tehan'职业博客

耐磨性和机加工性优良的药芯焊丝上海特焊精心提供

tehan — Tue, 04 Mar 2008 17:11:20 CST

研究了一种药芯焊丝，按常规工艺制造与修复轧辊等设备，具有机械加工性好、硬度高、耐磨性好的特点，并能克服后一焊道对前一焊道的热影响，即克服了焊道之间的软化现象，最终使堆焊表面硬度较为均匀，对许多耐磨件（如精轧辊）的堆焊具有重要意义。对其设计原理和具体的应用进行了阐述。
关键词　药芯焊丝　耐磨性　加工性 0　序　言　　
　　目前钢铁厂的许多轧辊如开坯辊的堆焊，大多采用实芯焊丝25 Cr3Mo2V进行埋弧自动堆焊来修复，堆焊层洛氏硬度不到HRC40，虽易于加工，但耐磨性不好，寿命短，重复修复次数多，增加修复费用和换辊时间。针对这种情况，有的单位研制了药芯焊丝堆焊轧辊，硬度达HRC55以上，耐磨性确实提高了，但是轧辊表面必须光滑而且要机械加工，加工时感到切削困难，切削速度很慢，生产率低，发生严重打刀现象，刀具报废率高，同样增加修复费用和时间。新研究了一种药芯焊丝，堆焊后硬度只有HRC40多一点，机械加工性能很好，经初步加工后，再进行消除应力退火，硬度增加到HRC55以上，最后精加工投入使用，耐磨性大为提高，这样较好地把轧辊堆焊的加工性和耐磨性统一起来，并且通过正常的堆焊，机械加工和消除应力处理等工序后，能克服焊道之间的软化现象，最终达到堆焊表面硬度均匀效果，对于表面要求硬度均匀如精轧辊等能否采用堆焊方法制造与修复，具有决定性意义。
1　焊丝合金元素的设计
1．1　合金系统设计原理
　　目前的时效硬化材料，按组织转变类型分为马氏体时效钢〔1〕、奥氏体时效硬化钢和相变控制钢。
　　马氏体时效钢是一类无间隙或含有少量碳的高合金钢，通过固溶处理，组织全部奥氏体化后接着淬火得到软的无碳马氏体，在此状态下切削加工，再通过低温时效处理析出金属间化合物以提高硬度。典型的材料有马氏体时效硬化不锈钢，主要合金系为Ni－Co－Mo，Cr－Ni－Cu，Cr－Ni－Al，Cr－Ni－Co－Mo－Ti，其中（Cr＋Ni）≥17％。
　　奥氏体时效硬化钢，按其时效析出物的类型不同可分为2种，一种通过碳化物析出硬化的合金，另一种是通过金属间化合物析出硬化的合金。碳化物时效析出的材料主要是通过碳、铬和镍来保持奥氏体组织，这类合金是通过固溶处理使碳化物溶入到基体中去后快冷，机加工后高温时效使碳化物析出　　从而提高材料的硬度，主要的合金系有C－Mn－Cr－Ni，其中镍的百分含量和奥氏体不锈钢的含量相近。金属间化合物时效硬化钢常由含钛或铝的金属间化合物析出来硬化，一般的析出物为Ni3（AlTi）。
　　相变控制钢的特点是固溶处理后显微组织为奥氏体，再经热处理后几乎完全转变成马氏体，其原理是利用固溶后基体中含有大量铬、钼和镍等合金元素，这使得材料的Ms点相当低，因而经固溶处理后金属显微组织中有大量的奥氏体可以在室温下较为稳定地存在，材料硬度低，可进行机加工，经高温时效后从奥氏体中析出碳化物或氮化物、硼化物，这时奥氏体中碳、氮和合金元素的含量同时下降，奥氏体的稳定性下降而转变为马氏体，从而达到使材料硬度升高的目的。
　　本药芯焊丝的研究，在原理上与相变控制钢大致相同，其特殊性有：a．没有专门的固溶处理，只是通过堆焊过程，合金元素进入熔敷金属，自然冷却到室温，使熔敷金属中有较多的奥氏体；b．没有专门的热处理，使熔敷金属几乎完全转变为马氏体；c．设计的药芯焊丝堆焊后，熔敷金属中合金元素的种类和数量，一般来说比整体材料相变控制钢要多；d．焊态的固溶，消除应力退火过程中的析出等没有相变控制钢专门处理单一、彻底。例如，除碳化物、硼化物等析出外，也可能有金属间化合物析出，焊态下除固溶外，也有碳化物析出，消除应力退火过程中奥氏体不一定完全转变为马氏体，还可能有残余奥氏体等，总之，过程更复杂，性能更特殊。
1．2　定比碳规律
　　新研究的药芯焊丝为金属粉芯焊丝，配方中没有加入任何矿石粉，一般采用埋弧自动堆焊。配方中加入碳和多种合金元素，为了满足合金元素与碳结合成合金化合物分子式中的定比关系，使二次硬化效果最好，即使韧性好的基体组织上弥散分布大量的合金碳化物，必须对含碳量进行适当控制，参考高速钢中碳含量确定方法来计算焊道熔敷金属中所需的含碳量〔2〕，其公式如下：
　
　上面第一式适合于Cr23C6型碳化物，而第二式适合于Cr7C3型碳化物。
1．3　合金元素的计算
　　设计焊道成分中各种合金元素的含量后，在配方中加多少纯金属粉末或铁合金粉末可参考焊条药皮中添加铁合金或纯金属的公式进行粗略计算，然后根据药芯焊丝的特点，最终由实际配方试验确定。

