贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB的焊接工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及焊接工艺，尤其是一种贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB的焊接工艺。
【背景技术】
[0002]随着火电机组向着高参数大容量方向发展，为此开发了一些新型的贝氏体、马氏体和奥氏体耐热钢。这些钢均为通过多种微量元素进行多元强化，因此这些钢中的合金元素含量相对较高，碳当量也相对较高，焊接性能相比之下有所下降。对于T91、T92钢，我国还主要依赖进口，而12Cr2MoWVTiB钢是我国自行研制并能自行生产的能用于高参数大容量机组的钢种。
[0003]依据NB/T47014《承压设备焊接工艺评定》标准对12Cr2MoWVTiB钢进行焊接工艺评定，通过对焊接接头抗拉强度、屈服强度、弯曲性能及伸长率等方面测定，还不能完全满足评定标准和母材的要求，尤其在抗拉强度、屈服强度及伸长率三个方面还远远不能达到母材的规定要求。
【发明内容】
[0004]本发明旨在解决现有技术存在的上述问题，而提供一种贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB的焊接工艺，保证贝氏体耐热钢焊接接头性能尤其是抗拉强度、屈服强度及伸长率三个方面达到满足母材的性能。
[0005]本发明解决其技术问题，采用的技术方案是:
一种贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB的焊接工艺，其特别之处在于:
焊接前对贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB母材进行预热；
采用化学成分及机械性能与母材匹配的金属焊丝；
采用多道/层焊接方式对母材进行焊接，控制焊接热输入量，控制每层焊缝厚度和层间温度；
焊后空冷至室温后进行焊后热处理。
[0006]采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其有益效果是:
①通过控制最低预热温度、层间温度、焊接热输入量，能够避免焊缝在高温下停留时间太长导致组织粗大而影响焊接接头(焊缝)机械性能的问题；
②金属焊丝的化学成分及机械性能与母材匹配，既能保证焊缝金属的化学成分与母材匹配，还能保证焊接接头的机械性能尤其是抗拉强度、屈服强度及伸长率与母材匹配；
③通过焊后热处理工序，进一步细化晶粒，提高焊接接头(焊缝)的机械性能，满足焊缝机械性能要求；
④焊接工艺能达到以下要求:焊缝部位的抗拉强度为660MPa，焊缝部位的屈服强度为495MPa，断面收缩率为25 %，弯曲性能:在弯曲面上，在任何方向上没有开裂，焊缝组织为回火贝氏体组织。
[0007]⑤保证焊缝性能得到最大的提升，完全满足焊接工艺评定的要求，使锅炉机组使用更加安全。
[0008]作为优选，本发明更进一步的技术方案是:
母材预热温度为150?200°C。
[0009]金属焊丝的化学成分，以质量百分比计:C为0.05?0.12%，MnS0.75?1.00%，Si为 0.45 ?0.70%，S 为彡 0.025%，P 为彡 0.025%，Cr 为 1.80 ?2.20%，Mo 为 0.50 ?0.70%，V 为 0.25 ?0.45%，W 为 0.30 ?0.50%，B 为 0.003 ?0.005%，Cu 为彡 0.30%，其余为 Fe。
[0010]焊接热输入量控制在14.0?18.9kJ/cm的范围内。
[0011]执行焊接时，施加的焊接电流:150?180A，电压:12?14V ;焊接速度:8?9cm/
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[0012]每层焊缝厚度控制在2?4mm ;层间温度控制在200?300°C。
[0013]焊后热处理工艺条件是:升温速度:彡200 0C /h ;保温温度:765±5°C，保温:120min ;降温速度..( 250°C /h，冷却至400°C后出炉空冷。
【具体实施方式】
[0014]以下通过具体实施例详细说明实施本发明的工艺条件和产生的效果，旨在更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本发明可实施范围的限定。
[0015]实施例1:
焊接及热处理参数:
母材预热温度为150°C ;
以质量百分比计，金属焊丝的化学成分是:C为0.09%，Mn为0.80%，Si为0.50%，S为0.02%，P 为 0.02%，Cr 为 1.80%，Mo 为 0.60%，V 为 0.35%，W 为 0.30%，B 为 0.004%，Cu 为0.30%，其余为Fe ；
焊接热输入量:16.0 kj/cm ；
焊接电流:150A，电压:12V ;焊接速度:9cm/min ；
焊缝厚度:3.5mm，层间温度:250°C ；
焊后热处理工艺:升温速度:180°C /h ;降温速度:220°C /h，保温温度:765±5°C，保温:120min，冷却至400 °C后出炉空冷。
[0016]焊后性能检测结果:抗拉强度为650?660MPa，焊缝部位的屈服强度为480?495MPa，断面收缩率为24%?25 %，弯曲性能:在弯曲面上，在任何方向上没有开裂，焊缝组织为回火贝氏体组织。
[0017]实施例2:
焊接及热处理参数:
预热温度:170°C ；
金属焊丝的化学成分，以质量百分比计:C为0.06%，Mn为0.92%，Si为0.54%，S为0.023%，P 为 0.019%，Cr 为 2.06%，Mo 为 0.55%，V 为 0.42%，W 为 0.42%，B 为 0.003%，Cu 为0.25%，其余为Fe。
