耐热钢高温钎焊与扩散焊的组织与性能
发布时间:2012-06-20 06:03
作者:互联网
来源:
22
15CrMoR钢属于
低合金耐热钢,具有足够的
蠕变强度、持久强度和持久塑性,有着良好的高温组织稳定性、高温抗氧化性(耐
热性)及加工
工艺性。这些特性使其非常适于制造压力容器。15CrMoR钢
焊接时主要有热影响区
淬硬性、消除
应力处理
裂纹倾向及
回火脆性等问题。
12Cr1MoV是低
合金珠光体耐热钢,具有很好抗氧化性和热强性,
工作温度可达到600℃,广泛应用于制造蒸汽
动力发电设备。由于Cr-Mo耐热钢焊后
冷却状态对组织有较大影响,因此,
需要采取有效的预热、
控制焊接线能量,以防止因冷却过快形成
马氏体组织。Cr-Mo耐热钢焊后消除应力时,在焊接热影响区的粗晶区易形成消应力处理裂纹,故要控制焊接材料的化学成分、降低焊接线能量、选择合理的
热处理温度,以避免在敏感温度区间停留时间过长。Cr-Mo钢及其焊接接头在350~500℃长期运行过程中发生的脆变现象称为回火脆性,防止回火脆性的主要措施是降低母材以及焊缝中的O、P、S等元素的含量。高温
钎焊和瞬时液相
扩散焊耐热
钢管,技术独特,工艺先进,具有耐高温、耐
腐蚀、耐冲刷和
磨损,是一种
可靠性较高的焊接技术。采用瞬时液相扩散焊(TLP焊)新工艺,不需开坡口,采用非晶箔做中间层,消除了焊缝中的有害杂质,有利于提高焊接接头的性能。实验母材为15CrMoR钢管和12Cr1MoV钢管,
规格为Φ63.5mm×5mm,化学成分和力学性能见表1、2,其连接端面精车。实验用非晶中间层合
金为BNi2,化学成分(质量分数,%)为:3Si,6Cr,5B,其余Ni,其厚度为35~40μm,
熔点970~1000℃。高温钎焊和TLP焊实验在开放式TLP焊机上进行,采用中频感应加热,氩气保护,压力设定为2~10MPa。高温钎焊和TLP焊的区别就是不加压力。由于母材空冷容易淬上火,所以焊后冷却到100℃启动电源,加热到650℃进行高温回火,回火时间为8min。然后对焊接接头进行
拉伸及
弯曲试验。采用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等检测技术,对耐热钢高温钎焊和TLP焊连接
界面的组织特征和成分进行分柝研究。表115CrMoR和12Cr1MoV钢的化学成分(质量分数,%)
钢种 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Mo | V | Fe |
15CrMoR | 0.15 | 0.21 | 0.60 | 0.035 | 0.035 | - | 0.80 | 0.50 | - | 其余 |
12Cr1MoV | 0.12 | 0.20 | 0.55 | 0.035 | 0.035 | 0.10 | 1.10 | 0.50 | 0.23 | 其余 |
表2 15CrMoR 和12Cr1MoV 钢的常温力学性能
| Rm/MPa | Rp0.2/MPa | A(%) |
15CrMoR | 490~580 | >240 | >26 |
12Cr1MoV | 500~640 | >255 | >19 |
15CrMoR钢管高温钎接头连接强度接近母材;显微组织中存在脆性相,所以接头的塑性变形
能力很差。12Cr1MoV钢管TLP焊接头的显微组织分布均匀,降熔元素扩散充分,接头强度高于母材,弯曲角达到180°。由于压力可以挤出TLP焊过程中多余的液态中间层,使得降熔元素的扩散容易均匀化。高温钎焊由于焊缝较宽,中心部位元素不能充分扩散,容易形成脆性相。(榕霖)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。