　　式中M粉为配方粉末中加入某纯金属粉末或铁合金粉末的百分含量；M焊为堆焊焊道中该合金元素要求的百分含量；M带为钢带中该合金元素的百分含量；η为合金元素过渡系数；Kb为药芯焊丝的包粉量即粉芯占整个焊丝重量百分比；Kc为某合金元素在该铁合金中的百分含量，如果是纯金属粉末则Kc为100％。
1．4　合金粉芯配方的确定
　　用于设计药芯焊丝的合金元素有很多种如C，Cr，Ni，Si，Mn，Mo，W，V，Ti，Al，B，Nb，Zr等等，它们有的为纯金属粉末，有的为铁合金，有的本身可以为碳化物、硼化物，有的为合金粉末。为了使焊丝堆焊后硬底低，消除应力退火后硬度明显升高。如何选择合金元素考虑的问题是多方面的，如a．堆焊合金中必须有较多的奥氏体化元素；b．合金元素的加入能使马氏体转变温度降低，较多量奥氏体保持到室温；c．合金元素应是碳化物形成元素，具有二次硬化效应，形成的碳化物具有相对好的韧性，在退火时析出金属间化合物；d．应考虑焊丝的成本尽可能低等等。
　　按以上考虑，焊丝粉芯配方如表1。
2　堆焊电流的控制　　
　　一般认为堆焊电流越大，合金元素被烧损越多，堆焊层的硬度降低。本研究焊丝的试验结果却相反，随着电流的增加，堆焊层硬度会升高，而且幅度较大，其趋势如图1所示。
　　出现以上情况最主要的原因是当电流增大时，焊道峰值温度高，在高温下停留的时间长，堆焊冶金过程达到化学平衡的程度加剧，起到了焊后再加热二次硬化的部分作用。其次是合金元素有所烧损，包括奥氏体化元素和铁素体化元素，破坏了设计值的平衡，这中间奥体化元素碳烧损应该是最严重的，由于碳及其它奥氏体化元素的烧损，焊态的堆焊金属中奥氏体量减少，硬度就会增加。因此，此药芯焊丝施焊过程中工艺参数最主要的是堆焊电流要严格控制。本焊丝（焊丝直径3．8 mm）堆焊电流应控制在460 A左右。
3　堆焊金属的硬度　　
　　为了保证机械加工性能和较高的使用硬度，本焊丝硬度设计指标是焊态硬度不高于HRC45，消除应力退火后的硬度不低于HRC55，也就是差值大于HRC10，在焊丝配方试验中，其差值可接近HRC30，然而要达到实际使用程度，还有一些问题需要解决，例如稳定性问题，抗裂性问题和成本问题等，有待进一步研究，目前已达到和超过预期指标。
3．1　焊态单道3层硬度
　　焊态硬度按以上提到的堆焊电流等其他堆焊条件进行单道3层堆焊，试验结果如表2。

3．2　消除应力退火后硬度
　　消除应力退火的温度不同，进行二次硬化和走向软化的时间就不同，温度低时间长，温度高则时间短，消除应力温度可以是560℃左右和640℃左右，现以640℃为例，二次硬化的时间与硬度值（平均值）列如表3。
　　焊态和焊后消除应力退火后硬度增加的变化，是由于配方中有较多的奥氏体化元素，如碳、镍等，使堆焊金属有较多的奥氏体。也有降低马氏体转变点的元素，如钼、钒等，使较多的奥氏体保持到室温。又由于焊接过程的短暂冶金反应未能达到平衡，碳、硼未能结合成化合物等，使焊态硬度较低。在消除应力退火时，上述过程充分进行，奥氏体也发生转变、产生所谓的“二次硬化”现象。
3．3　多道多层堆焊硬度
　　轧辊堆焊是多道多层焊，堆焊厚度可达30 mm左右，众所周知，一般的堆焊材料堆在焊后一道时对前一道，后一层对前一层的硬度影响是明显的。
　　人们认为在后一焊道的热影响区即图2所示的前一焊道上各点的硬度是降低的，也可以推之前一层焊道在后一层焊道的热影响下硬度也是降低的，实际情况确实如此，在多层多道大面积堆焊时，其平均硬度要比单道焊道低HRC4左右，这种硬度的降低通常理解为焊道回火。

