一種提高新型馬氏體耐熱鋼a355 p91焊縫韌性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355P91焊縫韌性的方法，屬于焊接及熱處理【技術(shù)領(lǐng)域】。其步驟為：將新型馬氏體耐熱鋼A355P91的焊件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度區(qū)間為200~250℃，恒溫兩小時(shí)；層間溫度控制為200~250℃；焊接后空冷至100~120℃，在100~120℃溫度內(nèi)恒溫2小時(shí)；后熱處理，將新型馬氏體耐熱鋼A355P91焊件升溫至300~350℃恒溫2小時(shí)后，自然冷卻；后熱處理之后進(jìn)行熱處理過(guò)程，高溫回火溫度區(qū)間為770~780℃。本發(fā)明通過(guò)嚴(yán)格控制焊接、后熱處理、熱處理過(guò)程的溫度曲線，既保證了焊縫的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，又降低了表面的硬度，并增加焊縫的沖擊韌性。
【專利說(shuō)明】—種提高新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊縫韌性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接及熱處理【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，涉及一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊縫韌性的方法。
【背景技術(shù)】[0002]隨著電力工業(yè)的發(fā)展和全球?qū)Νh(huán)境問(wèn)題的日益關(guān)注，節(jié)約一次能源，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，減少有害廢氣排放，降低地球溫室效應(yīng)，已引起國(guó)內(nèi)外的高度重視。提高火電機(jī)組的熱效率，采用超臨界、超超臨界機(jī)組是防止環(huán)境污染的有效途徑之一。資源節(jié)約型、環(huán)境友好型機(jī)組是火力發(fā)電設(shè)備的新趨勢(shì)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，大型火力發(fā)電廠鍋爐機(jī)組參數(shù)的提高主要依賴新型鋼材。上世紀(jì)60年代時(shí)，國(guó)外有過(guò)提高機(jī)組參數(shù)的嘗試，但因鋼材結(jié)構(gòu)問(wèn)題沒(méi)有成功，最后均未成功。直到90年代，隨著P91/P92新型耐熱鋼的出現(xiàn)，機(jī)組參數(shù)的提高才成為可能。但這些新型耐熱鋼的出現(xiàn)，為焊接工作提出了新的焊接課題。
[0004]A335 P91是一種新型汽水管道用耐熱鋼管材，它屬于馬氏體耐熱鋼，與以往國(guó)內(nèi)電力工程中多用的A335 P22鋼相比，具有更好的高溫性能，最高使用溫度達(dá)到650°C，在壓力、溫度、內(nèi)徑相同的情況下，主蒸汽管道及再熱蒸汽管道熱段采用A335 P91鋼代替A335P22鋼，壁厚可減少一半左右，可使工程造價(jià)大幅降低，而且又便于制造和安裝，并且能提高系統(tǒng)的熱效率。從20世紀(jì)90年代至今A335 P91鋼在我國(guó)電力工程主蒸汽管道及再熱蒸汽管道中也逐步得到了應(yīng)用。針對(duì)馬氏體耐熱鋼A335 P91的焊接工藝控制，目前已經(jīng)相關(guān)技術(shù)方案公開(kāi)，如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?200510012560.X,申請(qǐng)日:2005-06_02，發(fā)明創(chuàng)造名稱:一種P91鋼焊接方法的專利文件。
[0005]但是，針對(duì)新型馬氏體耐熱鋼A355 P91的焊接及熱處理工藝尚未有相關(guān)技術(shù)方案公開(kāi)，采用現(xiàn)有技術(shù)中A335 P91鋼的焊接工藝無(wú)法適用于新型馬氏體耐熱鋼A355 P91的焊接，主要體現(xiàn)在兩方面的性能不可兼得:I)焊縫的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，2)焊縫的沖擊韌性。A355 P91鋼在施工現(xiàn)場(chǎng)施焊時(shí)，焊接質(zhì)量問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，例如:焊縫表面的硬度超標(biāo)，焊縫的沖擊韌度低等。這表明，對(duì)配套焊接工藝要害技術(shù)的控制尚不到位，特別是焊接及熱處理時(shí)的溫度控制不到位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊縫表面的硬度超標(biāo)，焊縫的沖擊韌度低的問(wèn)題，提供了一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊縫韌性的方法，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)降低焊縫的表面硬度、增加焊縫的沖擊韌性的目的。
[0007]2.技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
本發(fā)明的一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊縫韌性的方法，其步驟為:步驟一、焊前預(yù)熱:
將新型馬氏體耐熱鋼A355 P91的焊件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度區(qū)間為200°C~250°C，恒溫兩小時(shí)；
步驟二、層間溫度控制:
