低温刚钢焊接课件

专用钢焊接1、低温用钢：工作环境在-20—-196℃之间的结构用钢。低于-196

℃的钢称超低温钢。一、低温钢的焊接性能要求：工作温度下有足够的韧性；足够强度。影响低温韧性因素:A、成分：wC＜0.20％、高锰、严格限制S、P；Ni是提高低温韧性的重要元素；

B、晶粒度:加入适量细化晶粒元素（如V、Ti、Nb、Al）可有效提高低温韧性；C、热处理状态：正火可细化晶粒。专用钢焊接1、低温用钢：工作环境在-20—-196℃之间的结12、分类、牌号及性能按化学成分分为：含Ni和无Ni；按显微组织分为F、低碳M、AF型：组织：F+少量P，使用温度：-40—-100℃，如16MnDR、09Mn2VDR；使用状态：正火；用途：低温容器；低碳M型：含Ni较高，如9Ni，经淬火后组织为低碳M，正火后除低碳M，还有一定数量的F和少量A，具有较高的强度和韧性，能用于-196℃低温，该钢经冷变形后，需进行565℃的消除应力退火，以提高低温韧性；A型：如18-8型、25-20型，其使用温度不能低于M的相变温度，否则A转变为M是韧性下降。见表3-38。2、分类、牌号及性能2低温刚钢焊接课件33、焊接性分析

（1）无Ni低温钢（如16MnDR）Mn／C较高，且对C、S、P控制严格，对冷、热裂纹的敏感性都很低，故焊接性较好，焊接中的主要问题是保证接头的低温韧性与母材相匹配。接头中热影响区的低温韧性主要受晶粒度的影响，因此必须采取措施防止过热区晶粒租化。A、严格控制焊接热输入和层间温度，防止过热；B、控制焊后热处理温度，避免产生挥霍脆性；C、含氮F钢有热应变脆化倾向。

δ<25mm不需预热，δ>25mm或接头刚度较大时，可进行-100—150℃低温预热，δ>16mm时，一般焊后需进行消除应力处理3、焊接性分析（1）无Ni低温钢（如16MnDR）4（2）低Ni低温钢（如2.5Ni

、3.5Ni

）Ni提高淬透性，但由于含C低，冷裂倾向小，焊薄板可不预热，厚板100℃预热；由于S、P控制严格，热裂倾向小。（3）高Ni低温钢（如9Ni）:淬透性大，HAZ淬火组织是含碳量很低的低碳M，冷裂倾向不大；焊接时需注意：A、焊接材料要匹配：焊材需使焊缝金属具有与母材相近的低温韧性和线膨胀系数。当选与9Ni钢成分相近时，焊缝低温韧性较低（焊缝为铸造组织、焊缝中含有氧），一般选镍基材料；B、磁偏吹：9Ni钢属强磁性材料，用直流电会产生磁偏吹现象；一般要求焊前避免接触强磁场，焊材选用适合交流焊接的镍基焊材；C、选用镍基焊材时，焊缝金属易产生热裂纹，应选用抗裂性好，线膨胀系数与母材相近的材料。（2）低Ni低温钢（如2.5Ni、3.5Ni）（3）5难焊或要求高的异种钢焊接，须选用镍基焊接材料的原因：A：镍可无限扩大γ区，增加碳的溶解度，当镍达到70%时基本可以消除脱碳层。B：镍基焊材熔敷金属的线膨胀系数为13.6×10-6mm/mm℃，与碳钢等基本接近，因而就平衡了接头的大部分热应力。C：镍基焊材熔敷金属有很好的塑性，其延伸率可达40%而其强度极限仍有700～800MPa，因而使接头能更好吸收各类应力，大而增大接头的抗变形能力。难焊或要求高的异种钢焊接，须选用镍基焊接材料的原因：64、焊接工艺要点：（1）为了防止过热区晶粒粗大而导致低温韧性下降，焊接时要求采用小线能量，必要时可采用快速多道焊的施焊方法。如用焊条电弧焊焊接3.5％Ni钢，焊条直径4mm时，平焊电流应控制在130-180A范围内。（2）层间温度对接头低温韧性有明显的影响。在多层多道焊过程中，应尽量保持较低的层间温度，防止过热。如焊接06MnNbDR低温用钢时，层间温度不得大于300℃。（3）焊缝的韧性与焊接材料有密切关系，由于焊缝是铸造组织，要保证低温韧性与母材相匹配，必要时需对焊缝成分作些调整。（4）9Ni钢本身具良好的低温韧性，可在-196℃下工作，但用母材成分相近的焊接材料时，焊缝的韧性却非常差。现在多采用镍基合金作境充金属。