　　由于这种硬度的不均匀性，一般认为堆焊工艺不能用于精轧辊和表面要求硬度均匀的其他零部件的堆焊。
　　造成上述现象的原因是一般的堆焊材料追求的是焊态硬度，达到硬度峰值后回火就软化，通常都没有考虑二次硬化效应。本焊丝热影响区硬度不但可以不降反而可以提高，然而，提高太多会物极必反，消除应力退火时会提前软化，所以要使硬度均匀是一个很复杂的问题，经过努力摸索，正确的配方，正确的堆焊工艺，消除应力退火后硬度可以较为均匀。
4　堆焊金属的热疲劳性能
　　本研究的药芯焊丝，很多情况下用于堆焊热轧辊，刚投入使用时是没有裂纹的，但使用一段时间后都会产生较多的裂纹，如果不掉块，对其使用无大影响。产生裂纹的原因，除表面金属中有较多铬，在高温下析出脆性σ相外，主要是因为轧辊时冷时热，产生热疲劳所致，堆焊合金的热疲劳与其基体组织，第二相的结构、形态和分布有较大关系，第二相如碳化物粒子的热膨胀系数如果与基体的膨胀系数相差较大时，会与基体之间产生较大热应力而导致裂纹的萌生。因此选用和基体晶体结构相同或相近的碳化物有助于提高和基体之间的结合力，增强堆焊金属的热疲劳性能。另外，堆焊金属中氧化物夹杂，第二相形状具有尖角，易产生应力集中等对堆焊金属的热疲劳性能有很大影响。
　　本焊丝及钨、钼、钒以及以碳化钨代替钨对焊丝热疲劳影响，其方法是固定焊丝的其他成分不变，分别加入它们在试验中认为通常合适的份量。得到不同的堆焊金属试样，分别加热至850℃（强化试验，比轧辊实际工作温度高）保温20 min后立即水淬并反复进行，看产生第1条裂纹的水淬次数，显然次数越多抗热疲劳性能越好，其结果如表4，并都进行100次水淬，观察堆焊金属上的裂纹条数。
　　
　　从表中数据看出，焊丝中加入钒铁对焊丝热疲劳性能影响较小，这是因为二次硬化时VC直接由基体中析出能与基体保持一定的共格关系，且VC本身不易长大并使M2C型碳化物不易聚集。加入钨对热疲劳性能影响较大，特别是以碳化钨代替钨粉加入时，热疲劳性能大为降低。
5　堆焊金属的加工性和耐磨性　　
　　堆焊金属焊态下的硬度在HRC45以下，故用一般硬质合金刀具加工很顺利，基本无打刀现象。消除应力退火后的精加工由于堆焊层已平整，加工量小，可用车削和磨削等，也能顺利加工，总之堆焊金属的加工性是优良的。
　　堆焊金属的耐磨性，受试验设备限制，只做了磨粒磨损试验，设备为MLS－23型，试样尺寸和试验条件均相同，对比试样为25Cr3Mo2V堆焊金属试样，另外本研究焊丝焊态试样和消除应力后（二次硬化后）试样，以绝对磨损重量来表示试件的耐磨性，显然绝对磨损量小的耐磨性好，其结果如表5，从表中看出，消除应力下（二次硬化后）的试件耐磨性最好，为25Cr3Mo2V试样的2．63倍。
6　结　论
6．1　所研究的焊丝焊态硬度低于HRC45，用一般硬质合金刀具可进行机械加工，通过必须工序消除应力退火后，堆焊金属硬度在HRC55以上，焊丝具有较好的耐磨性。
6．2　所研究的焊丝，按正常工艺堆焊和处理能消除焊道之间的软化现象，使表面硬度较为均匀，适合于精轧辊等表面要求高的部件堆焊。
6．3　要使焊丝得到预期的使用效果，必须控制堆焊工艺，特别是控制堆焊电流的大小。
6．4　焊丝中加入钼、钒形成碳化物硬质相比加入钨有较好的热疲劳性能。

