制氢装置蒸汽发生器耐热合金钢焊接技术总结

某石化公司炼油厂蒸汽发生器在高温下长期服役后，母材和焊接接头发生脆化。在分析了设备的工作条件及Incoloy800、15CrMoR、0Cr25Ni20多种耐热合金钢的使用性能、焊接特性后，改进了设备选材。通过选取合适的焊接材料、焊接规范保证了设备的使用性能。     

不同Cr—Mo钢焊接接头中碳迁移宽度计算

不同的Cr Mo钢管之间的焊接接头在高温下长期服役 ,会发生碳从低Cr钢侧向高Cr钢侧迁移的所谓碳迁移现象 ,以致在焊接接头中形成脱碳区。脱碳区的存在影响了焊接接头的性能和寿命。对某加热炉中 9Cr1Mo和 1 2 5Cr0 5Mo钢焊接接头出现的碳迁移现象开展研究 ,并进行了加速试验 ,探讨了不同Cr Mo钢管之间的焊接接头因碳迁移而产生的脱碳层宽度与服役温度和时间的关系。     

制氢转化炉管与法兰异质焊接接头失效原因的研究

针对用奥407焊条焊接HK-40炉管和Cr5Mo法兰的异质焊接接头在高温运行期间开裂泄漏的情况,采用光学显微镜、扫描电镜等手段进行了失效分析。结果表明,在长期高温运行中碳从低铬材料向高铬材料扩散迁移,在熔合区邻近Cr5Mo钢母材一侧形成脱碳层,其基体因贫碳软化,强度降低。加上Cr5Mo钢和奥氏体焊缝金属的线膨胀系数有较大差异,高温下变形不协调,熔合线界面上应力集中,导致在熔合区邻近Cr5Mo钢母材侧脱碳层上萌生裂纹,并沿脱碳层扩展,穿透内外壁,造成泄漏。     

异种奥氏体不锈钢焊接材料选择及工艺措施

为了提高相同金相组织、不同化学成分和性能异种不锈钢的焊接质量,对具有相同类型金相组织的022Cr17Ni12Mo2和06Cr23Ni13奥氏体不锈钢的焊接性进行了分析,采用Gr-Ni钢舍夫勒图进行焊接材料的初选,重点介绍了异种奥氏体不锈钢焊材的选择及焊接工艺要点。研究结果显示,异种奥氏体不锈钢的焊接工艺重点在于焊材的选择,可按Gr-Ni钢舍夫勒图进行初选,但最终的确定还要进行必要的工艺试验和性能检测。此工艺方案能为异种奥氏体不锈钢的焊接提供一定的借鉴。     

15MnNiCrMoV与1Cr13异质钢焊接接头的耐蚀性研究

对相同热处理工艺的低碳调质钢15MnNiCrMoV与马氏体不锈钢1Cr13的异质钢焊接接头在体积分数分别为10%HCl,10%H2SO4和4%H2S的三种腐蚀介质中均匀浸泡,测试此异质钢焊接接头的耐腐蚀能力。均匀浸泡温度保持在35℃,腐蚀时间根据试验中的具体腐蚀情况而定。试验结果表明:在三种不同腐蚀环境中,焊接接头耐蚀性均较差,且在三种腐蚀环境中异质钢焊接接头热影响区的耐蚀性均比焊缝处耐蚀性低;在体积分数为10%的HCl溶液中,1Cr13钢一侧热影响区的腐蚀程度要比15MnNiCrMoV钢一侧热影响区严重,而在体积分数为10%的H2SO4溶液和体积分数为4%的H2S溶液中,15MnNiCrMoV钢一侧热影响区的腐蚀程度比1Cr13钢一侧热影响区严重。     

15CrMoR(H)+0Cr18Ni10Ti复合钢板的焊接及封头制作

主要阐述15CrMoR(H)+0Cr18Ni10Ti复合钢板的焊接、封头的热压成形及其力学性能恢复。通过分析15CrMoR(H)和0Cr18Ni10Ti的焊接性.探讨异种钢焊接时存在的问题。选择适宜的焊接材料、合适的焊接接头坡口型式及合理的焊接工艺;通过采用正火加回火的热处理工艺恢复了热压封头的综合力学性能.更好地保证丁设备的制造质量。     

05Cr17Ni4Cu4Nb钢焊接接头的疲劳性能

采用四点弯曲疲劳试验方法,研究了05Cr17Ni4Cu4Nb汽轮机低压末级动叶片用钢焊接接头的疲劳性能,绘制了该钢焊接接头的S—N曲线,并与05Cr17Ni4Cu4Nb钢母材进行了对比。研究结果表明,采用优化的焊接、热处理工艺,05Cr17Ni4CuNb钢焊接接头的条件疲劳极限可以达到母材的90％以上。疲劳试样断口的扫描电子显微镜观察发现．焊缝表面或近表面的显微缺陷及接头的组织不均匀性是影响05Cr17Ni4Cu4Nb钢焊接接头接头疲劳性能的主要因素。     