經(jīng)過(guò)步驟一的預(yù)熱過(guò)程后進(jìn)行焊接，層間溫度控制為200~250°C ；
步驟三、焊后馬氏體轉(zhuǎn)變處理:
經(jīng)過(guò)步驟二焊接后，空冷至100~l20°C，在100°Cl20°C溫度內(nèi)恒溫2小時(shí)；
步驟四、后熱處理:
經(jīng)過(guò)步驟三保溫后，將新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊件升溫至300-350 V，在300°C350°C溫度內(nèi)恒溫2小時(shí)后，再自然冷卻；
步驟五、熱處理過(guò)程:
經(jīng)過(guò)步驟四的后熱處理之后進(jìn)行熱處理過(guò)程，高溫回火溫度區(qū)間為770°C~780°C，其中:升溫過(guò)程中，在400°C以下時(shí)，升溫速率為120°C / h，在400°C以上時(shí)，升溫速率為142°C /h ;在770~780C溫度內(nèi)恒溫2小時(shí)；降溫過(guò)程中，在400°C以上時(shí)，降溫溫速率為142°C / h，在400°C以下時(shí)，自然冷卻。
[0008]優(yōu)選地，步驟一中預(yù)熱溫度為230°C。步驟二中層間溫度控制為235°C。步驟四中將焊件升溫至330°C后保溫。步驟五中高溫回火溫度為775°C。
[0009]3.有益效果
采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
本發(fā)明的一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊縫韌性的方法，通過(guò)嚴(yán)格控制焊接、后熱處理、熱處理過(guò)程的溫度曲線，既保證了焊縫的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，又降低了表面的硬度，并增加焊縫的沖擊韌性。焊縫區(qū)域的抗拉強(qiáng)度≥585MPA，彎曲無(wú)裂紋，常溫沖擊值≥34J，焊縫及熱影響區(qū)的硬度值(HB)≤241，金相符合要求。本發(fā)明簡(jiǎn)單易行，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0010]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0011]實(shí)施例1
本實(shí)施例的一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊縫韌性的方法，其步驟為:
步驟一、焊前預(yù)熱:
由于新型馬氏體耐熱鋼A355 P91可焊性差，尤其是大管徑焊口在常溫下焊接或預(yù)熱不均勻時(shí)極易產(chǎn)生冷裂紋，所以對(duì)焊前預(yù)熱的要求很高。將新型馬氏體耐熱鋼A355 P91的焊件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度區(qū)間為230°C，恒溫兩小時(shí)，具體在本實(shí)施例中預(yù)熱到230°C的升溫程序?qū)缚p韌性的提高非常關(guān)鍵，本實(shí)施例的具體升溫程序如下:1)以升溫速率:TC /min，從室溫升溫至80°C，并保溫25min ;2)以升溫速率4°C / min，從80°C升溫至120°C，并保溫20min ;3)以升溫速率5°C / min，從120°C升溫至160°C，并保溫15min ;4)以升溫速率60C / min，從160°C升溫至200°C，并保溫1Omin ;5)以升溫速率7V / min，從200°C升溫至230°C。升溫速度由3°C / min慢慢增大至7°C / min，保溫時(shí)間依次遞減，采用上述升溫程序， 申請(qǐng)人:驚奇的發(fā)現(xiàn)，能夠顯著增加焊縫的沖擊韌性，且無(wú)冷裂紋產(chǎn)生。[0012]步驟二、層間溫度控制:
經(jīng)過(guò)步驟一的預(yù)熱過(guò)程后進(jìn)行焊接，層間溫度控制為235°C。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在同樣的電流下，增加焊層厚度或提高層間溫度，焊縫的沖擊韌度均有下降的趨勢(shì)，但層間溫度過(guò)低，會(huì)增大冷卻過(guò)程中的組織應(yīng)力，且不利于氫的逸出，所以本實(shí)施例中層間溫度控制為235°C。
[0013]步驟三、焊后馬氏體轉(zhuǎn)變處理:
經(jīng)過(guò)步驟二焊接后，空冷至110°c，在110°C溫度下恒溫2小時(shí)。由于新型馬氏體耐熱鋼A355 P91奧氏體的轉(zhuǎn)變?cè)杏谳^長(zhǎng)，焊后必須空冷以使奧氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，保證接頭的強(qiáng)度?？绽鋾r(shí)間應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)大小、環(huán)境溫度、焊后應(yīng)力等情況而定，本實(shí)施例通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論驗(yàn)證，新型馬氏體耐熱鋼A355 P91必須空冷至110°C并恒溫2小時(shí)，才能進(jìn)行后熱處理。
[0014]步驟四、后熱處理:
