T91鋼的焊接工藝綜述

1、4.1 預(yù)熱溫度的選擇T91鋼的Ms點(diǎn)約為400，預(yù)熱溫度一般選在200250。預(yù)熱溫度不能太高，否則接頭冷卻速度降低，可能在焊接接頭中引起晶界處碳化物析出和形成鐵素體組織，從而大大降低該鋼材焊接接頭在室溫時的沖擊韌性。預(yù)熱溫度的下限從哈爾濱鍋爐廠所做過的插銷試驗(yàn)可得到很好的說明。插銷試棒采用T91鋼，直徑8 mm,深0.5 mm，底板采用13CrMo鋼，厚20 mm，試驗(yàn)在不預(yù)熱、預(yù)熱150、預(yù)熱200、預(yù)熱250條件下進(jìn)行。焊條采用J707。焊接電流為165170 A，電弧電壓為21267 V，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。表2 T91插銷試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)條件 試樣號 應(yīng)力水平/MPa 斷裂時間/min

2、不預(yù)熱 1 303.8 992 186 8 2373 176.4 8.3 1440未斷預(yù)熱150 4 421.4 8.1 12605 354.8120未斷預(yù)熱200 6 465.2 8.6 1440未斷7 482.7 8.1 4388 539 7.9 313預(yù)熱250 9 539 8.2 1440未斷10 600 8.0 1440未斷由上述試驗(yàn)結(jié)果知，在不預(yù)熱條件下，T91鋼焊接接頭的臨界應(yīng)力為176.4 MPa；預(yù)熱150時，臨界應(yīng)力為354.8 MPa，為T91鋼常溫屈服極限415 MPa的85.4%；預(yù)熱200以上時，臨界應(yīng)力大于460 MPa，超過了T91鋼常溫屈服極限。由此，為避免T

3、91鋼焊接時產(chǎn)生冷裂紋，預(yù)熱溫度必須不低于200，德國規(guī)定預(yù)熱溫度為180250，美國CE公司規(guī)定預(yù)熱溫度為120205。4.2 層間溫度的選擇層間溫度不得低于預(yù)熱溫度下限，但如同預(yù)熱溫度的選取一樣，層間溫度也不能過高。T91焊接時層間溫度一般控制在200300。法國規(guī)定：層間溫度不超過300。美國規(guī)定：層間溫度可位于170230之間。4.3 焊后熱處理起始溫度的選擇T91要求焊后冷卻到低于Ms點(diǎn)以下并保持一定時間再進(jìn)行回火處理，焊后冷卻速度為80100/h。如果未經(jīng)保溫，接頭的奧氏體組織可能沒有完全轉(zhuǎn)變，回火加熱會促使碳化物沿奧氏體晶界沉淀，這樣的組織很脆。但是T91焊后也不允許冷卻到室溫再

4、進(jìn)行回火，因?yàn)槠浜附咏宇^冷卻到室溫時就有產(chǎn)生冷裂紋的危險。對于T91來說，最佳起始溫度為100150，并保溫1h，可基本確保組織轉(zhuǎn)變完畢。4.4 回火溫度、恒溫時間、回火冷卻速度的選擇T91鋼冷裂傾向較大，在一定條件下，容易產(chǎn)生延遲裂紋，故焊接接頭必須在焊后24 h內(nèi)進(jìn)行回火處理。T91焊后狀態(tài)的組織為板條狀馬氏體，經(jīng)過回火可變?yōu)榛鼗瘃R氏體，其性能較板條狀馬氏體優(yōu)越?；鼗饻囟绕蜁r，回火效果不明顯，焊縫金屬容易時效而脆化；回火溫度過高(超過AC1線)，接頭又可能再次奧氏體化，并在隨后的冷卻過程中重新淬硬。同時，如本文在前面所述，回火溫度的確定還要考慮接頭軟化層的影響。一般而言，T91回火溫度為

5、730780。T91焊后回火恒溫時間不少于1 h，才能保證其組織完全轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體。為了降低T91鋼焊接接頭的殘余應(yīng)力，必須控制其冷卻速度小于5 /min。T91鋼的焊接工藝可用圖3表示。預(yù)熱200250 ；焊接，層間溫度200300 ；焊后冷卻，速度為 80100 /h；100150 保溫1 h；730780 回火1 h；以不大于5 /min速度冷卻5 T91鋼在廣東省內(nèi)火電廠應(yīng)用實(shí)例廣東省電力局第一焊接培訓(xùn)中心曾作過Φ42 mm5mm的T91小徑管對接的焊接工藝評定。采取的預(yù)熱溫度為200，焊后冷卻到150，保溫1h后進(jìn)行回火，回火溫度為750780，保溫1h，升降溫速度

6、均小于5/min。焊后對試樣進(jìn)行外觀檢查、斷口檢查、無損檢測、拉伸和彎曲試驗(yàn)，結(jié)果均合格，這也說明上述焊接工藝是行之有效的。上述焊接工藝已成功應(yīng)用在沙角A廠、梅縣電廠高溫再熱器外圈。T91鋼在這些電廠應(yīng)用后，由于超溫等造成的事故頻率大大降低。T91鋼靠合金化原理，尤其是添加了少量鈮、釩等微量元素，高溫強(qiáng)度、抗氧化性較12 Cr1MoV鋼有較大的提高，但其焊接性能較差。插銷試驗(yàn)表明，T91鋼有較大冷裂傾向，選取預(yù)熱200250 ，層間溫度200300 ，可有效防止冷裂紋產(chǎn)生。T91焊后熱處理前，必須冷卻至100150 ，保溫1 h；回火溫度730780 ，保溫時間不少于1 h。以上焊接工藝已應(yīng)用于200 MW、300MW 鍋爐制造生產(chǎn)實(shí)踐中，取得滿意效果，并獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。 鋼管是一種具有中空截面、周邊沒有接縫的長條鋼材。鋼管具有中空截面，大量用作輸送流體的管道，如輸送石油、天然氣、煤氣、水及某些固體物料的管道等。鋼管與圓鋼等實(shí)心鋼材相比，在抗彎抗扭強(qiáng)度相同時，重量較輕，是一種經(jīng)濟(jì)截面鋼材，廣泛用于制造結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件，如石油鉆桿、汽車傳動軸、自行車架以及建筑施工中用的鋼腳手架等。用鋼管制造環(huán)形零件，可提高材料利用率，簡化制造工序，節(jié)約材料和加工工時，如滾動軸承套圈、千斤頂套等，目前已廣泛用鋼管來制造。鋼管還是各種常規(guī)武器不可缺少的材料，槍管、炮筒等都要鋼管來制造。鋼管按