低溫鋼焊條焊接工藝

一 分類及特性
　　通常把用于-20℃—-253℃低溫工作的焊接結構的專用鋼稱為低溫鋼，低溫鋼的重要特性是在低溫工作條件下具有足夠的強度、塑性等性能。
　　低溫鋼通常可按使用溫度、合金含量和組織以及合金系統中有無鎳、鉻元素進行分類。
　　1. 按使用溫度分，低溫鋼一般以使用溫度分級，可分為-40℃、-70℃、-100℃、-196℃和-253℃等級。各種不同溫度等級的低溫鋼，適用于各種液化氣體等介質的容器。
　　2. 按合金含量和組織分，低溫鋼可分為三類：
　　1） 低合金鐵素體型低溫鋼，其合金元素總含量不超過5%，使用溫度范圍為-110℃以上，例16MnR（-40℃）、09MnNiDR（-70℃）。
　　2） 中合金低碳馬氏體型低溫鋼，其合金元素總含量在5-10%，其組織和熱處理方法有關。典型的鋼種是9Ni鋼，廣泛應用于LNG工程。
　　3） 高合金奧氏體型低溫鋼，其合金元素總含量大于10%，組織為奧氏體。奧氏體組織穩定，低溫沖擊韌性優良，使用溫度可達-196℃—-269℃。
　　3. 按有無鎳、鉻元素低溫鋼可分為二類。含鎳、鉻的低溫鋼，工作溫度可低于-50℃。國內研制成的無鎳、鉻的低溫鋼，有16MnR（-40℃），09Mn2VDR（-50℃），09MnNiDR（-70℃）等。


二 可焊性分析以及焊接工藝
　　低溫鋼焊接的主要問題是保證焊接接頭具有良好的低溫沖擊韌性，母材的含碳量一般都較低，且韌性和塑性均很好。焊接接頭的薄弱環節通常是在熔合線和焊道這兩個部位。低溫鋼　　　　焊接時須注意以下幾點：
　　1. 晶粒細化——不論是奧氏體型還是鐵素體型的低溫鋼，它們的晶粒尺寸對低溫韌性有著很大的影響，晶粒越細，韌性越好，低溫鋼焊接就是要獲得細晶粒的組織。所以焊接時要用　　　　　　小的輸入熱量進行，要控制道間溫度，不宜過高，防止金屬過熱而引起韌性下降的現象。
　　2. 異材焊道——對于含Ni的低溫鋼，通常采用異種焊接材料進行焊接，其結果就是焊接金屬的成分和組織不同于母材。控制焊接金屬成分就能控制焊道的低溫韌性。采用高Ni焊條，可使焊接金屬含Ni量高，能使焊道中奧氏體組織比例擴大，且穩定奧氏體組織，晶粒也細化，可獲得較理想的效果。
　　3. 熱裂紋——當焊接金屬含有較高的Ni量時，由于Ni和S、P、B都能形成低熔共晶體，其中Ni+Ni3S2共晶體的熔點為645℃，遠低于鋼的熔點，就是在焊縫結晶過程中形成低熔雜質的液態薄膜，這就導致熱裂紋的產生，尤其容易引起弧坑裂紋。
　　4. 未熔合、未焊透——如果采用異質材料，焊接材料的熔點和母材熔點不一，在焊接過程中兩者就難以熔融，這就可能產生熔深不足，熔合不良缺陷。
　　5. 焊接應力和變形大——焊接材料和母材異質，焊道和母材的導熱系數與膨脹系數也有差異，焊接時由于兩者膨脹收縮不同，這必然導致有較大的應力和變形。另一方面，就是焊后熱處理也不能完全消除殘留應力，而只能應力重新分布。
　　6. 稀釋——用異質焊接材料焊接時，焊道的合金元素含量高，而母材含量低，形成焊道后，在熔合線附近焊接金屬的合金元素被稀釋，而母材中的碳則向熔合線和焊道方向遷移，其結果，可能在熔合線附近形成馬氏體或馬氏體+奧氏體組織，促使熔合線的韌性下降。
上一頁：焊條的選用原則
下一頁：無下一篇