[发明专利]用于珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢的异种钢焊接方法

说明书

本发明涉及异种钢焊接技术，具体说是一种用于珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢的异种钢焊接方法。它的特点是依次在选取的板厚相等的珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢的焊接端加工坡面‑‑在珠光体耐热钢的坡面上进行Ni基堆焊—在珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢的坡面形成的V形槽进行非熔化极的钨极氩弧焊打底‑‑在V形槽内自下而上分层进行各中间层和盖面焊道的焊接—对焊接制品进行热处理，从而得到异种钢焊接完成品。通过该方法制得的珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢的焊件，耐腐蚀性能好、强度高，能有效的阻隔碳迁移；且不易出现焊缝缺陷，对焊工操作要求不高；能够增强焊件的冲击韧性，提高产品的性能。

技术领域

本发明涉及异种钢焊接技术，具体说是一种用于珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢的异种钢焊接方法。

背景技术

珠光体耐热钢，尤其是15CrMoR耐热钢很适于压力容器用钢，其碳当量高达0.58%，具有很大的淬硬倾向，焊接时在焊缝和热影响区极易出现硬脆的马氏体组织，产生很大内应力，导致接头形成早期裂纹。若不采取特殊的控制措施，很难避免焊接裂纹的出现，同时，返修焊接时拘束度较大；如果焊接线能量过大，热影响区晶粒会明显粗化，在焊接残余应力的作用下，焊缝热影响区的粗晶区还易出现再热裂纹；焊后受热也可能产生再热裂纹；都明显降低了焊缝金属及热影响区的塑韧性。所以在焊接15CrMoR耐热钢时要采取适当的工艺措施和选择合适的焊接材料，才能避免焊接时上述问题的出现。

珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢的异种钢焊接使得焊件兼具了两者材料各自的优点，且能大大降低制造成本，使这两种材料在压力容器和石油化工等领域得到广泛应用，但由于两种材料的组织和化学成分不同，而且物理性能差别较大，焊接会比较困难，即使得到室温下合格的焊件，也难以满足高温条件下的长期使用，比如：稀释问题、碳迁移、熔合区的塑性下降、晶间腐蚀、热应力和热疲劳破坏等。

中国发明专利ZL200810046615.2公开了一种中温厚壁WB36（珠光体耐热钢）/1Cr18Ni9Ti（奥氏体不锈钢）异种钢焊接工艺，其步骤包括：①用A307焊条在WB36钢侧先预堆边焊三层作为隔离层，焊接时不预热，焊后进行消氢处理，为了减少对焊缝的稀释，堆焊第一层时必须采用φ3.2mm焊条，小电流焊接，电流范围70~90A；②打磨堆焊层表面至8mm，组成符合规范要求的WB36/1Cr18Ni9Ti对接头形式；③用A307或A137焊条填充，焊条直径为φ3.2mm或φ4.0mm；④取消焊后热处理。该工艺中在WB36钢（即珠光体耐热钢）侧采用的堆焊材料为A307焊条，其耐腐蚀性能较差、强度较低，不能有效的阻隔碳迁移；堆焊后两种钢对接，并直接采用A307或A137焊条填充，易出现焊缝缺陷，对焊工操作要求较高；取消焊后热处理易导致焊缝应力残留，组织晶粒粗大，降低焊缝力学性能，特别是冲击韧性，严重影响产品的性能。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种用于珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢的异种钢焊接方法，通过该方法制得的珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢的焊件，耐腐蚀性能好、强度高，能有效的阻隔碳迁移；且不易出现焊缝缺陷，对焊工操作要求不高；能够增强焊件的冲击韧性，提高产品的性能。

为解决上述问题，采取以下技术方案。

本发明的用于珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢的异种钢焊接方法的特点是包括以下步骤：

第一步，准备。选取板厚相等的珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢，在环境温度15~20℃下，采用机械加工方法将它们的焊接端均加工成坡面。选取ENiCrFe-3焊条和ERNiCr-3焊丝若干，并在焊接使用前，将ENiCrFe-3焊条置于150~200℃下保温1~1.5小时。

第二步，堆焊。在珠光体耐热钢的坡面上，采取火焰加热形式对其预热至150~200℃。选用ENiCrFe-3焊条对珠光体耐热钢的坡面采取电弧焊接法的堆焊。然后，经过打磨或机加工的方式将堆焊的坡面处理平整，形成光滑的Ni基阻隔层。