渗铝钢的性能与焊接上海特焊精心提供

tehan — Tue, 04 Mar 2008 17:10:05 CST

渗铝是金属材料表面化学热处理的一种方法，是把钢或介质加热到一定温度使铝原子渗入并扩散到钢材基体内的过程。根据不同的使用要求、渗铝可在碳钢、低合金钢及高铬镍合金钢基体上进行。这些材料经过渗铝后，在其表面形成一层具有特殊性能的铁铝合金层，从而提高材料的抗高温氧化性能和耐腐蚀性能。最常用的是热浸——扩散渗铝和固体粉末包埋渗铝两种方法。固体粉末包埋渗铝技术经过几十年的不断发展和完善，目前已非常成熟，世界上很多国家都将渗铝材料列入其有关标准和规范中。主要用于抗高温氧化和石油加工中有硫、硫化物及环烷酸腐蚀的工况下，如各种加热炉等炉管，热交换器管束、设备内件及管道。特别是日本、美国在石油化工、冶金，电力等行业有大量的应用。我国80年代后期在石化行业开始大量应用渗铝材料，以解决加工高硫、高酸值原油对设备的腐蚀问题。经过多年的研究和试用证明，碳钢渗铝防腐效果非常好，97年后大量用渗铝管制造冷换设备管束，并在加工、焊接方面积累了一定的经验。本文就固体粉末包埋方法加工的渗铝钢的性能及渗铝管换热器管束焊接问题谈谈自己的经验和体会。
一、固体粉末包埋渗铝方法、技术指标及渗层的组织
    固体粉末包埋渗铝（以下简称：固体渗铝）方法是渗铝的最常用的渗铝方法之一，固体渗铝是将被渗工件和固体粉末渗剂，按一定要求装入一个特制的箱体内密闭，放进加热炉内按一定的要求加热、恒温、冷却。在加热和恒温过程中渗剂本身及与工件表面在箱内发生一系列的化学反应、使渗剂中的铝原子活化、从而将铝原子渗透（扩散）到工件表层基体内，在工件表层基体内形成一层铁铝合金的过程。
1、渗铝钢的技术指标
    渗层厚度： 0.10～0.20mm
    渗层铝含量：15%～33%（wt）
    渗层表面显微硬度：HV0.05280～500
2、渗层的组织
    根据铁铝合金状态图，随着渗层中铝含量的增加、在渗层中依次出现铝在α铁中的固熔体、Fe3Al、Al4C3、FeAl 、
1）渗层表面主要成FeAl 。
2）第二层主要成份是Al4C3相，灰色棒状。
3）第三层主要成份是Fe3Al。
4）第四层Al在α铁中的固熔体、
5）第五层为贫碳区。
7）      第六层为富碳区。
    渗铝层分为以上六层仅为理论上的表述，在实际上有些层可能不存在、有些即使存在层间也没有明显界限。
二、固体渗铝钢的性能
1、机械性能
总体上说，渗铝钢的机械性能取决于母材的机械性能，但在钢材表面进行渗铝后，对其材料的机械性能都会产生一些影响，虽然渗层很薄、但渗层的机械性能同母材的机械性能相差很大。定性上说渗铝对母材机械性能影响大小决定于渗层厚度与母材厚度的比值。对于薄壁管材和轻型型钢、渗铝层对机械性能影响大一些，对于厚壁管和普通型钢渗铝层对整体机械性能影响很小。因此当薄壁渗铝管材或型材用于承压或受力元件时，必须考虑渗层对该材料整体机械性能的影响。
    固体渗铝钢与非渗铝钢的力学试验结果对比（表1）
表1   国内外固体渗铝钢的力学试验结果
材料     抗拉强度（MPa）屈服强度（MPa）伸长度（%）断面收缩率（%）
日本渗铝钢2 1/4  Cr-1Mo 493 279 28.1 58.5
2 1/4  Cr-1Mo（JIS标准） ≥412 ≥206 ≥24 －
渗铝钢20# 421           249 27 56.2
GB699-8820#标准值     ≥410.0 ≥245 ≥25 ≥55
注：20#试件，按GB228-87作的静拉伸试验。渗层厚度为0.15mm，表面渗层铝含量为23%。表面显微硬度为HV0.05386。
   碳钢基体固体渗铝材料可以进行冷热成型，在冷态拉伸长度不超过8%，管材扩口不大于3%，在加热到760℃以上时拉伸不超过25%时不影响渗层质量。
2、抗腐蚀性能
    固体渗铝钢耐蚀性决定渗层的铝含量、当渗层中铝含量达8%（wt）时，抗H2S作用明显增强，现在标准中一般要求渗层铝含量大于15%（wt），这时渗层的原子含量在30%以上。对金属材料的保护作用表现在两个方面：一是表面形成一层致密的，附着力很强，并且极为稳定的Al2O3保护膜，这层保护膜具有很强的自身修复和再生性。另一方面在有电解质介质腐蚀的工况下渗铝层作为一个大阳极首先腐蚀，从而有效保护基体继续腐蚀。
    当碳钢表面渗铝层的铝含量大于15%（wt）时、在240℃以上、含硫量大于0.5%或酸值大于0.5mgKOH/g介质中，其耐蚀性能是相同工况下18-8级普通不锈钢的三倍以上，其耐蚀性能可代替316L，特别是在H2S和RCOOH（环烷酸）共同腐蚀的工况下，渗铝钢的耐腐性是无法比拟的。在120℃以下各类硫化氢为主的腐蚀介质中，如H2S-NH3-H2O、HCN-H2S-H2O，CO2-H2S-H2O、RNH2- CO2-H2S-H2O、H2S-H2O等，渗铝钢同样优于铬钢、铬钼钢和奥氏体不锈钢。且渗铝钢不会发生应力腐蚀和晶间腐蚀开裂和氢鼓包等问题。
3、抗高温氧化性能
    在实验室对同样大小（50×15×4），材质分别为Q235A，Q235A渗铝、1Cr18Ni9Ti的三个试件进行高温氧化试验，试验方法是将试件放进电炉加热到980℃恒温24小时，出炉在室温中冷却到200℃再进电炉加热到980℃恒温24小时，这样反复8次，碳钢试件全部氧化，碳钢渗铝试件仅轻微变色，不锈钢试件深度剥皮脱落。
