12%Cr(F11•F12)钢焊接技术（二）

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　　3.3 焊前预热

　　3.3.1 “奥氏体”焊接法

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　　3.3.1.1 将F12钢预热到马氏体转变点(MS＝267℃)以上温度(400～450℃)，使焊缝金属在焊接过程中始终保持奥氏体组织而不发生相变，(不发生中温及低温转变，以免较大的热应力和组织应力的迭加，致使裂纹的产生)，焊接结束后按规范进行热处理。

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　　3.3.1.2 预热温度也不能太高(Ty≤450℃)

　　因为预热温度越高，接头冷却速度越慢，当预热温度超过450℃时，其(连续)冷却曲线即可能通过奥氏体高温转变区的端部。这样就会在焊接接头中引起晶粒边界碳化物析出和铁索体的形成，从而大大降低其室温冲击值。

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　　若电焊条配方不当，焊缝金属中含C量偏低时，由于其奥氏体连续冷却转变曲线左移，上述情况更易出现。

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　　诚然，上述析出的铁素体一碳化物组织，焊后不能通过高温回火来改变；只有通过调质处理来改变。

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　　3.3.2 部分马氏体焊接法

　　3.3.2.1 该法是将焊件预热温度控制在Ms(267℃)转变点以下，即在230～300℃之间，使部分焊缝金属)在焊接过程中由奥氏体转变为马氏体。由于焊接区始终保持在230℃以上的高温，因此，只要工艺措施得当，一般不会形成裂纹。

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　　焊接结束后，焊件冷却到100～150℃时，另一部分未转变的残余奥氏体即可转变成马氏体。此后即可进行760～780℃的回火处理。

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　　3.3.2.2 优点：

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　　部分“马氏体”焊接法的预热和层间温度较低不仅能耗低、较经济，而且使焊缝金属柱状晶和铁素体量减小，有利于接头性能。

　　3.3.2.3 氩弧焊打底时的预热

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　　在厚壁大径管氩弧焊打底时，由于充Ar易溶薄膜在预热温度(230℃以上)下易破损，且在用“有指撑法”打底时过高的预热温度使手指被烫无法打底，经现场多次试验及BS标准规定，可将打底的预热温度下限降到150℃(150～200℃)，打底结束后即将预热温度提到(230～300℃)，然后进行电焊盖面。

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　　3.4 焊接线能量对焊缝性能的影响

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　　3.4.1对金相组织的影响

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　　影响F12钢厚壁管焊缝网状组织的主要因素有三个方面：

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　　3.4.1.1焊接线能量

　　(1)焊缝中δ铁素体的数量随着焊接线能量的增大而增多

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　　焊缝在焊后冷却中，钢必须经γ+δ相区，当焊接线能量较大，时间又较长时，熔池以极快的速度冷却，已形成的δ铁素体(在γ+δ相区形成)，快速冷却中来不及转变为奥氏体而保留到室温。室温时焊缝中δ铁素体的数量取决于高温时焊缝所产生的δ铁素体数量，也即取决于高温停留时间的长短。

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　　(2)由于高温条件下生成部分δ铁素体导致原来固溶于奥氏体晶内的碳化物沿晶界析出，产生网状组织。

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　　由于在高温生成了部分δ铁素体，使奥氏体内的固溶碳化物量相对增加，在这种固溶条件下，处于500～800℃温度范围的焊缝，原来固溶于奥氏体晶内的碳化物将沿晶界析出，产生网状组织，在800℃左右碳化物析出更明显，因此t8/5(即500～800℃区时间)时间越长，网状组织越严重。

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　　3.4.1.2 化学成分(偏析可能导致δ铁素体的生成)

　　在焊缝迅速冷却中，合金元素来不及扩散，存在偏析现象，在局部Cr、Mo、V(铁素体元素)含量较高而Ni、C含量较低的区域，会促使δ铁素体的生成。而高温时δ铁素体量的增加必然造成室温下焊缝中δ铁索体量的增加。

　　3.4.1.3 残余奥氏体

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　　F12钢在焊后要冷却到100～150℃之间，使缝金属中的奥氏体充分地转变为马氏体，以便在回火处理后得到回火索氏体。

　　但是,冷却的最终温度与时间决定马氏体转变的充分与否。在焊后冷却至100～150℃范围内，焊缝中还存在着大约10～15%的残余奥氏体。它们的一部分在回火中分解为铁素体和碳化物，在回火后的冷却中，另一部分残余奥氏体转变为回火马氏体。

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　　事实上：上述残余奥氏体转变的铁素体不应称为δ铁素体，但在室温下的金相组织中，两者很难分辨。

　　3.4.2 对F12焊接接头冲击韧性的影响因素

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　　3.4.2.1 碳化物的析出

　　焊接线能量的增大会引起碳化物析出增加，而碳化物本身是硬而脆的，从而使焊缝金属的韧性下降。当散热条件相同时，线能量与t8/5(500～800℃范围停留时间)成正比。

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　　3.4.2.2 δ铁素体的数量

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　　前已述焊接高温下焊缝析出δ铁素体。δ铁素体与回火索氏体的物理化学性能差别很大，它削弱了焊缝金属的晶间结合力，从而降低了焊缝的冲击韧性。随着焊缝中δ铁素体量的增加，焊缝的冲击韧性降低越大。

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　　3.4.2.3 焊接焊道的敷置方法

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　　试验证明电焊特别是氩弧焊打底后的2～4层电焊焊道的敷置方法对焊缝冲击韧性也有影D向。

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　　一层—道法焊接热输入量大，熔池体积大，焊缝枝(柱)状结晶的方向性强，一些低熔点杂质易聚集在焊缝中心，从而降低了焊缝的韧性。

　　多道多层焊法则可避免或减少一层一道焊法的缺点。这是因为多道多层法，减少了热输入量，熔池体积较小，打乱了焊缝结晶的方向，削弱了低熔点杂质密集的不良影响，从而可提高焊缝的韧性。

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　　3.4.3 对耐腐蚀性的影响；

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　　δ铁素体含量越高，耐蚀性越差，因δ铁素体与回火索氏体的电极电位不同，在腐蚀性介质中易产生电化学腐蚀，使F12钢的耐蚀性降低。

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　　3.4.4 对高温性能的影响

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　　碳化物只有溶于晶内才能有效地提高金属的强度，碳化物析出，势必导致金属(高温)持久强度的降低。

　　3.5氩弧焊打底

　　3.5.1 打底时的预热温度：如前述可为150～200~C。

　　3.5.2 打底时管内必须充保护气，以免焊缝根部氧化或过烧充气气体：粗Ar纯度99.00%以上或Ar、Nc和H2混合气体。

　　3.5.3 打底焊缝的选择(对厚壁大径管)

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　　3.5.3.1 低匹配法，如选择2¼Cr一1Mo TIG-R40

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　　3.5.3.2 等强匹配法，如选择20MVW—IG(德国)

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