貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB的焊接工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接工藝，尤其是一種貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB的焊接工藝。
【背景技術】
[0002]隨著火電機組向著高參數(shù)大容量方向發(fā)展，為此開發(fā)了一些新型的貝氏體、馬氏體和奧氏體耐熱鋼。這些鋼均為通過多種微量元素進行多元強化，因此這些鋼中的合金元素含量相對較高，碳當量也相對較高，焊接性能相比之下有所下降。對于T91、T92鋼，我國還主要依賴進口，而12Cr2MoWVTiB鋼是我國自行研制并能自行生產(chǎn)的能用于高參數(shù)大容量機組的鋼種。
[0003]依據(jù)NB/T47014《承壓設備焊接工藝評定》標準對12Cr2MoWVTiB鋼進行焊接工藝評定，通過對焊接接頭抗拉強度、屈服強度、彎曲性能及伸長率等方面測定，還不能完全滿足評定標準和母材的要求，尤其在抗拉強度、屈服強度及伸長率三個方面還遠遠不能達到母材的規(guī)定要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，而提供一種貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB的焊接工藝，保證貝氏體耐熱鋼焊接接頭性能尤其是抗拉強度、屈服強度及伸長率三個方面達到滿足母材的性能。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題，采用的技術方案是:
一種貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB的焊接工藝，其特別之處在于:
焊接前對貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB母材進行預熱；
采用化學成分及機械性能與母材匹配的金屬焊絲；
采用多道/層焊接方式對母材進行焊接，控制焊接熱輸入量，控制每層焊縫厚度和層間溫度；
焊后空冷至室溫后進行焊后熱處理。
[0006]采用上述技術方案的本發(fā)明，與現(xiàn)有技術相比，其有益效果是:
①通過控制最低預熱溫度、層間溫度、焊接熱輸入量，能夠避免焊縫在高溫下停留時間太長導致組織粗大而影響焊接接頭(焊縫)機械性能的問題；
②金屬焊絲的化學成分及機械性能與母材匹配，既能保證焊縫金屬的化學成分與母材匹配，還能保證焊接接頭的機械性能尤其是抗拉強度、屈服強度及伸長率與母材匹配；
③通過焊后熱處理工序，進一步細化晶粒，提高焊接接頭(焊縫)的機械性能，滿足焊縫機械性能要求；
④焊接工藝能達到以下要求:焊縫部位的抗拉強度為660MPa，焊縫部位的屈服強度為495MPa，斷面收縮率為25 %，彎曲性能:在彎曲面上，在任何方向上沒有開裂，焊縫組織為回火貝氏體組織。
[0007]⑤保證焊縫性能得到最大的提升，完全滿足焊接工藝評定的要求，使鍋爐機組使用更加安全。
[0008]作為優(yōu)選，本發(fā)明更進一步的技術方案是:
母材預熱溫度為150?200°C。
[0009]金屬焊絲的化學成分，以質(zhì)量百分比計:C為0.05?0.12%，MnS0.75?1.00%，Si為 0.45 ?0.70%，S 為彡 0.025%，P 為彡 0.025%，Cr 為 1.80 ?2.20%，Mo 為 0.50 ?0.70%，V 為 0.25 ?0.45%，W 為 0.30 ?0.50%，B 為 0.003 ?0.005%，Cu 為彡 0.30%，其余為 Fe。
[0010]焊接熱輸入量控制在14.0?18.9kJ/cm的范圍內(nèi)。
[0011]執(zhí)行焊接時，施加的焊接電流:150?180A，電壓:12?14V ;焊接速度:8?9cm/
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[0012]每層焊縫厚度控制在2?4mm ;層間溫度控制在200?300°C。
[0013]焊后熱處理工藝條件是:升溫速度:彡200 0C /h ;保溫溫度:765±5°C，保溫:120min ;降溫速度..( 250°C /h，冷卻至400°C后出爐空冷。
【具體實施方式】
[0014]以下通過具體實施例詳細說明實施本發(fā)明的工藝條件和產(chǎn)生的效果，旨在更好地理解本發(fā)明的實質(zhì)和特點，不作為對本發(fā)明可實施范圍的限定。
[0015]實施例1:
焊接及熱處理參數(shù):
母材預熱溫度為150°C ;
以質(zhì)量百分比計，金屬焊絲的化學成分是:C為0.09%，Mn為0.80%，Si為0.50%，S為0.02%，P 為 0.02%，Cr 為 1.80%，Mo 為 0.60%，V 為 0.35%，W 為 0.30%，B 為 0.004%，Cu 為0.30%，其余為Fe ；
焊接熱輸入量:16.0 kj/cm ；
焊接電流:150A，電壓:12V ;焊接速度:9cm/min ；
焊縫厚度:3.5mm，層間溫度:250°C ；
焊后熱處理工藝:升溫速度:180°C /h ;降溫速度:220°C /h，保溫溫度:765±5°C，保溫:120min，冷卻至400 °C后出爐空冷。
[0016]焊后性能檢測結(jié)果:抗拉強度為650?660MPa，焊縫部位的屈服強度為480?495MPa，斷面收縮率為24%?25 %，彎曲性能:在彎曲面上，在任何方向上沒有開裂，焊縫組織為回火貝氏體組織。
[0017]實施例2:
焊接及熱處理參數(shù):
預熱溫度:170°C ；
金屬焊絲的化學成分，以質(zhì)量百分比計:C為0.06%，Mn為0.92%，Si為0.54%，S為0.023%，P 為 0.019%，Cr 為 2.06%，Mo 為 0.55%，V 為 0.42%，W 為 0.42%，B 為 0.003%，Cu 為0.25%，其余為Fe。
