接头100％射线透照检测。⑤ Fe-8、Fe-10H类钢材母材焊接头既不要求，也不禁止消除应力热处理。⑥ 焊件温度高于或等于650℃时，冷却速度不应大于55℃／h，低于650℃后迅速冷却，冷却速度应足以防止脆化⑦ Fe-5B-2类焊后消除应力热处理保温温度与焊缝金属成分密切相关，表中的数值还需要调整。
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