下面是不同材料在不同温度下的氧化实验数据：（表2）
      表2    常用钢材渗铝前后的开始氧化温度
   钢      种                 母  材 ℃ 渗铝后 ℃
   低  碳  钢        570           1000
   铸      铁        600           900
  含铬铸铁（Cr 1.5）     650           950
   Cr13钢                 750           1150
   Cr18Ni 9钢        950           1250
   Cr25Ni 20钢        1200           1300
4、抗渗碳性能
    在高温富碳环境中，合金钢和不锈钢都发生渗碳，材料渗碳后，变得非常脆，硬度提高，强度下降，严重时引起金属粉末化，损坏钢材的使用性能，但在相同条件下渗铝钢的渗碳粉末化倾向甚微，因此在高温富碳环境中使用渗铝钢会大大提高材料寿命。渗铝钢之所以能有效地阻止渗碳，是由于钢材表面加入铝原子后、大大地降低了碳在钢中的溶解度。另外渗铝钢与非渗铝钢表面渗碳性能差别较大，因此两种材料对碳的吸附能力就有差别，这就使得在同等条件下（如裂化炉管）生焦速度不同，这是渗铝钢的又一特性，实验也证明了这一点。例如加拿大一家乙烯裂解厂的乙烯裂解炉，炉管为802耐高温镍铬铁合金，以石脑油为原料，炉子入口温度为579℃，出口为844℃，炉管表面温度估计为954～1037℃。两排炉管一排渗铝、另一排没有经过渗铝、在不改变炉子燃烧形式条件下，6周后进行24小时水蒸汽除焦，发现经过渗铝的一排炉管结焦明显比没经过渗铝的另一排炉管少。经过三年无故障操作后进行停工检修、将渗铝炉管和未渗铝炉管各取出一段进行评价，（双段均取自靠近出口的高温部分）通过目测和金相检查、并测定管壁金属的损失和渗碳程度。结果渗铝的合金管无金属损失，表面光滑，无腐蚀，无渗碳、渗铝层未向基体内进一步扩散，基本无碳化现象。相反未渗铝的合金管厚度损失20%以上。由于渗碳管子表面粗造，凹凸不平，管子内部已高度磁化。渗铝管经过多次水蒸汽烧焦对管内渗层没有影响。因此在耐高温802高镍铬合金基体上渗铝，能提高裂化炉管的使用寿命许多倍，并且可降低裂解过程中的生焦量。延长两次烧焦之间的运行时间。因此在高合金加热炉管上进行渗铝，一方面可防止管外高温氧化、另一方面可有效地降低管内结焦，防止渗碳，可大大地提高炉管的使用寿命。
5、抗渗氢性能
    渗铝钢能降低钢的氢渗透速度，国外有关资料介绍，铁素体和奥氏体钢材经过渗铝，其氢渗透速度比同种材料未经过渗铝的合金最少要降低3个数量级。因此渗铝钢具有良好的抗氢腐蚀作用，渗层比基体氢渗透速度要低3个数量级。
6、导热性能
    渗铝钢与非渗铝钢的导热性能没有什么变化，但在高温氧化环境中，由于两者的抗高温氧化性能不同、非渗铝钢表面会形成氧化皮，从而使两者的传热效果发生变化。因此渗铝钢在高温氧化环境中的传热效率会有所提高。
三、固体渗铝钢的焊接
    固体渗铝钢的可焊性与其母材的可焊性差别不大，但两者的焊接方法和焊接工艺有所不同，固体渗铝钢的焊接要兼顾两方面问题。一是要保证材料的整体机械性能，二是要使焊缝表层具有与渗铝层相同或相近的抗高温氧化性或耐蚀性，并且保证焊缝处的性能连续性。因此焊接时在焊缝处要作些特殊处理。
    固体渗铝材料在工程中用的很多，但大量在石化行业使用渗铝管制作换热器管束还是近几年的事。经过在不同的使用条件，采用不同的焊接方式、焊接材料和焊后处理方法进行对比研究，我们的结论是：具有渗铝层的换热管与管板之间的焊接有以下几个特点：
    1. 由于铝极易氧化，焊接时必须采用保护措施。
    2. 焊接热熔化破坏了焊缝处管子的渗铝层，因此焊缝处的渗铝层防腐连续性被破坏，如果采用高合金焊条焊接焊缝与管板间熔合线处最容易腐蚀。
    3. 焊接电流过大还可能使焊缝处管内渗铝层破坏。
    5. 焊接时熔池表面有氧化铝悬浮物，容易污染钨极。
    6. 焊接时由于渗铝管表面有一层不易熔化的氧化铝膜，收弧处易产生气孔，掌握起来有一定难度。
    针对以上特点在焊接前、焊接时和焊后应采取以下措施来保证焊缝处的强度和耐蚀性：
    1. 管头露出管板端面不小于3mm，全部为角焊缝，管头端面不允许烧损。
    2. 采用钨极氩弧焊两遍完成，第一遍全部焊完后对焊缝进行彻底清理，然后再焊第二遍，焊接电流不能大。
    3. 为了保证焊缝处不受管程和壳程介质的腐蚀，在焊接完毕后须对管子与管板间进行贴胀，以隔绝壳程介质对焊缝的腐蚀。然后进行水压试验，水压试验合格后，需要对管板端面进行覆盖保护，以防止管程介质腐蚀焊缝。
    4.对一些使用在有严重腐蚀介质工况下的换热器管束，管板端面经粗加工后铺焊一层高合金耐蚀材料，再进行精加工钻孔。焊接时用与铺焊层材料相似的焊条。
四、其它问题
   1、渗铝材料不适合使用在下列工况：
      1）有盐酸（HCl)介质腐蚀的工况下。
      例如：加工高含盐原油的常顶、减顶冷却器等。
      2）有露点腐蚀的气体介质工况下。
      3）PH值超过12的碱性介质腐蚀的工况下。
   2、固体渗铝钢在潮湿（或遇水）时表面会产生浮锈，影响外观、但不影响使用。

