[发明专利]奥氏体不锈钢与铬钼耐热钢的焊接工艺

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域。更具体地说，本发明涉及具有焊缝无裂纹优异特性的奥氏体不锈钢与铬钼耐热钢的焊接工艺。

背景技术

奥氏体不锈钢与铬钼耐热钢相连的异种钢焊接接头主要考虑接头的晶间腐蚀、应力腐蚀、高温氧化和高温蠕变性能等，要求焊接接头中溶合区成份要稳定，过渡层要不明显，所以采用熔合比小而操作方便的手弧焊就行了，但在氢工况(工作介质有氢，在高温下富含氢离了)下，例如在合成塔及其相连接的营道构成的合成回路中，氢分压高达100bar以上，在这个系统(或回路)中的异种钢接头，特别是低合金钢(例如A335GR.P22)与奥氏体钢(例如A312TP321或SB168ALLOY800H)相焊的异种接头，还必须考虑氢腐蚀问题(在这种异种接头中主要表现为剥离裂纹)。而在国内外，无论是从设计和实际施工过程中，都主要依据规范要求而没有结合在具体使用过程中由于工作的差异分别采用不同的材料和施工工艺。

发明内容

作为各种广泛且细致的研究和实验的结果，本发明的发明人已经发现，在焊接工艺中利用特定的焊接前处理、焊接以及焊接后的梯度冷却工艺时，有助于提高奥氏体不锈钢与铬钼耐热钢相连的异种钢焊接接头焊缝无裂纹优异特性性能。基于这种发现，完成了本发明。

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种针对奥氏体不锈钢与铬钼耐热钢相连的异种钢焊接工艺，其能够提升奥氏体不锈钢与铬钼耐热钢相连的异种钢焊接接头焊缝无裂纹优异特性。

本发明还有一个目的是通过焊接后的空冷梯度降温冷却方法，提高奥氏体不锈钢与铬钼耐热钢相连的异种钢焊接接头的残余应力，进而提高异种钢焊接接头的强度的效率，以便获得更好的异种钢焊接接头。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了1、一种奥氏体不锈钢与铬钼耐热钢的焊接工艺，其中，所述焊接工艺包括以下步骤：

步骤1、焊接前处理，具体包括：

1)对奥氏体不锈钢工件与铬钼耐热钢工件对接面加工焊接口，所述焊接口为Y形坡口，使得所述奥氏体不锈钢工件与铬钼耐热钢工件对接面的坡口角度之和为44～54度，钝边为2.5～3.5mm；

2)对所述奥氏体不锈钢工件与铬钼耐热钢工件对接面的坡口和钝边进行打磨处理，使得表面粗糙度为1.0～1.8μm，用酒精清洗所述对接面的坡口和钝边，去除所述对接面的油污；

3)在使用焊条或焊丝实施焊接之前，首先用机溶剂除去焊条或焊丝的表面油污，之后，用5％～10％的NaOH溶液，在温度为70℃的条件下将焊条或焊丝实施焊接浸泡30～60s，以去除焊条或者焊丝表面的氧化膜，然后用清水洗净、凉干并保持干净清洁；

步骤2、采用镍基合金焊丝对所述铬钼耐热钢工件进行堆焊处理，所述堆焊处理的工艺参数为：采用等离子弧堆焊，堆焊稀释率5～15％，熔敷速度0.5～6.8kg/h；对奥氏体不锈钢工件与堆焊后的铬钼耐热钢工件夹持固定，保持所述奥氏体不锈钢工件与铬钼耐热钢工件焊接对接面水平，采用手弧焊或者钨极氩弧焊进行焊接，所述手弧焊空载电压为60～70V，钨极氩弧焊工艺参数为：钨电极采用铈钨电极，氩气纯度为99.98以上，氩气流量开始时为35～40L/min，焊接时流量保持在20～25L/min焊接电流3～10A交流电流，焊接电弧电压20V～30V，焊接速度40～50mm/min；

步骤3、所述奥氏体不锈钢工件与铬钼耐热钢工件对接面焊接口全部焊接完成后，采取空冷梯度冷却降温方法将焊接接头冷却，具体包括：第一阶段：降温至600～700℃，冷却速度为180℃/h，保持温度2～3h；第二阶段：降温至500～550℃，冷却速度为150℃/h，保持温度1～2h；第三阶段：降温至300～350℃，冷却速度为120℃/h，保持温度1～2h；第四阶段：空气中冷却至室温，冷却速度为100℃/h；

步骤4、清除所述对接面的焊接口表面氧化皮和浮尘，检查所述对接面的焊接口是否存在焊接问题；

优选的是，其中，工作温度大于450℃的非氢工况下，所述焊条或者焊丝采用镍基合金焊接材料。

优选的是，其中，所述镍基合金焊接材料为Inconel 82焊丝或Inconel 182焊条。

优选的是，其中，在氢工况下，所述奥氏体不锈钢与铬钼耐热钢的焊接的焊口焊接材料为E309型焊条。