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如何控制焊缝的硬度

发布日期:2022-05-14 14:12   来源:未知   阅读:

  •   SA335-P91钢合金含量为wCr=9%,wMo=1%, wV=0.2%, wNb=0.08%, wN=0.05%,属于马氏体耐热钢,金相微观组织为低碳回火马氏体。由于采取了微合金控扎技术等细化晶粒措施,使其成为细晶钢,所以既有助于提高钢材的冲击韧度,也极有利于提高钢材的高温蠕变强度。

      SA335-P91为马氏体细晶钢,使得P91钢焊接的主要问题不同于其他低合金耐热钢,焊接接头的薄弱环节不在熔合区,而在焊缝金属,主要表现为焊缝金属韧性下降,焊缝硬度高。

      (1)由于SA335-P91钢为细晶钢,如果焊接过程层间温度过高就会增大t8/5,使其晶粒长大,失去钢材原有的强度和韧性,而现场焊接不可能对其正火处理,因此焊接过程中必须严格控制层间温度,防止晶粒长大。

      (2)热处理的加热宽度、恒温温度、恒温时间、保温宽度、保温厚度是影响焊缝韧性的主要因素,适当增大加热宽度、保温宽度、保温厚度、延长恒温时间都有助于增加马氏体组织的回火程度,提高焊缝韧性。

      (1)打底焊采用双层氩弧焊,其他层为多层多道焊工艺,选φ3.2mm的焊条,并且单层厚度≤3mm,在焊接过程中要很好地掌握焊接电流和焊接速度的关系,通过提高焊接速度,减少焊道厚度,采用宽摆快速薄层焊的操作手法。

      (2)焊接时由技术人员用远红外测温枪测量每层焊缝的层间温度(层间温度为熔池之前10~20mm处的温度,用最高值表示),层间温度严格控制在300℃以下。当远红外测温枪显示温度超过300℃时,立即停止焊接,待温度降到230℃时再继续施焊。

      每层焊接完成后,技术人员用游标卡尺测量焊道增厚,最大增厚处≤3mm,严禁在坡口与焊道之间形成角焊缝。

      根据焊条特性选择焊接电流大小,对于药皮过渡的焊条,采用较小的电流就可熔化焊条,可减小热输入,缺点是药皮中的钨熔点高,容易造成焊缝夹钨。总之,无论采用哪种焊条都必须保证铁液流动性,熔池清晰,特别是坡口根部要保证熔合良好,在此基础上,尽量采用小规范作业。

      焊后热处理采用型号为DKPC-12360-12的热处理机,履带式陶瓷电阻器加热,热电偶绑扎固定。采用K型铠装热电偶,并与其匹配的补偿导线和自动温度记录仪,使用硅酸铝保温棉。

      (1)焊前预热及层间温度控制预热采用电加热,4支热电偶控温,控温点为3点、6点、9点、12点。热电偶端部距焊缝坡口边缘20mm(见图1),预热温度为150℃,达到温度时恒温0.5h再开始打底焊接,以保持温度均衡,改善母材的焊接性。焊条电弧焊时,温度升至230℃,超温报警设置为260℃,层间温度要求200~300℃,由热处理工监控,发现温度偏低立即进行加温,如果偏高,应立即停焊,待恢复至230℃时再继续施焊,在整个施焊过程中采用热处理机跟踪控制层间温度。

      (2)焊后热处理第一,热处理时热电偶要保证与焊缝接触良好,热电偶热端一般放在靠坡口边缘的第一道焊缝上,一定要用20#铁丝捆扎牢固,防止恒温时热膨胀造成热电偶松动,如图2、图3所示。

      第二,加热器安装时,应将焊件表面焊瘤、焊渣、飞溅清理干净,使加热器与焊件表面贴紧。加热器安装完毕后再用20#铁丝绑扎,防止高温时加热片膨胀(见图4)。

      第四,对于弯头、三通或位置靠近阀门和缸体的焊缝,除用履带式加热器外,还应当用绳状加热器辅助加热。用绳状加热器缠绕在加热片与工件不能良好接触的位置,如图6所示。

      第五,P91管道热处理参数如附表所示。合理增加恒温时间、加热宽度等,有利于增加焊缝韧性,但是焊缝硬度的降低不能过分依赖于恒温时间和加热宽度的增大,否则会造成母材软化,而应在控温精确和包口方法上寻找解决办法。

      第六,热处理工艺:焊后温度先降到110℃恒温60min,以便使马氏体充分转变,然后再升温热处理。焊后热处理全部采用“远红外”电加热,热处理工艺如图7所示。

      (1)预热时热电偶距坡口边缘20mm,当温度升至预热温度时,恒温30min再开始焊接,焊接时严格控制层间温度。由于热处理机测温一般延迟30℃左右,所以将超温报警设置为260℃,超温时立刻停止焊接,待温度降到230℃时再开始焊接。

      (2)测温准确与否是热处理效果好坏最关键的因素,热电偶和温度记录仪使用前必须经过有资质的单位校验,并且对热电偶使用时间进行记录,使用超过200h校验一次。由于层间温度为200~300℃,所以热电偶校验点为200℃、400℃、600℃、800℃。

      (3)补偿导线与热电偶连接时极性一定要正确。补偿导线与热电偶的两个接头,以及与热处理机的两个接头应分别处于相同的环境温度,否则容易造成测温不准。补偿导线与热电偶丝连接必须采用接线座连接可靠,不得将两根导线直接拧接在一起,这样线阻将会消耗电势差,容易造成超温。