Cr-Mo不锈钢复合板的焊接(图) 上海特焊精心提供

tehan — Tue, 04 Mar 2008 17:08:56 CST

我公司为某化肥厂制造的气化炉主要受压元件材料为SA387Gr11CL2/304L（δ84mm+4mm），由日本宇部工业兴产株式会社按ASME-Ⅱ（1989年版）提供。该材料相当于1.25Cr-0.5Mo耐热钢，焊接裂纹敏感性较高，焊接过程易产生冷裂纹。为满足复合板焊后复层的含碳量不大于0.02%的要求，必须选择合理的焊接材料和焊接工艺。

1 焊接材料与焊接方法

　　SA387Gr11CL2/304L钢淬硬倾向较大，焊接冷却过程中，熔区和热影响区易产生马氏体组织，为避产生马氏体组织，保证焊接接头的力学性能，采用SMAW+NGSAW（窄间隙埋弧自动焊）的焊接方法。

　　基层采用SMAW+NGSAW方法，选用CMA96焊条和US-511N/PF-200焊丝。焊剂；不锈钢过渡层采用SMAW方法，选用含碳量较低、抗裂性较好且Cr-Ni含碳量较高的WEL309L焊条；复层采用SMAW方法选用含碳量更低的WEL308ULC焊条。
母材及焊接材料的化学成分见表1和表2。

2　焊接工艺

　2.1 焊前准备

　（1）加要坡口、装焊。坡口形式及尺寸见图1。

　（2）焊前清除焊丝表面和焊接坡口及其两侧各20mm范围内的氧化层、油污、水分、锈蚀等，不锈钢复材两侧至少250mm范围内涂上防飞溅涂料，对坡口侧进行MT检查。基材焊缝表面应距复合界面1-1.2mm，焊缝余高修磨为零。