4、焊接工艺要点：（1）为了防止过热区晶粒粗大而导致7（5）Ni3.5%和F型低温用钢板厚时焊后可进行600-650℃消除应力热处理，以降低焊接结构的脆断倾向。Ni9%和A低温用钢一般不进行消除应力处理；（6）Ni3.5%钢厚度在25mm以上时，要在125℃以上预热，Ni9%钢不预热；（7）定位焊道长度应不小于40mm。5、焊后检查与处理焊接低温钢应注意避免弧坑、未熔透及焊缝成形不良缺陷，焊后应认真检查内在及表面缺陷并即使修复；（5）Ni3.5%和F型低温用钢板厚时焊后可进行600-658低温刚钢焊接课件9二、铬钼耐热钢的焊接1、成分特点wCr＝0.5％-9％，wMo＝0.5％-1％，Mo显著提高高温强度和抗蠕变能力；Cr形成氧化膜，提高钢的抗氧化能力。如15CrMo、12CrMo。2、焊接性分析（1）冷裂纹：由于合金元素加入提高淬透性，低温焊接或焊接刚度较大的结构时，易出现冷裂纹；（2）再热裂纹：大热输入焊接方法，接头高拘束应力下，在焊层间或堆焊层下的过热区易出现。预防：A、采用高温塑性高于母材的焊材，限制母材和焊材的合金成分（限制V、Ti、Nb等）；B、提高预热温度至250℃，控制层间温度300℃左右；C、小热输入，减小过热区宽度，细化晶粒；D、选择合适热处理温度，避免在敏感温度区间停留较长时间。二、铬钼耐热钢的焊接1、成分特点10（3）HAZ软化：珠光体耐热钢的焊接接头组织与性能不均匀，在长期高温运行条件下，焊接接头内合金元素产生扩散，特别是熔合区的碳发生迁移，使接头的持久强度和塑性降低。HAZ处于Ac1（727-768℃）附近温度范围内出现“软化区”。为控制软化，应尽量缩短在Ac1温度附近停留的时间，选用预热温度较低、线能量较小比较有利。焊后高温回火不仅不能消除软化，反而使强度损失增大，只有焊后进行正火+回火，才能基本消除软化现象。（3）HAZ软化：珠光体耐热钢的焊接接头组织与性能不均匀，在113、焊接工艺要点（1）焊接方法：以焊条电弧焊为主（2）焊接材料选择原则：焊缝金属合金成分及使用温度下的强度性能应与母材一致；焊后需热处理或热加工的，应选择合金成分或强度级别较高的焊接材料。焊条电弧焊：采用钼和铬钼耐热钢焊条；埋弧焊：为防止因焊缝产生非金属夹杂导致高温强度下降，选用焊剂时应限制渗锰渗硅反应，一般选用与母材相应的合金钢焊丝及HJ250；CO2气体保护焊：焊丝中的铬、钼、钒基本不烧损，锰、硅烧损严重，应选用锰、硅含量高于母材的焊丝，焊丝化学成分一般：wC=0.1%、wSi=0.25-0.35%、wMn=0.9-1.2%。3、焊接工艺要点12（3）焊前预热一般要求预热，预热温度略高于低碳调质钢，且整个焊接过程中坡口两侧约100mm范围内要保持预热温度；（4）连续焊尽量保证焊接过程不间断，必须间断，应在间断中使焊件缓慢均匀冷却，再焊之前需重新预热。（5）锤击焊缝每焊完一根或两根焊条立即对焊缝进行锤击，以消除应力，锤击区的温度要高于30℃；（6）焊后缓冷焊后缓冷是焊接铬钼耐热钢必须严格遵循的原则，即使在炎热的夏季也必须做，一般是焊后立即用石棉布覆盖焊缝及近缝区，小的焊件可以直接放在棉布里，覆盖必须严实，以确保缓冷效果；（3）焊前预热13（7）焊后热处理A、焊后一般采用高温回火，即将工件加热到650-750℃后保温空冷；B、为改善接头，也可进行退火处理，即将构件加热到840-910℃（保温时间按2.5min/mm）然后以30℃/h冷至540℃，再炉冷或空冷至室温；C、含V珠光体耐热钢有明显再热裂纹倾向，焊后热处理温度要适当（避免500-700℃温度区间）。（7）焊后热处理14低温刚钢焊接课件15低温刚钢焊接课件16低温刚钢焊接课件17低温刚钢焊接课件18专用钢焊接1、低温用钢：工作环境在-20—-196℃之间的结构用钢。低于-196

