[发明专利]贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB的焊接工艺

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

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。

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。

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。

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℃。

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≤0.025%，P为≤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≤0.30%，其余为Fe。

焊接热输入量控制在14.0～18.9kJ/cm的范围内。

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。

每层焊缝厚度控制在2～4mm；层间温度控制在200～300℃。

焊后热处理工艺条件是：升温速度：≤200℃/h；保温温度：765±5℃，保温：120min；降温速度：≤250℃/h，冷却至400℃后出炉空冷。

具体实施方式

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。

实施例1：

焊接及热处理参数：

母材预热温度为150℃；

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℃；

焊后热处理工艺：升温速度：180℃/h；降温速度：220℃/h，保温温度：765±5℃，保温：120min，冷却至400℃后出炉空冷。