　2.2焊接顺序及焊接工艺参数

　　焊接顺序见图2；手工电弧焊→窄间隙埋弧自动焊→手工电弧焊（一层过渡层）→手工电弧焊（两层复层）。

焊接工艺参数见表3。

　2.3焊前预热、焊后消氢及热处理

　　厚板材料的焊前预接、焊后消氢及热处理是防止焊接裂纹的重要工艺措施，该焊缝易产生冷裂纹，防止冷裂纹常采用提高预热温度及焊接线能量的方法，但预热温度及焊接线能量过高会导致焊缝金属晶粒粗大，造成热影响区的脆化，接头韧性得不到保证。通过试验确定预热温度≥150℃（基材），层间温度控制在300℃以内，焊后立即进行（300~350）℃/2 h消氢处理。过渡层因是异种钢焊接，经试验确定其预热温度≥120℃，层间温度不超过200℃。复层焊接不预热，层间温度低于150℃。

　　因材料的焊接性较差，筒体较厚，制造周期较长，为防止焊缝产生延迟裂纹及焊接变形，减少不锈钢过渡层焊接时熔合区及热影呼区的淬硬程度，基材焊完后立即进行中间热处理（≤400℃升温速度60℃/ h），以提高接头的综合力学性能及接头的高温蠕变强度和组织和稳定性，降低焊缝和热影响区的硬度。

　2.4操作要求

　（1）过渡层焊接时应先焊R处焊道，然后再焊其它焊道，搭接量为35%-45%，厚度应严格控制在2.0-2.5mm，应同时熔合基材焊缝、基材母材和复材母材，确保盖满革格焊缝和基材母材。
　（2）复层焊接应严格控制层间温度，防止过热。
　（3）过渡层和复层的焊接，在保证熔合良好的前提下，尽可能采用低热输入量施焊，即降低熔合比。采用小直径焊条、低焊接电流、窄焊道技术、快速焊。
　（4）窄间隙埋弧自动焊，首层焊一道，以后各层分别焊两道。

3　焊接检验

　　基材焊完经100%RT+100%MT检查，过渡层焊完后100%RT检查，复焊完100%RT+100%PT检查，最终热泪盈眶处理后经100%MT+100%PT检查。

4　结　论

　（1）SA387Gr11CL2/304复合板的焊接，过渡层采用φ3.2mm的WEL309L焊一层。复层选用φ4.0mm的WEL308ULC焊二层，达支了焊后复层含碳量不大于0.02%的要求。

　（2）对于大型厚壁容器的焊接，采用窄间隙埋弧自动焊可靠适用，有利于保证焊接质量此次产品的焊，为今后施焊此类厚度容器积累了大量技术数据和制造经验。

不锈钢的标识方法上海特焊精心提供

tehan — Fri, 22 Feb 2008 13:48:50 CST

钢的编号和表示方法
    ①用国际化学元素符号和本国的符号来表示化学成份，用阿拉伯字母来表示成份含量：
    如：中国、俄国 12CrNi3A
    ②用固定位数数字来表示钢类系列或数字；如：美国、日本、300系、400系、200系；
    ③用拉丁字母和顺序组成序号，只表示用途。
    我国的编号规则
    ①采用元素符号
    ②用途、汉语拼音，平炉钢：P、沸腾钢：F、镇静钢：B、甲类钢：A、T8：特8、GCr15：滚珠
    ◆合结钢、弹簧钢，如：20CrMnTi 60SiMn、（用万分之几表示C含量）
    ◆不锈钢、合金工具钢（用千分之几表示C含量），如：1Cr18Ni9 千分之一（即0.1%C）,不锈 C≤0.08% 如0Cr18Ni9,超低碳C≤0.03% 如0Cr17Ni13Mo 国际不锈钢标示方法美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中：
    ①奥氏体型不锈钢用200和300系列的数字标示，
    ②铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。例如，某些较普通的奥氏体不锈钢是以201、 304、 316以及310为标记，
    ③铁素体不锈钢是以430和446为标记，马氏体不锈钢是以410、420以及440C为标记，双相（奥氏体－铁素体），
    ④不锈钢、沉淀硬化不锈钢以及含铁量低于50%的高合金通常是采用专利名称或商标命名。
    4)．标准的分类和分级
    4-1分级：
    ①国家标准GB
    ②行业标准YB
    ③地方标准
    ④企业标准Q/CB
    4-2 分类：
    ①产品标准
    ②包装标准
    ③方法标准
    ④基础标准
    4-3 标准水平（分三级）：
    Y级：国际先进水平
    I级：国际一般水平
    H级：国内先进水平
    4-4国标
    GB1220-84 不锈棒材（I级）
    GB4241-84 不锈焊接盘园（H级）
    GB4356-84 不锈焊接盘园（I级）
    GB1270-80 不锈管材（I级）
    GB12771-91 不锈焊管（Y级）
    GB3280-84 不锈冷板（I级）
    GB4237-84 不锈热板（I级）
    GB4239-91 不锈冷带（I级）