℃的钢称超低温钢。一、低温钢的焊接性能要求：工作温度下有足够的韧性；足够强度。影响低温韧性因素:A、成分：wC＜0.20％、高锰、严格限制S、P；Ni是提高低温韧性的重要元素；

B、晶粒度:加入适量细化晶粒元素（如V、Ti、Nb、Al）可有效提高低温韧性；C、热处理状态：正火可细化晶粒。专用钢焊接1、低温用钢：工作环境在-20—-196℃之间的结192、分类、牌号及性能按化学成分分为：含Ni和无Ni；按显微组织分为F、低碳M、AF型：组织：F+少量P，使用温度：-40—-100℃，如16MnDR、09Mn2VDR；使用状态：正火；用途：低温容器；低碳M型：含Ni较高，如9Ni，经淬火后组织为低碳M，正火后除低碳M，还有一定数量的F和少量A，具有较高的强度和韧性，能用于-196℃低温，该钢经冷变形后，需进行565℃的消除应力退火，以提高低温韧性；A型：如18-8型、25-20型，其使用温度不能低于M的相变温度，否则A转变为M是韧性下降。见表3-38。2、分类、牌号及性能20低温刚钢焊接课件213、焊接性分析

（1）无Ni低温钢（如16MnDR）Mn／C较高，且对C、S、P控制严格，对冷、热裂纹的敏感性都很低，故焊接性较好，焊接中的主要问题是保证接头的低温韧性与母材相匹配。接头中热影响区的低温韧性主要受晶粒度的影响，因此必须采取措施防止过热区晶粒租化。A、严格控制焊接热输入和层间温度，防止过热；B、控制焊后热处理温度，避免产生挥霍脆性；C、含氮F钢有热应变脆化倾向。

δ<25mm不需预热，δ>25mm或接头刚度较大时，可进行-100—150℃低温预热，δ>16mm时，一般焊后需进行消除应力处理3、焊接性分析（1）无Ni低温钢（如16MnDR）22（2）低Ni低温钢（如2.5Ni