[0018]焊接熱輸入量控制在18.9 kj/cm的范圍內(nèi)。
[0019]焊接電流:170 A，電壓:13V ;焊接速度:8.5cm/min。
[0020]每層焊縫厚度控制在2.5mm ;層間溫度控制在200°C。
[0021]焊后熱處理工藝:升溫速度:200°C /h ;降溫速度:200°C /h保溫溫度:765±5°C，保溫:120min，冷卻至400 °C后出爐空冷。
[0022]焊后性能檢測結(jié)果:抗拉強度為658?668MPa，焊縫部位的屈服強度為478?485MPa，斷面收縮率為23 %?26 %，彎曲性能:在彎曲面上，在任何方向上沒有開裂，焊縫組織為回火貝氏體組織。
[0023]實施例3:
焊接及熱處理參數(shù):
預熱溫度:200°C ；
金屬焊絲的化學成分，以質(zhì)量百分比計:C為0.10%，Mn為0.75%，Si為0.63%，S為
0.025%，P 為彡 0.017%，Cr 為 2.10%，Mo 為 0.66%，V 為 0.28%，W 為 0.47%，B 為 0.005%，Cu為0.20%，其余為Fe。
[0024]焊接熱輸入量控制在14.0kJ/cm的范圍內(nèi)。
[0025]執(zhí)行焊接時，施加的焊接電流:180A，電壓:14V ;焊接速度:8cm/min。
[0026]每層焊縫厚度控制在4_ ;層間溫度控制在300°C。
[0027]焊后熱處理工藝:升溫速度:190°C /h ;降溫速度:210°C /h保溫溫度:765±5°C，保溫:120min，冷卻至400°C后出爐空冷
焊后性能檢測結(jié)果:抗拉強度為640?650MPa，焊縫部位的屈服強度為490?495MPa，斷面收縮率為28%?29%，彎曲性能:在彎曲面上，在任何方向上沒有開裂，焊縫組織為回火貝氏體組織。
[0028]上述實施例均滿足標準規(guī)定值:抗拉強度大于540MPa，焊縫部位的屈服強度大于345MPa，斷面收縮率大于18%，且在彎曲面上沒有任何開裂現(xiàn)象出現(xiàn)。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明較佳可行的實施例而已，并非因此局限本發(fā)明的權利范圍，凡運用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效變化，均包含于本發(fā)明的權利范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB的焊接工藝，其特在于: 焊接前對貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB母材進行預熱； 采用化學成分及機械性能與母材匹配的金屬焊絲； 采用多道/層焊接方式對母材進行焊接，控制焊接熱輸入量，控制每層焊縫厚度和層間溫度； 焊后空冷至室溫后進行焊后熱處理。
2.如權利要求1所述的貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB的焊接工藝，其特在于:母材預熱溫度為150?200 0C ο
3.如權利要求1所述的貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB的焊接工藝，其特在于:金屬焊絲的化學成分，以質(zhì)量百分比計:C為0.05?0.12%，Mn為0.75?1.00%，Si為0.45?0.70%，S 為彡 0.025%，P 為彡 0.025%，Cr 為 1.80 ?2.20%，Mo 為 0.50 ?0.70%，V 為 0.25 ?0.45%，W 為 0.30 ?0.50%，B 為 0.003 ?0.005%，Cu 為彡 0.30%，其余為 Fe。
4.如權利要求1所述的貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB的焊接工藝，其特在于:焊接熱輸入量控制在14.0?18.9kJ/cm的范圍內(nèi)。
5.如權利I要求所述的貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB的焊接工藝，其特在于:執(zhí)行焊接時，施加的焊接電流:150?180A，電壓:12?14V ;焊接速度:8?9cm/min。
6.如權利要求1所述的貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB的焊接工藝，其特在于:每層焊縫厚度控制在2?4mm ;層間溫度控制在200?300°C。
7.如權利要求1所述的貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB的焊接工藝，其特在于:焊后熱處理工藝條件是:升溫速度2000C /h ;保溫溫度:765±5°C，保溫:120min ;降溫速度:(2500C /h，冷卻至400°C后出爐空冷。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB的焊接工藝。該工藝為：焊接前對貝氏體耐熱鋼12Cr2MoWVTiB母材進行預熱；采用化學成分及機械性能與母材匹配的金屬焊絲；采用多道/層焊接方式對母材進行焊接，控制焊接熱輸入量，控制每層焊縫厚度和層間溫度；焊后空冷至室溫后進行焊后熱處理。本發(fā)明能保證焊縫性能得到最大的提升，完全滿足焊接工藝評定的要求，焊縫部位的抗拉強度為660MPa，焊縫部位的屈服強度為495MPa，斷面收縮率為25％，在彎曲面上任何方向上沒有開裂，焊縫組織為回火貝氏體組織，抗拉強度、屈服強度及伸長率三個方面達到滿足母材的性能。
【IPC分類】B23K31-02, B23K35-30
【公開號】CN104874937
【申請?zhí)枴緾N201510327459
【發(fā)明人】楊會靜
【申請人】唐山師范學院
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月15日