耐熱鋼的焊接工藝
耐熱鋼的焊接工藝
耐熱鋼是指鋼在高溫條件下既具有熱穩(wěn)定性，又具有熱強性的 鋼材。熱穩(wěn)定性是指鋼材在高溫條件下能保持化學(xué)穩(wěn)定性（耐腐蝕、不氧化）。熱強性是指鋼材在高溫條件下具有足夠的強度。其中耐熱性能主要通過鉻、鉬、釩、鈦、鈮等合金元素來保證，因此在焊接材料的選擇上應(yīng)根據(jù)母材的合金元素含量來確定。耐熱鋼在石油石化工業(yè)裝置施工中應(yīng)用較為廣泛，我們能夠經(jīng)常接觸到的多為合金含量較低的珠光體耐熱鋼，如15CrMo，1Cr5Mo等。
1 鉻鉬耐熱鋼的焊接性
鉻和鉬是珠光體耐熱鋼的主要合金元素，顯著提高金屬的高溫強度和高溫抗氧化性，但它們使金屬的焊接性能變差，在焊縫和熱影響區(qū)具有淬應(yīng)傾向，焊后在空氣中冷卻易產(chǎn)生硬而脆的馬氏體組織，不僅影響焊接接頭的機械性能，而且產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，從而產(chǎn)生冷裂傾向。
因此耐熱鋼焊接時的主要問題是裂紋，而形成裂紋的三要素是：組織、應(yīng)力和焊縫中的含氫量，因此制定合理的焊接工藝尤為重要。
2 珠光體耐熱鋼焊接工藝
2.1 坡口 坡口的加工通常用火焰或者等離子切割工藝，必要時切割也要預(yù)熱，打磨干凈后做PT檢驗，去除坡口上的裂紋。通常選用V型坡口，坡口角度為60°，從防止裂紋的角度考慮，坡口角度大些有利，但是增加了焊接量，同時將坡口及內(nèi)處兩側(cè)打磨干凈，去除油污、鐵銹及水分等污物（去氫、防止氣孔）。
2.2 組對要求不能強制組對，防止產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，由于鉻鉬耐熱鋼裂紋傾向較大，故在焊接時焊縫的拘束度不能過大，以免造成過大的剛度，特別在厚板焊接時，妨礙焊縫自由收縮的拉筋、夾具和卡具等應(yīng)盡量避免使用。
2.3 焊接方法的選用 目前，我們石油石化安裝單位管線焊接常用的焊接方法是鎢極氬弧焊打底，焊條電弧焊填充蓋面，其它焊接方法還有熔化極惰性氣體保護焊（MIG焊）、CO2氣體保護焊、電渣焊和埋弧自動焊等。
2.4 焊接材料的選擇 選配焊接材料的原則，焊縫金屬的合金成分與強度性能基本上要與母材相應(yīng)指標一致或者應(yīng)達到產(chǎn)品技術(shù)條件提出的*低性能指標。而且為了降低氫含量應(yīng)先用低氫型堿性焊條，焊條或者焊劑應(yīng)按規(guī)定工藝烘干，隨用隨取，要裝在焊條保溫桶中隨用隨取，焊條保溫桶內(nèi)不得超過4個小時，否則應(yīng)重新烘干，烘干次數(shù)不得超過三次，這在具體施工過程中都有詳細的規(guī)定。鉻鉬耐熱鋼手弧焊時，也可選用奧氏體不銹鋼焊條，如A307焊條，但焊前仍需要預(yù)熱，這種方法適用于焊件焊后不能熱處理的情況。
耐熱鋼焊材選用表如下所示：
2.5 預(yù)熱 預(yù)熱是焊接珠光體耐熱鋼焊接冷裂紋和消除應(yīng)力的重要工藝措施，為了確保焊接質(zhì)量，不論是點固焊或焊接過程中，都應(yīng)預(yù)熱并保持一定的溫度范圍。
2.6 焊后緩冷 焊后緩冷是焊接鉻鉬耐熱鋼必須嚴格遵循的原則，即使炎熱的夏季也必須做到這一點，一般焊后立即用石棉布覆蓋焊縫及近縫區(qū)，小的焊件可置于石棉布中緩冷。
2.7 焊后熱處理 焊后應(yīng)立即進行熱處理，其目的是為了防止延遲裂紋的產(chǎn)生，消除應(yīng)力和改善組織。耐熱鋼焊前預(yù)熱溫度和焊后熱處理的溫度表如下表所示。
3 焊接注意事項
（1）焊接這類鋼時必須要預(yù)熱，焊后緩冷等措施，但預(yù)熱溫度并非越高越好，必須嚴格執(zhí)行焊接工藝要求。
（2）厚板宜采用多層焊，層間溫度不低于預(yù)熱溫度，焊接時應(yīng)一次焊完，*好不要中斷。如需層間暫停，應(yīng)采取熱保溫緩冷措施，再焊之前還需采取相同的預(yù)熱措施。
（3）焊接過程中應(yīng)注意填充弧坑，并打磨接頭、去除弧坑裂紋（熱裂紋）。而且電流越大、弧坑越深，因此應(yīng)嚴格執(zhí)行焊接工藝指導(dǎo)書規(guī)定選擇焊接參數(shù)、合適的焊接線能量。
（4）施工組織也是影響焊接質(zhì)量重要一環(huán)，各工種的配合尤為重要，避免因下道工序銜接不上致使整條焊縫的質(zhì)量前功盡棄。
（5）還應(yīng)注意天氣環(huán)境的影響。當(dāng)環(huán)境溫度低時，可適當(dāng)提高預(yù)熱溫度，防止溫度下降太快，同時做好防風(fēng)、防雨等應(yīng)急措施。
4 小結(jié)
預(yù)熱、保溫、焊后熱處理等工藝是焊接鉻鉬耐熱鋼的必要工藝措施，三者同等重要，不可忽視。任何一個環(huán)節(jié)疏漏，其后果是嚴重的。焊工要嚴格執(zhí)行焊接工藝，加強焊工責(zé)任心引導(dǎo)。不可抱有僥幸心理，引導(dǎo)焊工執(zhí)行工藝的嚴肅性、必要性，只要我們在施工過程中嚴格執(zhí)行焊接工藝，各工種之間配合好，合理安排工序，就能保證焊接質(zhì)量和技術(shù)要求。