、3.5Ni

）Ni提高淬透性，但由于含C低，冷裂倾向小，焊薄板可不预热，厚板100℃预热；由于S、P控制严格，热裂倾向小。（3）高Ni低温钢（如9Ni）:淬透性大，HAZ淬火组织是含碳量很低的低碳M，冷裂倾向不大；焊接时需注意：A、焊接材料要匹配：焊材需使焊缝金属具有与母材相近的低温韧性和线膨胀系数。当选与9Ni钢成分相近时，焊缝低温韧性较低（焊缝为铸造组织、焊缝中含有氧），一般选镍基材料；B、磁偏吹：9Ni钢属强磁性材料，用直流电会产生磁偏吹现象；一般要求焊前避免接触强磁场，焊材选用适合交流焊接的镍基焊材；C、选用镍基焊材时，焊缝金属易产生热裂纹，应选用抗裂性好，线膨胀系数与母材相近的材料。（2）低Ni低温钢（如2.5Ni、3.5Ni）（3）23难焊或要求高的异种钢焊接，须选用镍基焊接材料的原因：A：镍可无限扩大γ区，增加碳的溶解度，当镍达到70%时基本可以消除脱碳层。B：镍基焊材熔敷金属的线膨胀系数为13.6×10-6mm/mm℃，与碳钢等基本接近，因而就平衡了接头的大部分热应力。C：镍基焊材熔敷金属有很好的塑性，其延伸率可达40%而其强度极限仍有700～800MPa，因而使接头能更好吸收各类应力，大而增大接头的抗变形能力。难焊或要求高的异种钢焊接，须选用镍基焊接材料的原因：244、焊接工艺要点：（1）为了防止过热区晶粒粗大而导致低温韧性下降，焊接时要求采用小线能量，必要时可采用快速多道焊的施焊方法。如用焊条电弧焊焊接3.5％Ni钢，焊条直径4mm时，平焊电流应控制在130-180A范围内。（2）层间温度对接头低温韧性有明显的影响。在多层多道焊过程中，应尽量保持较低的层间温度，防止过热。如焊接06MnNbDR低温用钢时，层间温度不得大于300℃。（3）焊缝的韧性与焊接材料有密切关系，由于焊缝是铸造组织，要保证低温韧性与母材相匹配，必要时需对焊缝成分作些调整。（4）9Ni钢本身具良好的低温韧性，可在-196℃下工作，但用母材成分相近的焊接材料时，焊缝的韧性却非常差。现在多采用镍基合金作境充金属。

4、焊接工艺要点：（1）为了防止过热区晶粒粗大而导致25（5）Ni3.5%和F型低温用钢板厚时焊后可进行600-650℃消除应力热处理，以降低焊接结构的脆断倾向。Ni9%和A低温用钢一般不进行消除应力处理；（6）Ni3.5%钢厚度在25mm以上时，要在125℃以上预热，Ni9%钢不预热；（7）定位焊道长度应不小于40mm。5、焊后检查与处理焊接低温钢应注意避免弧坑、未熔透及焊缝成形不良缺陷，焊后应认真检查内在及表面缺陷并即使修复；（5）Ni3.5%和F型低温用钢板厚时焊后可进行600-6526低温刚钢焊接课件27二、铬钼耐热钢的焊接1、成分特点wCr＝0.5％-9％，wMo＝0.5％-1％，Mo显著提高高温强度和抗蠕变能力；Cr形成氧化膜，提高钢的抗氧化能力。如15CrMo、12CrMo。2、焊接性分析（1）冷裂纹：由于合金元素加入提高淬透性，低温焊接或焊接刚度较大的结构时，易出现冷裂纹；（2）再热裂纹：大热输入焊接方法，接头高拘束应力下，在焊层间或堆焊层下的过热区易出现。预防：A、采用高温塑性高于母材的焊材，限制母材和焊材的合金成分（限制V、Ti、Nb等）；B、提高预热温度至250℃，控制层间温度300℃左右；C、小热输入，减小过热区宽度，细化晶粒；D、选择合适热处理温度，避免在敏感温度区间停留较长时间。二、铬钼耐热钢的焊接1、成分特点28（3）HAZ软化：珠光体耐热钢的焊接接头组织与性能不均匀，在长期高温运行条件下，焊接接头内合金元素产生扩散，特别是熔合区的碳发生迁移，使接头的持久强度和塑性降低。HAZ处于Ac1（727-768℃）附近温度范围内出现“软化区”。为控制软化，应尽量缩短在Ac1温度附近停留的时间，选用预热温度较低、线能量较小比较有利。焊后高温回火不仅不能消除软化，反而使强度损失增大，只有焊后进行正火+回火，才能基本消除软化现象。（3）HAZ软化：珠光体耐热钢的焊接接头组织与性能不均匀，在293、焊接工艺要点（1）焊接方法：以焊条电弧焊为主（2）焊接材料选择原则：焊缝金属合金成分及使用温度下的强度性能应与母材一致；焊后需热处理或热加工的，应选择合金成分或强度级别较高