我国钢号表示方法上海特焊精心提供

tehan — Fri, 22 Feb 2008 13:47:10 CST

一、我国钢号表示方法概述
    钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。我国的钢号表示方法，根据国家标准
    《钢铁产品牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即：
    ①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si,Mn,Cr……等。混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。
    ②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示。
    ③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。
    d二、我国钢号表示方法的分类说明
    1．碳素结构钢
    ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点（σs）为235 MPa的碳素结构钢。
    ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。
    ③专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。
    2．优质碳素结构钢
    ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。
    ②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。
    ③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。
    3．碳素工具钢
    ①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。
    ②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。
    ③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。
    ④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。
    4．易切削钢
    ①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。
    ②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。
    ③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。
    5．合金结构钢
    ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。
    ②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。
    ③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。
    ④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。
    ⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。

6．低合金高强度钢
    ①钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。
    ②对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。
    7．弹簧钢
    弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结钢相同。
    8．滚动轴承钢
    ①钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。
    ②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。
    9．合金工具钢和高速工具钢
    ①合金工具钢钢号的平均碳含量≥1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量＜1.0%时，以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。
    ②钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。
    ③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。
    10．不锈钢和耐热钢
    ①钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%；若钢中含碳量≤0.03%或≤0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。
    ②对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮……等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。
    11．焊条钢
    它的钢号前冠以字母“H”，以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”，可以区别于不锈钢“2Cr13”。
    12．电工用硅钢
    ①钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢，DW表示电工用冷轧无取向硅钢，DQ表示电工用冷轧取向硅钢。
    ②字母之后的数字表示铁损值（W/kg）的100倍。
    ③钢号尾部加字母“G”者，表示在高频率下检验的；未加“G”者，表示在频率为50周波下检验的。
    例如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。
    13．电工用纯铁
    ①它的牌号由字母“DT”和数字组成，“DT”表示电工用纯铁，数字表示不同牌号的顺序号，例如DT3。
    ②在数字后面所加的字母表示电磁性能：A——高级、E——特级、C——超级，例如DT8A。

RA353MA®合金上海特焊精心提供

tehan — Thu, 21 Feb 2008 11:48:41 CST

特性

l 至2300℉时仍有极佳抗氧化性。

l 很高蠕变强度。

l 耐热氧化腐蚀。

l 耐碳化。

应用

l 热处理马弗炉，烧结罩

l 垃圾焚烧炉管子档板

l 辐射加温管

l PFBC旋风分离器

l 喷嘴

l 干燥器

l 阀门

化学组成%

	最小	最大
铬(Cr)	24.0	26.0
镍(Ni)	34.0	36.0
锰(Mn)	--	2.0
硅(Si)	1.2	2.0
碳(C)	0.04	0.08
氮(N)	0.12	0.18
铈(Ce)	0.03	0.08
铁(Fe)	余量

标准

UNS　S 35315

ASTM　A 240，A 480，A 312

EN 10095

Name X6NiCrSiNCe35-25

Number 1.4854

简介

RA353MA是种在1800℉以上使用的高强耐氧化合金。是RA330的提高产品。

在热处理工业中RA353MA特别适于高温耐氧化或碳化环境。应用于铜焊，冶金马弗炉，渗碳炉，锻造炉，辐射管。

由于高铬合量，RA353MA在氧化环境中仍有很好耐高温氧化性能，在1400℉温度下适用于换热器，管子挡板。RA353MA耐浸蚀可应用于燃烧炉分离器。

RA353MA加工使用RA353MA焊丝，对耐氧化和高熔点金属，RA353MA匹配直流碱性焊条和焊丝。

机械性能

典型室温性能

拉伸强度

psi

0.2%屈服

强度，psi

延伸率

硬度

98，000

43，000

典型蠕变性能

温度

℉

强度psi

(最小1%蠕变率，

10，000小时）

10,000小时

断裂强度

psi

1200

1400

1600

1800

1900

2000

4300

1900

840

12，200

　5，400

　2，600

　1，300

　　930

　　680

物理性能

密度1b/in³	融熔范围℉
0.285	2480-2570

温度

℉

热膨胀系数

in/in℉x10^-6

热导率

Btu-ft/ft2.hr℉

动态弹性

模量

psi x 10⁶

1000

1200

1400

1600

1800

9.27

9.46

9.66

9.86

10.05

6.53

11.0

11.96

12.92

13.88

14.84

27.8

23.0

22.0

21.0

20.0

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