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低溫鋼焊接工藝

查看：1142 　發(fā)稿日期：2016-01-13 19:12:46

分類及特性
通常把用于-20℃—-253℃低溫工作的焊接結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(tǒng)中有無(wú)鎳、鉻元素進(jìn)行分類。
1. 按使用溫度分，低溫鋼一般以使用溫度分級(jí)，可分為-40℃、-70℃、-100℃、-196℃和-253℃等級(jí)。各種不同溫度等級(jí)的低溫鋼，適用于各種液化氣體等介質(zhì)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(guò)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(guān)。典型的鋼種是9Ni鋼，廣泛應(yīng)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(wěn)定，低溫沖擊韌性優(yōu)良，使用溫度可達(dá)-196℃—-269℃。
3. 按有無(wú)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(guó)內(nèi)研制成的無(wú)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(wèn)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(huán)節(jié)通常是在熔合線和焊道這兩個(gè)部位。低溫鋼　　　　焊接時(shí)須注意以下幾點(diǎn)：
1. 晶粒細(xì)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(duì)低溫韌性有著很大的影響，晶粒越細(xì)，韌性越好，低溫鋼焊接就是要獲得細(xì)晶粒的組織。所以焊接時(shí)要用　　　　　　小的輸入熱量進(jìn)行，要控制道間溫度，不宜過(guò)高，防止金屬過(guò)熱而引起韌性下降的現(xiàn)象。
2. 異材焊道——對(duì)于含Ni的低溫鋼，通常采用異種焊接材料進(jìn)行焊接，其結(jié)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(kuò)大，且穩(wěn)定奧氏體組織，晶粒也細(xì)化，可獲得較理想的效果。
3. 熱裂紋——當(dāng)焊接金屬含有較高的Ni量時(shí)，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(diǎn)為645℃，遠(yuǎn)低于鋼的熔點(diǎn)，就是在焊縫結(jié)晶過(guò)程中形成低熔雜質(zhì)的液態(tài)薄膜，這就導(dǎo)致熱裂紋的產(chǎn)生，尤其容易引起弧坑裂紋。
4. 未熔合、未焊透——如果采用異質(zhì)材料，焊接材料的熔點(diǎn)和母材熔點(diǎn)不一，在焊接過(guò)程中兩者就難以熔融，這就可能產(chǎn)生熔深不足，熔合不良缺陷。
5. 焊接應(yīng)力和變形大——焊接材料和母材異質(zhì)，焊道和母材的導(dǎo)熱系數(shù)與膨脹系數(shù)也有差異，焊接時(shí)由于兩者膨脹收縮不同，這必然導(dǎo)致有較大的應(yīng)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(yīng)力，而只能應(yīng)力重新分布。
6. 稀釋——用異質(zhì)焊接材料焊接時(shí)，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(jié)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。

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