無錫不銹鋼板廠家無錫漢能不銹鋼2020年1月6日訊 近年來異種鋼焊接應用十分廣泛，在航空航天,、石油化工、機械行業(yè)等行業(yè)應用越來越多,。但由于異種鋼在化學成分,、冶金相容性、物理性能和化學性能等方面存在較大差異,，在焊接過程中會出現(xiàn)合金元素的遷移,、化學成分,、金相組織的不均勻，還會產(chǎn)生熱應力,、焊接變形,，出現(xiàn)焊接裂紋等，降低焊接接頭的力學性能,。

本文針對12Cr2Mo1鉻鉬鋼和S30408不銹鋼的異種鋼焊接接頭,，進行焊接性分析，選擇合適的焊接方法,、焊接材料和焊接工藝參數(shù),，并進行焊后熱處理，根據(jù)NB/T47014《承壓設備焊接工藝評定》進行焊接工藝評定,，分析異種鋼焊接接頭的力學性能,，制定焊接作業(yè)指導書，用于指導實際生產(chǎn),。

12Cr2Mo1為低合金耐熱鋼,，具有良好的耐高溫和抗氫性能，主要用于制造加氫裝置的反應器和熱交換器等設備中,，   12Cr2Mo1的鉻和鉬能顯著提高鋼的淬硬性,，在一定的冷卻速度下，焊縫金屬和熱影響區(qū)內(nèi)可能形成對冷裂敏感的顯微組織,。含有大量的Cr,、Mo等強碳化物形成元素，使接頭的過熱區(qū)具有不同程度的再熱裂紋敏感性,。在350-550℃溫度區(qū)間長期運行時,，當有害殘余金屬總含量超過容許極限時，發(fā)生的漸進的脆變現(xiàn)象,。

S30408為奧氏體不銹鋼,，兩種鋼材之間化學成分、金相組織,、物理性能和化學性能等方面有較大差異,，焊接時容易出現(xiàn)以下問題。

在焊接過程中,，焊縫金屬會受到12Cr2Mo1熔敷金屬的稀釋作用,，在緊靠12Cr2Mo1一側(cè)熔合區(qū)的焊縫金屬中，形成和焊縫金屬成分不同的過渡層,，母材合金含量越大,，稀釋率越大，熔合比越大,，稀釋率也越大,。12Cr2Mo1一側(cè)過渡層可能會因稀釋而產(chǎn)生脆性馬氏體組織,。.

高溫下，由于鉻元素與碳原子的親和能力很強,，易形成碳化鉻的化合物,，在焊接過程中，12Cr2Mo1一側(cè)因貧鉻而使碳原子脫離形成脫碳區(qū),，進而軟化,，晶粒粗大，脆性增大,，抗腐蝕能力下降,，而S30408一側(cè)因富含鉻而使碳原子向其遷移形成增碳層，進而硬化,，晶粒變細,，性能變好。

1.3 焊接應力

由于兩種材料的熱導率和線膨脹系數(shù)不同,，焊接過程中,，高溫區(qū)產(chǎn)生熱應力，并且該熱應力無法消除,，使焊縫和熔合區(qū)附近產(chǎn)生附加拉應力,，在冷卻過程中，因收縮不一致產(chǎn)生焊接殘余應力,，導致在12Cr2Mo1側(cè)產(chǎn)生裂紋,。

評定用材料為12Cr2Mo1和S30408不銹鋼，規(guī)格均為400mm×150mm×10mm,，兩種材料的化學成分和如表1所示

為了減少焊縫的稀釋,，防止產(chǎn)生冷裂紋和再熱裂紋，12Cr2Mo1和S30408異種鋼焊接時,，在12Cr2Mo1側(cè)先堆焊鎳基焊材,，選用熔合比小、稀釋率低的焊接方法,，鎢極氬弧焊和焊條電弧焊的熔合比較小,，焊縫成分也比較穩(wěn)定，因此,，該異種鋼選用氬弧焊打底,，焊條電弧焊蓋面的焊接方法。

采用鎳基焊條ENi6182和鎳基焊絲SNi6082,，利用鎳的石墨化作用阻礙形成碳化物,，減小過渡層，防止產(chǎn)生脆性的馬氏體組織，進一步抑制12Cr2Mo1中的碳遷移,。

對于焊接坡口形式，應盡量考慮焊接層數(shù),、填充金屬量,、熔合比和焊接殘余應力，設計的坡口形式及尺寸如圖1所示,。

12Cr2Mo1顯微組織為回火貝氏體,，S30408顯微組織為奧氏體，12Cr2Mo1具有淬硬性,、再熱裂紋傾向和回火脆性,，而 S30408具有良好的焊接性，根據(jù)兩種材料的化學成分,、接頭形式,、焊接方法和焊接材料等考慮，通過焊接性試驗確定,，預熱溫度在200℃左右,，焊接的道間溫度控制在100℃之內(nèi)，焊后立即進行350℃×2h后熱處理,。

焊前,，對坡口及兩側(cè)各200mm之內(nèi)的氧化層、油污,、水分,、鐵銹等進行清理，具體的焊接工藝參數(shù)如表2所示,。

焊后消除應力熱處理是防止焊接裂紋的重要工藝措施,，12Cr2Mo1和S30408異種鋼焊接時，會產(chǎn)生很大的焊接殘余應力,，因此,，焊后需要進行690±10℃×2h的熱處理，以消除焊接殘余應力,，避免裂紋的產(chǎn)生,。

焊接工藝評定采用NB/T47014-2011《承壓設備焊接工藝評定》標準進行，對評定試板進行外觀檢查,，表面沒有氣孔,、夾渣、裂紋等缺陷,，然后進行100%射線檢測,，射線檢測按照NB/T47013-2013《承壓設備無損檢測》評定，Ⅱ級合格,。按照NB/T47014-2011標準要求加工試樣,，進行拉伸,、彎曲和沖擊等力學性能試驗，力學性能試驗結(jié)果如表3,、表4,、表5所示。

由上述數(shù)據(jù)可知,，拉伸,、彎曲和沖擊試驗都合格，說明所制定的焊接工藝滿足要求,，焊接接頭的性能符合規(guī)定,。

（1）采用熔合比小、稀釋率低的氬弧焊打底,，焊條電弧焊蓋面的焊接方法,，在12Cr2Mo1側(cè)先用焊條電弧焊堆焊鎳基焊材選用鎳基焊絲SNi6082和鎳基焊條ENi6182對12Cr2Mo1和S30408異種鋼進行焊接，通過合理的焊接工藝,，獲得了性能符合標準規(guī)定的焊接接頭,。

（2）按照NB/T47014-2011《承壓設備焊接工藝評定》，對焊接接頭進行了力學性能試驗,，拉伸試樣斷在焊縫上,，為韌性斷裂，抗拉強度滿足標準要求,，彎曲試樣和沖擊式樣滿足標準要求,。