调质型3.5%Ni钢和铁素体系焊接材料的开发

常压液态乙烯储罐用材,过去一直沿用价值昂贵的铝、奥氏体不锈钢、铁素体系5％Ni或9％Ni钢;而对于铁素体系Ni钢一直是采用奥氏体材料施焊,故成本很高,且给施焊和检查带来困难。日本钢管和三菱重工公司为此共同开发了调质型3.5％Ni钢和配套铁素体系焊接材料作为液态乙烯储罐用材,不但提高了储罐的安全可靠性,而且经济效果优越。这一方法已为日本焊接协会和日本高压技术协会所认可。本文重点介绍调质型3.5％Ni钢的性能,配套焊接材料以及焊接接头的性能。     

16Cr奥氏体不锈钢高频焊接参数对焊缝组织性能的影响

为了分析16Cr不锈钢高频焊接参数对焊缝组织性能的影响,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和拉伸、弯曲试验,分析了不同高频焊接参数下1Cr17Mn6Ni5N不锈钢(以下简称16Cr不锈钢)焊缝组织与性能的变化情况。结果表明:16Cr奥氏体不锈钢高频焊随着焊接速度的增加,焊缝成形性能变好;焊缝中δ铁素体的含量随焊接热输入的增加先增后减,同时伴随σ脆性相析出;对于壁厚3.4 mm的16Cr奥氏体不锈钢,当焊接速度为10 m/min、焊接热输入为2.9 k J/cm、并配以适当的挤压力和开口角时,焊缝成形及焊接接头硬度匹配良好,且焊缝抗拉强度接近母材抗拉强度,焊缝显微组织以奥氏体+δ铁素体为主,但由于焊缝存在大量氧化物夹杂,焊接接头韧性较差。     

镍基合金在碳钢与不锈钢焊接中的应用

异种钢焊接在石油化工、电力等行业中应用极为广泛,其焊接性较为复杂,焊接中容易产生各种缺陷。对珠光体型碳钢与奥氏体不锈钢异种接头的焊接性进行了分析,阐述了采用309型焊接材料焊接的异种钢接头在长期高温作用下容易出现的问题。通过焊接试验确定了采用镍基焊接材料焊接异种钢的工艺参数,焊接试验结果表明,采用所制定的焊接工艺可以获得质量良好的焊接接头。     

TP304H+12Cr1MoV异种钢焊接接头的界面蠕变损伤行为

通过高温持久性能试验和扫描电子显微镜分析,研究了焊态和热处理态TP304H+12Cr1MoV异种钢焊接接头的界面蠕变损伤及破坏特征。研究结果表明,焊后不进行热处理条件下,接头的高温持久性能优异;随着持久试验应力的降低,试样的断裂塑性下降,断裂部位由12Cr1MoV侧母材逐渐转移至热影响区、熔合线;接头经高温长期试验,12Cr1MoV侧熔合线附近会析出链状Ⅰ型碳化物,接头的低塑性开裂在该Ⅰ型碳化物处形核,进而通过蠕变孔洞的长大和连接的方式导致异种钢接头的早期脆性失效。     

高韧性钢Q345LCLA焊接工艺研究

为匹配室温冲击吸收功高达237 J的低碳低合金高韧性钢Q345LCLA,选择国产焊接材料H10Mn2/SJ101和进口焊接材料Primerweld Ni1K/JF-B分别进行焊接工艺评定。对2种焊接接头进行室温拉伸和侧弯试验,并对焊缝及热影响区在室温,0 ℃,-20 ℃和-40 ℃温度条件下进行冲击试验,同时进行硬度检测及金相组织分析。结果表明,2种焊接材料均具有良好的焊接性,强度、塑性均达到AWSD1.1—2010标准要求,且具有较好的低温及常温冲击韧性,相对而言,Primerweld Ni1K/JF-B的冲击吸收功稍高;2种焊接材料金相组织比较接近,未出现晶粒粗大的魏氏组织及脆硬的马氏体组织,具有良好的金相组织。     

304和304L焊接接头敏化热处理后的晶间析出行为研究

为了考察常用奥氏体不锈钢的敏化析出行为,对304和304L焊接接头试板进行了不同温度的敏化热处理,然后利用晶间腐蚀试验、扫描电镜观察和能谱分析等方法研究了试板焊缝和热影响区的耐晶间腐蚀性能和析出相形态.研究发现:不锈钢中碳含量的微小差异就会对晶界析出行为产生很大影响,钢中微量的氮对析出相的形成贡献不大;304和304L中残留的铁素体对析出行为有影响,敏化析出相由奥氏体晶界向铁素体内部析出并聚集,在析出峰值温度,析出相几乎填满整个铁素体;304L热影响区纯奥氏体组织的晶界对敏化处理的敏感性不大,在800℃附近才有极少量的析出相在晶界弥散析出.在晶间腐蚀环境中选材时,建议选用超低碳不锈钢,且应维持较高的Ni,Mn和N含量,降低和消除奥氏体不锈钢中残留的铁素体.     

