NO8825 + Q345復(fù)合鋼板焊接性能

復(fù)合鋼板具備雙金屬材料特性:基層既能滿足機(jī)器設(shè)備強(qiáng)度剛度的需要,復(fù)層稀有金屬又可達(dá)到耐腐蝕、耐磨損、耐熱等服務(wù)。既可以節(jié)省大量稀有金屬,降低成本,也不影響其綜合性性能指標(biāo),因此被化工廠、藥業(yè)等領(lǐng)域廣泛運(yùn)用。UNS N08825馬氏體 Ni-Fe-Cr-Mo-Cu系列產(chǎn)品鎳基高溫合金,在中等水平還原性自然環(huán)境、中等水平氧化性自然環(huán)境里都具有較好的耐腐蝕水平,在常溫和達(dá)到550℃的時候也具有非常好的物理性能。

N08825 Q345復(fù)合鋼板制清洗器是某大型煤基讒怪新項(xiàng)目機(jī)器設(shè)備,設(shè)計(jì)壓力為4.6MPa，設(shè)計(jì)溫度為380℃,物質(zhì)為合成氣 酸性水,簡體字及圓錐體選用N08825 Q345復(fù)合鋼板,其厚度(4 28)mm、(4 35)mm和(4 50)mm，端口號的細(xì)頸法蘭盤選用16Mnll 鑄鋼件,內(nèi)表面及突面均堆焊NO8825。如下圖1所顯示,因?yàn)榇伺_夾芯板偏厚,機(jī)器設(shè)備構(gòu)造不規(guī)律,而且需要大規(guī)模堆焊鎳基耐蝕合金NO8825。焊接難度比較大,因此制定合理的焊接加工工藝是保證焊接品質(zhì)的關(guān)鍵所在。

焊接特征和焊接性剖析

為了確保復(fù)合鋼板不喪失原先的綜合性能,對基層和復(fù)層務(wù)必依次進(jìn)行焊接,其焊接性、焊接材料挑選、焊接加工工藝等由基層、復(fù)層原材料各自確定。此臺設(shè)備基層原材料Q345R是低合金高強(qiáng)度鋼,具有較好的焊接性;復(fù)層原材料 UNS NO8825為體心晶格結(jié)構(gòu)馬氏體鋁合金,其焊接性和低合金鋼類似,也具有較好的焊接性。

復(fù)合鋼板其基層和復(fù)層交界處的焊接屬不一樣的鋼焊接,其焊接性完全取決于基層和復(fù)層的工藝性能、成分、接口形式及填充金屬成份。而該臺設(shè)備基層原材料Q345R與復(fù)層材料 NO8825在傳統(tǒng)成份、性能等層面存在一定差別,并且基層與復(fù)層的焊接原材料也是一樣存在一定差別。因而,此復(fù)合鋼板基層焊縫金屬與復(fù)層焊縫金屬的相溶及稀釋作用比較強(qiáng)烈。

在 NO8825 Q345復(fù)合鋼板的焊接中,焊接基層時要防止Ni合金成分滲透到而造成碳素鋼基層焊縫金屬比較嚴(yán)重硬化和老化,該硬底化對冷裂紋極其比較敏感,便于開裂;但在復(fù)層堆焊環(huán)節(jié)中,基層里的C原素易進(jìn)到復(fù)層中,復(fù)層中Ni原素易進(jìn)到基層中,這類相溶及稀釋液使復(fù)層的抗腐蝕性可以跟基層強(qiáng)度減少;此外,在塾鈷合金的堆焊環(huán)節(jié)中,鎳基高溫合金中S、P等雜質(zhì)及一些原素能和Ni產(chǎn)生低熔點(diǎn)碳化物,聚集于位錯,在焊接應(yīng)力作用下,很容易產(chǎn)生熱裂紋;在煬鈷合金與高合金鋼的過渡層堆焊時很容易產(chǎn)生H、0、CO及蒸氣出氣孔。

H,、O,、CO在液體鎳中溶解性非常大，但在固體鎳中溶解性大幅度降低。因?yàn)殒嚨牧魍ㄐ圆睿诤缚p金屬凝結(jié)前，汽體趕不及析出而易形成出氣孔。因?yàn)殒嚰版嚮辖饌鳠嵝圆?，很容易發(fā)生超溫，造成晶粒長大，易減少連接頭特性。對于之上可能出現(xiàn)的問題，選擇適合自己的焊接原材料、制定合理的坡口形式及焊接主要參數(shù)是保障焊接品質(zhì)的關(guān)鍵所在。

焊接方式及坡口形式

充分考慮機(jī)器的繁雜結(jié)構(gòu)與企業(yè)的硬件條件，基層的縱、環(huán)焊縫、過渡層及復(fù)層選用電弧焊接焊接;焊接試板的焊縫選用機(jī)械加工制造的辦法，焊縫的構(gòu)造選用內(nèi)大外小、帶階梯的方式，實(shí)際如下圖2所顯示。

N08825 Q345R復(fù)合鋼板的焊接時，先焊基層，后焊過渡層，在堆焊表面復(fù)層?；鶎硬捎肎B/T5117E5015焊絲，過渡層采用SFA—5.11 ENiCrMo—3焊絲，復(fù)層的焊接采用SFA—5.11 ENiCrMo—3焊絲，焊前依照焊接原材料使用說明及工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行烤制，隨用隨取。在其中ENiCrMo-3焊絲的成分見表1。

(1)對鎳基高溫合金 NO8825 Q354R 復(fù)合鋼板,選用科學(xué)合理的坡口形式及焊接次序,可以有效的避免因?yàn)槌煞菹♂屢汉拖嗳芏斐筛鞣N各樣焊接缺點(diǎn),保證基層焊接接頭各類性能參數(shù)符合規(guī)定。

(2）過渡層、蓋整體面層的堆焊選用ENiCrMo—3焊絲,能夠確保復(fù)層關(guān)鍵成分Ni、Cr、Mo和Fe含量,與此同時焊縫加工時預(yù)留階梯式深層增強(qiáng)了過渡層、蓋整體面層的堆焊薄厚,使復(fù)層焊態(tài)表面下列3mm處的成分也可以符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)的要求。

(3)堆焊過渡層、蓋整體面層時,應(yīng)使用小一點(diǎn)熱鍵入、短弧、壓道焊和適度層間溫度及焊接工程措施;與此同時所選用的焊接材料中添加了一定量的 Nb Ta元素,增強(qiáng)了鋁合金的穩(wěn)定,使堆焊表面具有較強(qiáng)的抗縫隙腐蝕水平。

(4)在不改變復(fù)層鎳基高溫合金特性前提下,選用科學(xué)合理的熱處理方法計(jì)劃方案保證 N08825 Q345復(fù)合鋼板原先的綜合性能,達(dá)到此臺設(shè)備在380℃設(shè)計(jì)溫度中的性能指標(biāo)。