經(jīng)過(guò)步驟三保溫后，將新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊件升溫至330°C，在330°C溫度下恒溫2小時(shí)后，再自然冷卻。新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊接過(guò)程中采取避免熱量集中、小電流、多道焊的焊接工藝，導(dǎo)致焊接作業(yè)時(shí)間很長(zhǎng)。焊接作業(yè)完成后在理論上應(yīng)該馬上進(jìn)行熱處理過(guò)程，但是，為了緩解作業(yè)壓力，在步驟三焊后馬氏體轉(zhuǎn)變處理后，不直接進(jìn)行熱處理過(guò)程，而改成“后熱處理”，本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)的“后熱處理”在本實(shí)施例中是將焊件升溫至330°C，恒溫2小時(shí)后自然冷卻，其中升溫至330°C的升溫程序?qū)τ诩缺ＷC焊縫的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，又降低表面的硬度具體關(guān)鍵作用，本實(shí)施例的具體升溫程序如下:1)以升溫速率5°C / min，從室溫升溫至120°C，并保溫15min ；2)以升溫速率8°C / min，從120°C升溫至160°C，并保溫20min ；3)以升溫速率10°C / min，從160°C升溫至200°C，并保溫25min ；4)以升溫速率7°C / min，從200°C升溫至250°C，并保溫30min ；5)以升溫速率5°C / min,從250°C升溫至330°C。上述升溫程序中，升溫速率呈先增大后減小的拋物線形式，保溫時(shí)間依次增加。
[0015]步驟五、熱處理過(guò)程:`
經(jīng)過(guò)步驟四的后熱處理之后進(jìn)行熱處理過(guò)程，高溫回火溫度區(qū)間為775°C，其中:升溫過(guò)程中，在400°C以下時(shí)，升溫速率為120°C / h，在400°C以上時(shí)，升溫速率為142°C / h ;在775°C溫度內(nèi)恒溫2小時(shí)；降溫過(guò)程中，在400°C以上時(shí)，降溫溫速率為142°C / h，在400°C以下時(shí)，自然冷卻。
[0016]實(shí)施例2
本實(shí)施例的一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊縫韌性的方法，其基本處理過(guò)程同實(shí)施例1，不同之處在于:步驟一中預(yù)熱溫度為200°C，步驟二中層間溫度控制為200°C，步驟四中將焊件升溫至300°C后保溫，步驟五中高溫回火溫度為780V。
[0017]實(shí)施例3
本實(shí)施例的一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊縫韌性的方法，其基本處理過(guò)程同實(shí)施例1，不同之處在于:步驟一中預(yù)熱溫度為250°C，步驟二中層間溫度控制為250°C，步驟四中將焊件升溫至350°C后保溫，步驟五中高溫回火溫度為770°C。
[0018]實(shí)施例f 3的一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊縫韌性的方法，通過(guò)嚴(yán)格控制焊接、后熱處理、熱處理過(guò)程的溫度曲線，既保證了焊縫的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，又降低了表面的硬度，并增加焊縫的沖擊韌性。焊縫區(qū)域的抗拉強(qiáng)度> 585MPA，彎曲無(wú)裂紋，常溫沖擊值≥34J，焊縫及熱影響區(qū)的硬度值(HB) ( 241，金相符合要求。
【權(quán)利要求】
1.一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊縫韌性的方法，其特征在于，其步驟為: 步驟一、焊前預(yù)熱: 將新型馬氏體耐熱鋼A355 P91的焊件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度區(qū)間為20(T25(TC，恒溫兩小時(shí)； 步驟二、層間溫度控制: 經(jīng)過(guò)步驟一的預(yù)熱過(guò)程后進(jìn)行焊接，層間溫度控制為20(T250°C ； 步驟三、焊后馬氏體轉(zhuǎn)變處理: 經(jīng)過(guò)步驟二焊接后，空冷至10(Tl20°C，在10(Tl20°C溫度內(nèi)恒溫2小時(shí)； 步驟四、后熱處理: 經(jīng)過(guò)步驟三保溫后，將新型馬氏體耐熱鋼A355 P91焊件升溫至300-350 V，在300-350°C溫度內(nèi)恒溫2小時(shí)后，再自然冷卻； 步驟五、熱處理過(guò)程: 經(jīng)過(guò)步驟四的后熱處理之后進(jìn)行熱處理過(guò)程，高溫回火溫度區(qū)間為77(T780°C，其中:升溫過(guò)程中，在400°C以下時(shí)，升溫速率為120°C / h，在400°C以上時(shí)，升溫速率為142°C /h ;在770~7801:溫度內(nèi)恒溫2小時(shí)；降溫過(guò)程中，在400°C以上時(shí)，降溫溫速率為142°C / h，在400°C以下時(shí)，自然冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355P91焊縫韌性的方法，其特征在于:步驟一中預(yù)熱溫度為230°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355P91焊縫韌性的方法，其特征在于:步驟二中層間溫度控制為235°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355P91焊縫韌性的方法，其特征在于:步驟四中將焊件升溫至330°C后保溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種提高新型馬氏體耐熱鋼A355P91焊縫韌性的方法，其特征在于:步驟五中高溫回火溫度為775°C。
【文檔編號(hào)】C21D9/50GK103643025SQ201310667870
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】吳燕, 陶玉安, 王存波 申請(qǐng)人:安徽三興檢測(cè)有限公司, 中國(guó)化學(xué)工程第三建設(shè)有限公司