42CrMo与Q345D锻焊齿轮焊接工艺研究

为了提高42CrMo与Q345D异种钢的焊接质量以及焊接接头与母材的匹配度,对42CrMo与Q345D锻焊齿轮进行了埋弧焊接试验及焊接工艺评定。中碳调质钢42CrMo综合性能好,用于锻焊齿轮的齿圈中,而Q345D钢具有较好的低温(-20℃)冲击特性,同时具有一定的强度,用于腹板。评定结果显示,焊接接头拉伸、弯曲、冲击等检测结果均满足AWS D1.1:2010标准要求;焊缝及热影响区均未出现马氏体、魏氏组织等异常组织。研究表明,选择合适的焊接材料及焊接工艺,并严格控制热输入,可获得良好的焊接接头,从而达到与母材强度的良好匹配,降低焊接裂纹倾向;该试验形成的焊接工艺指导书,可用于指导车间焊接生产。     

一种建筑用高性能耐火耐候钢的焊接试验

针对具有优异强韧性及耐火耐候性能的建筑用WGJ510C2钢,进行了气体保护焊焊接评定试验研究,内容包括熔敷金属试验、接头常规力学性能试验、高温拉伸性能试验及微观组织分析。结果表明,焊接接头常温和高温拉伸强度均满足WGJ510C2钢技术条件要求,焊接接头低温冲击功有较大的富余量。因此,采用气体保护焊焊接方法及NHG-1焊丝匹配WGJ510C2钢,焊接接头综合性能指标完全满足高层建筑用钢焊接技术要求。     

12Ni14低温钢换热器的混合气体保护焊

阐述了12Ni14低温钢的焊接特点、焊接材料的合理选择以及MAG焊接工艺试验,提出了在12Ni14低温钢换热器焊接时应采取的工艺措施。     

15MnMoVNRe高强钢焊接区域的组织与性能

在ＣＯ２焊和Ａｒ＋＋ＣＯ２混合气体保护焊条件下,通过“铁研试验”、拉伸、冲击和金相试验等,对１５ＭｎＭｏＶＮＲｅ高强钢焊接接头区域的化学性能、显微组织及断口形态进行了试验研究,结果表明：采用“低强匹配”焊接（ＧＨＳ－５０焊丝）严格控制焊接线能量（ｑ／ｖ）在２０ｋｊ／ｃｍ以下,可在不预热条件下焊接淬硬颂向较在的１５ＭｎＭｏＶＮＥｅ钢,并可保证焊接接头性能满足使用要求。该焊接工艺可大大提高焊接生产率、     

1Cr18Ni9Ti不锈钢管45℃固定焊条电弧焊

简要说明了1Cr18Ni9Ti铬镍奥氏体不锈钢材质的焊接性,论述了1Cr18Ni9Ti铬镍奥氏体不锈钢管45°固定焊条电弧焊的操作要领,以及与其他位置的管子固定焊的区别。依据铬镍奥氏体不锈钢材质的特性,对如何选用合适的焊接材料以及适用的工艺参数进行了分析。介绍了焊接1Cr18Ni9Ti铬镍奥氏体不锈钢的关键点,详述了焊前准备,焊接设备的选用,试件的组对及定位焊的工艺要求,并对焊接工艺特点、注意事项、打底焊和盖面焊接的方法以及焊接操作手法等进行了详细叙述。并对焊后外观的清理提出了要求,说明了外观检验、X射线探伤、耐腐蚀性能及力学性能试验检测标准的依据。     

异种金属摩擦焊油管接头性能分析

通过对 73.02 mm×5.51 mm的摩擦焊异种金属油管的理化性能及整管上/卸扣性能进行研究,分析了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明,异种金属摩擦焊接方法是一种提高油管接头力学性能的有效连接方法,降低了油管加工难度和制造成本,提高了生产效率和产品质量。在异种金属摩擦焊焊缝横截面处,油管管体与外加厚短接呈良好的混合状态,两种金属形成了金属间化合物,使焊缝内部区域具有较高的硬度。同时由于外加厚短接与油管管体焊接形成塑性结合能有效提高焊缝的冲击性能,使焊缝冲击性能高于管体。油管在上/卸扣过程中,摩擦焊缝完好,螺纹接头无粘扣现象,表明异种金属摩擦焊油管接头具有良好的抗扭转能力且抗粘扣性能良好。