super304h新型奥氏体耐热钢的焊接工艺研究课件

SUPER304H新型奥氏体耐热钢的焊接工艺研究

2007-11-27一、概况2007-11-27二、课题研究必要性2007-11-27SUPER304H钢是日本在TP304H钢中添加了3%Cu、0.4%Nb和一定量的N开发出的新型钢种，该钢种具有极高的蠕变断裂强度，在600~650℃下的许用应力比TP304H高30%，而且组织性能和力学性能稳定，是超超临界锅炉过热器、再热器的首选材料。

SUPER304H钢的化学成分：2007-11-27三、SUPER304H钢成份及特点化学元素CMnSiSP百分比Wt%0.07～0.13≤1.00≤0.030≤0.010≤0.040化学元素NiCrCuNbN百分比Wt%7.50～10.5017.0～19.02.5～3.50.3～0.60.05～0.12

SUPER304H钢的常温成分：2007-11-27三、SUPER304H钢成份及特点标准材质屈服强度(MPa)抗拉强度(MPa)纵向延伸率(%)硬度(HB)ASMECODECASE2328SUPER304≥235≥590≥35≤219SUPER304H钢的化学成分，在钢中参加适量的铜和铌，是为了提高其持久强度、持久塑性、韧性和抗腐蚀性；而对高温抗拉强度有较大影响的氮含量上限控制在0.12%，主要是考虑到运行温度下长期时效后塑性下降。2007-11-27四、SUPER304H焊接工艺难点分析1，焊缝热裂纹问题。2007-11-27四、SUPER304H焊接工艺难点分析2，晶间腐蚀问题。这是奥低体不锈钢最危险的一种破坏形式。但是奥氏体不锈钢不是任何时候都会产生晶间腐蚀，它与钢的加热温度和加热时间有关，产生晶间腐蚀的温度为450~850℃〔敏化温度〕，尤其以650℃最为危险。2007-11-27五、焊接工艺措施确实定实践证明，焊缝组织中铁素体含量在2~3%时，就足以防止产生热裂纹，但是过多的铁素体将使焊缝变脆，反而不利，通常铁素体含量应控制在5%以内。针对SUPER304H焊接工艺难点，参考国内外有关资料，拟采取以下焊接工艺措施以获得优质焊接接头。1、采用含有Ti和Nb添加剂的焊材，可有效防止焊接热裂纹的产生。2007-11-27五、焊接工艺措施确实定焊接工艺：采用含有Ti和Nb添加剂的焊材，在焊接工艺上，采用碱性焊条，小电流、快速焊，收弧时尽量填满弧坑以及采用氩弧焊等都可以防止热裂纹的产生。2、防止晶间腐蚀的措施。2007-11-27五、焊接工艺措施确实定2、防止晶间腐蚀的措施。2007-11-27五、焊接工艺措施确实定根本参数母材牌号：SUPER304H；规格：φ48.26×7.9mm；焊接位置：6G；焊接方法：钨极氩弧焊；焊丝：YT-304H〔φ2.4mm〕；坡口型式：V型；2007-11-27六、工艺方案的制定本卷须知为保证根部质量，防止氧化，氩弧焊打底前先进行管内充氩气保护；为了防止焊接接头在敏化温度范围内停留时间过长而产生晶间腐蚀，并防止接头过热而产生热裂纹，焊接时要采用小电流、快速焊、短弧多道焊。焊接时尽量不作横向摆动。严格监控焊接过程中的层间温度，焊接过程中用手提式测温仪进行温度监控，确保层间温度不超过100℃。每层焊后用水快速冷却。2007-11-27六、工艺方案的制定焊工应具备奥氏体不锈钢管考试合格工程，并经使用YT-304H焊丝进行焊前练习，已掌握焊材、母材及焊机的性能与焊接工艺标准。焊前用角向磨光机打磨管件坡口附近及其内外壁15～20mm并见金属光泽，如有油污，可用丙酮或酒精等有机溶剂擦拭，但不要用钢丝刷或砂布进行清理。焊丝的选择：奥氏体不锈钢的焊接，常采用同材质焊接材料，因此，选择日本日铁住溶接工业株式会社生产的YT-304H〔φ2.4mm〕焊丝，其化学成分见下表。2007-11-27焊前准备化学元素CMnSiSP百分比Wt%0.113.200.200.0030.004化学元素NiCrCuNbN百分比Wt%15.9818.412.990.660.212007-11-27对口装配及定位焊为防止根层焊缝金属氧化，氩弧焊打底和第一层填充时管内均需充氩气保护，氩气流量为5~12L/min。施焊过程中氩气的流量为8~12L/min。氩弧焊时各层的焊接标准参数见表4。表4：焊接标准参数2007-11-27焊接操作工艺焊层焊道焊接方法焊条（丝）电流范围电压范围(V)焊接速度(mm/min)焊层厚度(mm)型(牌)号规格(mm)极性电流(A)1GTAWYT-304HΦ2.4直流正接76~819~1022~293.02GTAWYT-304HΦ2.4直流正接85~879~1025~282.03/1-2GTAWYT-304HΦ2.4直流正接85~939~1028~352.04/1-2GTAWYT-304HΦ2.4直流正接73~779~1022~272.0外观检查：外表无缺陷，外观检查符合DL/T868标准要求。射线探伤：检验标准为DL/T821-2002，未发现缺陷，质量等级为I级片。力学性能检验2007-11-27焊后检验2007-11-27力学性能取样部位1，拉伸试样2、3，侧弯试样4，冲击试样5，金相试样根据GB2651-1989进行拉伸试验，试验结果如表5所示：2007-11-27拉伸试验试样编号宽度(mm)厚度(mm)断面积(mm2)负荷值（N）抗拉强度(MPa)断后断裂处出现的缺陷断裂位置种类数量Ws-169-488127.994.8650686.0无0断母材Ws-169-488-1B127.994.8645680.0无0断母材根据GB2653-1989进行面弯和背弯试验，试验结果如表6所示2007-11-27面弯与背弯试验试样编号宽度(mm)厚度(mm)压头直径(mm)弯曲角度（°）缺陷情况结论面弯背弯Ws-169-488207.931.6180裂纹长

合格Ws-169-488-2B207.931.6180未发现缺陷合格Ws-169-488207.931.6180未发现缺陷合格Ws-169-488-3B207.931.6180未发现缺陷合格根据GB/T17394-1998进行布氏硬度〔HBS〕试验，试验结果见表72007-11-27硬度试验试样编号母材热影响区焊缝硬度值（HB）结果IIIIIIIVV平均值169-4881-Ws√202195182191184191合格√215188192213196201合格√203209212185222206合格169-4882-Ws√183194188199215196合格√176192196194178187合格格微观金相结论：最终焊接接头得到奥氏体+δ铁素体组织，符合要求。2007-11-27微观金相检验母材图(奥氏体组织)熔合线(奥氏体+δ铁素体组织)热影响区(奥氏体+细小δ铁素体组织)针对SUPER304H钢的成份、特点及焊接中需注意的事项，通过制定焊接工艺操作方案，严格按要求进行焊接工艺评定，试件的所有试验结果均符合要求，说明制定的工艺评定参数是合理的，工艺评定获得圆满成功。我们认为对于SUPER304H钢的焊接，关键在于操作中特别要注意以下几项，严格按要求进行焊接，就可获得优质的焊接接头。1、选择与母材相配备，并含有一定量的铌的焊接材料是