不锈钢耐热钢焊接工艺

锅炉及压力容器对钢材性能的要求

按工作条件分为两大类：

一、用以制造室温及中温承压元件的钢板与钢管

具有特点：

1、有较高的室温强度

通常以屈服极限σs和强度极限σb为设计依据，要求有较大的σs和σb良好的韧性性能 。

材料需具有足够的韧性防止脆性断裂，在考虑强度的同时也不能忽略韧性。

(1) 材料的韧性通常用冲击韧性值αk表示。

压力容器用钢的冲击韧性要求 。

冲击韧性值αk(N·m/cm2) 。

(2)还需要考虑时效韧性

时效就是钢材经冷加工变形后，在室温或较高温度下，冲击韧性随时间变化。通常在200-300℃，冲击韧性值显著降低。一般要求下降率不超过50%。

2、由于容器断裂过程包括在缺陷处形成裂纹和裂纹扩散两个阶段，相应两种防止断裂方法

(1)选用具有足够韧性的钢材以防止裂纹产生，要求如上表所示 。

(2)选用韧性更高的材料，以求在裂纹产生后能够阻止裂纹扩展。(要求温度比无塑性转变温度NPT高一定数值，例如元件的设计应力为屈服极限σs一半时，要高17℃ 。

3、较低的缺口敏感性

制造过程中，开孔和焊接会产生局部应力集中，要求材料有较低的缺口敏感性，以防止产生裂纹 。

4、良好的加工工艺性能和焊接性能

(1)降低热影响区材料的韧性、塑性 。

(2)在焊缝内产生各种缺陷 。

在选材料时需考虑

(1)材料中碳的当量值(保证材料具有较好的可焊性) 。

(2)适当的焊接材料和焊接工艺 。

(3)材料具有良好的塑性(碳钢和碳锰钢δs不低于16%，合金钢δs不低于14%) 。

(4)良好的低倍组织 。

(5)钢材的分层、非金属夹杂物、气孔、疏松等缺陷尽可能减少(防止裂纹的产生) 。

二、用以制造高温承压元件的钢管

1、具有足够的蠕变强度、持久强度和持久塑性，通常以持久强度为设计依据，保证在蠕变的条件下安全运行 。

2、具有良好的高温组织稳定性，长期高温下不发生组织变化 。

3、具有良好的的高温抗氧化性，要求材料在高温条件下的氧化腐蚀速度小于0.1mm/a 。

4、具有良好的加工工艺性，要求冷加工性(冷态弯曲)和焊接性。

锅炉与压力容器用钢的分类

一、工作温度低于500℃的钢材

碳素钢和低合金结构钢 。

1、铁素体-珠光体结构钢

屈服强度σs为300-450MPa 。

16Mn，15MnV，15MnVN加入合金元素，固溶强化，结晶强化作用 。

2、低碳贝氏体类型钢

屈服强度σs为500-700Mpa；14CrMnMoVB延缓奥氏体分解，得到贝氏体，增加强度 。

3、马氏体型调质高碳钢

屈服强度σs为600Mpa以上；18MnMoNb和14MnMoNbB正火加回火，有良好的低温韧性 。

二、工作温度高于500℃的钢材

低合金热强钢和奥氏体不锈钢

1、低合金珠光体热强钢

15CrMo和12Cr1MoV，结晶强化，沉淀强化 。

2、低合金贝氏体热强钢

12Cr2MoWVTiB和12Cr3MoVSiTiB，特点：合金数量多而量少，高温强度高，抗氧化性强。

3、奥氏体不锈钢

18-8型铬镍奥氏体不锈钢：1Cr18Ni9Ti和0Cr18Ni9Ti，高温强度高，抗氧化性强，且具有很高的韧性和较好的加工工艺性。

碳素钢

一、碳素钢中主要成分对性能的影响

1、碳的影响

碳增加，强度增大，塑性减少，可焊性变差，时效敏感性降低 。

2、锰的影响

脱氧(FeO)脱硫，改善热加工性能。

3、硅的影响

脱氧 。

4、硫的影响

热脆性。

5、磷的影响

冷脆性。

6、氧的影响

降低强度、塑性。

7、氮的影响

提高强度、硬度，降低塑性 。

8、氢的影响

氢脆 。

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