[发明专利]一种异种钢的焊接工艺方法

说明书

本发明公开了一种异种钢的焊接工艺方法，包括步骤：1)母材：管材为低碳钢Q235，奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti；板材为马氏体不锈钢1Cr13，低碳钢Q235，奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti；管材直径Φ60，δ＝5mm经过了拉拔工艺，板材δ＝5mm经过轧制工艺；焊条的选用：选用焊接材料应保证焊缝金属的抗裂性能和力学性能；采用铬、镍含量较奥氏体高合金钢母材高的奥氏体不锈钢焊接材料焊接碳钢与奥氏体不锈钢；采用镍铬含量高焊条或焊丝焊接马氏体钢与奥氏体钢；2)焊接工艺：在焊接1Cr13前对工件进行预热，焊接后进行回火处理；其中，采用多层多道焊，第一层使用钨极气体保护焊，其余层使用手工电弧焊。本发明能够消除异种钢因为组织性能不同而带来的焊接裂纹，减低焊接热应力。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种异种钢的焊接工艺方法。

背景技术

1、异种钢焊接难点

本焊接采用的材料有：Q235A等，压力管道常用牌号有10、20等，经过热处理之后组织为铁素体加珠光体，法兰及无缝钢管。1Cr13为普通马氏体不锈钢，经过热处理之后组织为马氏体加奥氏体，只有板材。1Cr18Ni9Ti为奥氏体不锈钢，组织为奥氏体无缝钢管。

因为两种材料的热膨胀系数存在差异，焊条，两种母材的化学成分、组织也存在差异，高温状态下，会发生合金元素的扩散，也会因两侧材料膨胀的差异热胀冷缩效应给焊缝增加一定的附加应力。相比同材质焊缝，异种钢材质焊缝发生开裂的风险要高一些。容易出现宏观偏析。焊缝与母材之间形成很大的温度梯度，高温区域受热伸长，热胀冷缩，形成拉应力及压应力。冷却速度过快，焊缝中的溶质元素来不及扩散，产生化学成分分布不均匀导致力学性能不均匀。异种钢焊接热影响区中的熔合区和过热区易在组织结构上通常是不连续的，容易形成应力集中，热裂纹的产生与偏析相关。直接使用手工电弧焊对工件进行焊接控制不了合金元素的扩散，容易造成开裂。利用焊前预热，焊后回火处理的工艺，使工件始终保持在一定温度范围内，使其缓冷，避免马氏体相变带来的组织应力。

2、元素对焊接工艺的影响

碳是碳塑钢中最主要的合金元素，含碳量增加，钢的强度将增大，但是塑性和韧性将会降低，焊接性能变差，淬硬倾向变大，钢中还含有少量锰、硅、硫、磷，以及氮、氧、氢等杂质。现有的焊接工艺多使用与母材化学成分相似，力学性能相同的焊条。而本次焊接为异种钢，化学成分差异较大，需要灵活选用焊条，控制焊缝的化学元素，使其不会造成大范围的偏析导致力学性能不均匀，组织应力过大导致开裂。选用镍铬含量高，低碳焊条避免析出过多碳化物。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种异种钢的焊接工艺方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种异种钢的焊接工艺方法，包括以下步骤：

1)母材：管材为低碳钢Q235，奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti；板材为马氏体不锈钢1Cr13，低碳钢Q235，奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti；管材直径Φ60，δ＝5mm经过了拉拔工艺，板材δ＝5mm经过轧制工艺；

焊条的选用：选用焊接材料应保证焊缝金属的抗裂性能和力学性能；采用铬、镍含量较奥氏体高合金钢母材高的奥氏体不锈钢焊接材料焊接碳钢与奥氏体不锈钢；采用镍铬含量高焊条或焊丝焊接马氏体钢与奥氏体钢；

2)焊接工艺：在焊接1Cr13前对工件进行预热，焊接后进行回火处理；其中，采用多层多道焊，第一层使用钨极气体保护焊，其余层使用手工电弧焊。

本发明进一步的改进在于，管子对接时，采用V形坡口，坡口角度：30～35°；管板角接时，管子坡口角度40～50°。