焊接预热和焊后热处理

三、珠光体耐热钢的焊接

1．焊接性

由于含碳及合金元素较多，焊缝及热影响区容易出现淬硬组织，使塑性韧性降低焊接性变差。当焊件刚度及接头应力较大时，容易产生冷裂纹。焊后热处理过程中，易产生再热裂纹。

2．焊条的选用

按焊缝与母材化学成分及性能相近的原则选用低氢型焊条。珠光体耐热钢的焊条选用、焊前预热及焊后热处理见表2－21。

3．预热及焊后热处理

焊接前(包括定位焊)一定要预热，预热温度为150～350℃。焊接时尽量一次焊完，如果中途中断焊接，应用石棉绳缠绕焊接接头，使其缓慢冷却。再次焊接时，必须重新预热。整个焊口全部焊完后，要采取保温措施，使其缓慢冷却，然后再进行热处理。

表5－21　珠光体耐热钢的焊条选用、焊前预热及焊后热处理

为了减少焊缝内应力，避免产生裂纹，改善接头的组织和性能，必须要进行热处理。对于大直径的厚壁管，热处理时是加热到低于Ac₁10～30℃的温度;而小直径的薄壁管，需要加热到Ac₁或Ac₃的温度。

4．焊接工艺要点

焊前仔细清除焊件待焊处的油、污、锈，焊接过程中层间温度应不低于预热温度，焊接过程应避免中断，尽量一次连续焊完，焊后应缓冷，为了消除应力，焊后需要进行高温回火，焊件、焊条应严格保持低氢状态。

采用焊条电弧焊时，焊缝区及近缝区金属焊后冷却较快，使焊缝的塑性降低，硬度增高，冲击值减小，经过回火处理后，可取得较好的效果。如果工件较薄，可采用气焊，气焊时焊缝金属冷却较慢，热影响区的宽度很大，焊缝金属的晶粒较粗，接头塑性大大降低。因此，气焊后必须经过热处理。同时，气焊所采用的乙炔气体中含有硫化氢和磷化氢，往往会使焊缝的硫、磷成分增高，产生热脆和冷脆，甚至是裂纹。一般应限制乙炔气体中硫化氢的含量不超过0.15%，磷化氢的含量不超过0.08%。

5．焊接方法

(1)焊条电弧焊。

在锅炉制造和安装厚壁管道时，经常采用带垫圈或不带垫圈的对口形式，图5－1为带垫圈的对口形式，焊缝的对口间隙较大，便于运条，能使根部充分焊透，但是要保证垫圈与管子间留有0.5～1.0mm的间隙，否则焊缝根部容易产生裂纹。垫圈定位焊的方向尽可能沿介质流动方向。也可以采用如图5－2所示的U形坡口，这种坡口形式要求加工和对口间隙较严格。对口间隙过大和过小对焊缝根部的质量都会有很大的影响。

图5－1　带垫圈的对口形式

图5－2　U形坡口

(2)气焊。

壁厚较薄的管子可采用气焊进行焊接，其坡口形式见图5－3。焊接前，所有坡口的表面，包括内外壁10～15mm范围内均应清除油、污、锈等，直至发出金属光泽。

图5－3　气焊V形坡口

气焊操作时，可以采用右焊法，也可以采用左焊法，一般尽可能采用右焊法。右焊法时火焰指向已形成的焊缝上，能更好地保护焊缝金属使之与空气隔离，并能使焊缝金属达到缓慢冷却的目的。焊接时，使用略带轻微碳化的中性焰，焊前预热到250～300℃。注意坡口边缘要熔合良好，同时，焊丝不得脱离熔池，否则易使氧、氮渗入焊缝，从而降低焊缝的力学性能。每层焊缝力求一次焊完，当需要中断焊接时，火焰应逐渐离开火口，以免产生裂纹、气孔等缺陷。再次焊接时，必须要把整个接头先均匀预热250～300℃后再进行焊接。气焊完毕，等冷却到200℃时，即可进行热处理。