[0018]焊接热输入量控制在18.9 kj/cm的范围内。
[0019]焊接电流:170 A，电压:13V ;焊接速度:8.5cm/min。
[0020]每层焊缝厚度控制在2.5mm ;层间温度控制在200°C。
[0021]焊后热处理工艺:升温速度:200°C /h ;降温速度:200°C /h保温温度:765±5°C，保温:120min，冷却至400 °C后出炉空冷。
[0022]焊后性能检测结果:抗拉强度为658?668MPa，焊缝部位的屈服强度为478?485MPa，断面收缩率为23 %?26 %，弯曲性能:在弯曲面上，在任何方向上没有开裂，焊缝组织为回火贝氏体组织。
[0023]实施例3:
焊接及热处理参数:
预热温度:200°C ；
金属焊丝的化学成分，以质量百分比计:C为0.10%，Mn为0.75%，Si为0.63%，S为
0.025%，P 为彡 0.017%，Cr 为 2.10%，Mo 为 0.66%，V 为 0.28%，W 为 0.47%，B 为 0.005%，Cu为0.20%，其余为Fe。
[0024]焊接热输入量控制在14.0kJ/cm的范围内。
[0025]执行焊接时，施加的焊接电流:180A，电压:14V ;焊接速度:8cm/min。
[0026]每层焊缝厚度控制在4_ ;层间温度控制在300°C。
[0027]焊后热处理工艺:升温速度:190°C /h ;降温速度:210°C /h保温温度:765±5°C，保温:120min，冷却至400°C后出炉空冷
焊后性能检测结果:抗拉强度为640?650MPa，焊缝部位的屈服强度为490?495MPa，断面收缩率为28%?29%，弯曲性能:在弯曲面上，在任何方向上没有开裂，焊缝组织为回火贝氏体组织。
[0028]上述实施例均满足标准规定值:抗拉强度大于540MPa，焊缝部位的屈服强度大于345MPa，断面收缩率大于18%，且在弯曲面上没有任何开裂现象出现。
[0029]以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
【主权项】
1.一种贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB的焊接工艺，其特在于: 焊接前对贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB母材进行预热； 采用化学成分及机械性能与母材匹配的金属焊丝； 采用多道/层焊接方式对母材进行焊接，控制焊接热输入量，控制每层焊缝厚度和层间温度； 焊后空冷至室温后进行焊后热处理。
2.如权利要求1所述的贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB的焊接工艺，其特在于:母材预热温度为150?200 0C ο
3.如权利要求1所述的贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB的焊接工艺，其特在于:金属焊丝的化学成分，以质量百分比计:C为0.05?0.12%，Mn为0.75?1.00%，Si为0.45?0.70%，S 为彡 0.025%，P 为彡 0.025%，Cr 为 1.80 ?2.20%，Mo 为 0.50 ?0.70%，V 为 0.25 ?0.45%，W 为 0.30 ?0.50%，B 为 0.003 ?0.005%，Cu 为彡 0.30%，其余为 Fe。
4.如权利要求1所述的贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB的焊接工艺，其特在于:焊接热输入量控制在14.0?18.9kJ/cm的范围内。
5.如权利I要求所述的贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB的焊接工艺，其特在于:执行焊接时，施加的焊接电流:150?180A，电压:12?14V ;焊接速度:8?9cm/min。
6.如权利要求1所述的贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB的焊接工艺，其特在于:每层焊缝厚度控制在2?4mm ;层间温度控制在200?300°C。
7.如权利要求1所述的贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB的焊接工艺，其特在于:焊后热处理工艺条件是:升温速度2000C /h ;保温温度:765±5°C，保温:120min ;降温速度:(2500C /h，冷却至400°C后出炉空冷。
【专利摘要】本发明涉及一种贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB的焊接工艺。该工艺为：焊接前对贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB母材进行预热；采用化学成分及机械性能与母材匹配的金属焊丝；采用多道/层焊接方式对母材进行焊接，控制焊接热输入量，控制每层焊缝厚度和层间温度；焊后空冷至室温后进行焊后热处理。本发明能保证焊缝性能得到最大的提升，完全满足焊接工艺评定的要求，焊缝部位的抗拉强度为660MPa，焊缝部位的屈服强度为495MPa，断面收缩率为25％，在弯曲面上任何方向上没有开裂，焊缝组织为回火贝氏体组织，抗拉强度、屈服强度及伸长率三个方面达到满足母材的性能。
【IPC分类】B23K31-02, B23K35-30
【公开号】CN104874937
【申请号】CN201510327459
【发明人】杨会静
【申请人】唐山师范学院
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月15日