耐热钢管与不锈钢管氩弧焊打底焊条电弧焊盖面焊

子任务二　耐热钢管与不锈钢管氩弧焊打底焊条电弧焊盖面焊

目标要求

1.能够正确选择焊接异种钢需要的焊接材料。

2.掌握确定预热温度、层间温度和焊后热处理的方法。

3.熟悉采取有效措施减小焊接应力，防止焊接裂纹产生的办法。

一、任务

任务单如图7.4所示。

图7.4　耐热钢管与不锈钢管焊接

二、任务准备

(1)氩弧焊打底层焊用焊丝：H1Cr24Ni13焊丝。

(2)焊条电弧焊填充及盖面层焊用焊条：E309—16(A302)型，进行150～250℃烘干，随用随取。

(3)焊件：Cr5Mo耐热钢钢管、Cr25Ni20不锈钢钢管，两管均为φ89mm×5mm×100mm。管的一侧均加工成25°的坡口，两管组对成50°坡口角度，钝边控制在1.0～1.5mm。

三、任务相关知识

珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢的焊接，要注意防止母材金属熔入焊缝，确定焊接工艺时，应该保证焊缝获得所希望的成分和组织，使焊接接头具有良好的使用性能。珠光体耐热钢(Cr5Mo钢)的含碳量较高，而奥氏体不锈钢(Cr25Ni20钢)则相反。这类异种钢处在350～400℃温度下长期工作时，或在焊后热处理过程中，往往会出现碳从珠光体钢一侧通过熔合线向奥氏体焊缝扩散的现象，从而在珠光体钢母材金属边缘形成脱碳层，脱碳层的晶粒粗大，导致软化，在奥氏体钢母材一侧形成增碳层，增碳层中的碳元素以碳化物形态析出，并导致硬化。实践证明，脱碳层是焊接接头中的薄弱环节，对高温持久强度影响较大(降低10％～20％)。因此，在选择焊条及制订焊接工艺时，应充分考虑两种材料的这种特性，12CrMo、15CrMo珠光体耐热钢与1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的焊接，可选择E309—16型(A302)、E309—15型(A307)焊条，即使稀释率达25％～30％，焊缝也不至于产生马氏体组织，可保证焊缝质量。当焊件刚性较大、钢板较厚(超过20mm)时，应采用热膨胀系数与珠光体耐热钢相近的E309—15型焊条，在较高的温度(400～500℃)下运行的异种钢结构，应在珠光体耐热钢一侧用E5515—B2—V型焊条(热317)堆焊一层厚5～6mm的过渡层，以限制珠光体耐热钢中的碳向奥氏体焊缝一侧扩散。然后再用相应的奥氏体钢焊条，如E309—15型焊接对接接头。为提高高温下运行的高温持久强度，也可在异种钢管间加一段含V、Nb、Ti等强碳化元素的珠光体钢的中间过渡管段，见图7.5所示，先用E5515—B2—V型焊条焊接焊缝4，焊后在700～760℃下进行退火处理，再用E309—15型焊条焊接焊缝2。

图7.5

1—奥氏体不锈钢管(1Cr18Ni9Ti)；2—焊缝； 3—过渡管段(12CrMoV)；4—焊缝；5—珠光体耐热钢管(12CrMo)

四、任务实施

(1)确定工艺参数，见表7.2。

表7.2

(2)定位焊。采用钨极氩弧焊定位焊，定位焊件的根部间隙为2～3mm，定位焊时极易在收弧处产生缩孔和弧坑裂纹。为避免缺陷的产生，焊接电流不能太大，电弧不能突然熄灭，要在收弧处反复点焊3～4点，以保证填满弧坑。定位焊长度不能太短，应控制在10mm左右，定位焊点约2～3处，并保证焊缝及背面圆滑过渡，定位焊缝不宜太薄，以增强其抗裂性能。定位焊后，对其焊缝要进行修磨，在进行着色探伤检验合格后，才能进行根部打底焊层焊接。

(3)打底层焊。打底层焊采用钨极氩弧焊。首先对焊件进行360～400℃的预热，然后在右侧的定位焊缝上引弧，当定位焊点端部形成熔孔后，加焊丝从右向左焊接。焊接时要根据熔化和熔池表面情况调整焊枪角度和焊接速度。收弧时，为避免弧坑裂纹，在收弧处可少加一些填充焊丝，直至填满弧坑为止。打底层焊时，可在管内充氩气，以保证管内背面焊缝成形的质量，结束后，进行着色探伤检验，确认无裂纹时，再进行填充焊和盖面焊。

(4)其他层次的焊接。其他层次焊道的焊接，采用多层多道焊条电弧焊，均用E309—16 (A302)焊条。在保证焊接质量的前提下，应选用较小的焊接电流和较快的焊接速度，不允许在坡口外面引弧和收弧，焊条不作横向摆动，以窄焊缝为宜。层间温度控制在300℃左右。

(5)焊后清理焊件表面飞溅及熔渣，检查焊缝质量。

五、任务分配

氩弧焊打底焊用焊丝：H1Cr24Ni13焊丝。

焊条电弧焊填充及盖面焊用焊条：E309—16(A302)。

焊件：Cr5Mo耐热钢钢管、Cr25Ni20不锈钢钢管。按图7.4要求练习。

单件工时：30min。

六、任务检测与评价

七、任务总结(任务质量分析)

在焊接时，要采取合理的预热措施并控制层间温度，以避免裂纹的产生。预热温度360～400℃，以消除焊后在Cr5Mo钢的一侧形成的马氏体组织，层间温度控制在300℃左右。

八、复习思考题

(1)如何选择奥氏体不锈钢与珠光体耐热钢焊接时所用焊条?

(2)奥氏体不锈钢与珠光体耐热钢焊接时的主要特点是什么?

(3)为什么奥氏体不锈钢与珠光体耐热钢焊后不能锤击焊缝，也不得使用扁铲修磨焊缝及清渣?