异种奥氏体不锈钢焊材选用

第2期2019年3月锅炉制造BOILER MANUFACTURINGNo.2Mar.2019 SA-213T91管子与奥氏体不锈钢承载附件焊接的焊材选择Selection of Welding Materials for SA-213T91Tube and Load一bearing Fittings of Austenitic Stainless Steel刁旺战，王萍，徐祥久（高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室（哈尔滨锅炉厂有限责任公司），黑龙江哈尔滨150046）摘要：为研究SA-213T91管子与不锈钢承载附件是否可采用AWS E9015-B9焊材,本文采用手工氮弧焊+焊条电弧焊的方法对SA-387Gi91+06Cr25Ni20异种钢进行焊接。

对焊接接头进行RT检测、室温力学性能检测和金相显微组织分析。

从焊接工艺评定和模拟件焊接试验的角度认为.SA-213T91小口径管子与承受载荷的奥氏体不锈钢附件之间焊接,可以选用合金钢焊材AWS E9015-B9。

关键词:异种钢接头；承载附件;AWS E9015-B9中图分类号:TG4文献标识码：B文章编号:CN23-1249（2019）02-0044-030引言目前，燃煤电站锅炉中的塔式锅炉的受热面都为水平布置，其受热面在炉膛内从上到下都需要采用吊挂管进行串联吊挂。

根据管子内蒸汽温度和炉膛的烟气温度，吊挂管的管子材质为马氏体耐热钢SA-213T91,而管子上焊接的角板附件的材质为奥氏体不锈钢12Crl8Ni9或SA-240Type304o马氏体耐热钢与奥氏体不锈钢焊接之间的异种钢焊接一直以来是业界的难题,对于二者之间的对接焊缝，普遍选择的焊接材料为镰基合金U7,J.F.King选用了12%Cr类型的马氏体钢作填充材料进行了持久强度等相关实验⑶。

对于角接焊缝，焊接材料不选择不锈钢焊材,如果为非承载附件，考虑其成本因素，目前选用的焊接材料为GB E5515-2C1ML[4-51；如果为承载附件,以往选择的焊接材料为镰基合金⑷，但采用鎳基合金焊材在焊接过程中容易产生气孔、未熔合和热裂纹等焊接缺陷⑷，会影响结构的寿命。

316ti不锈钢管与异种钢的焊条选择标准在工业领域，焊接是一种常见的连接方法，而焊接材料的选择对于焊接质量和效果至关重要。

在对316ti不锈钢管与异种钢进行焊接时，正确选择焊条是非常重要的，因为不同的焊条对于不同材质的焊接有着不同的适用性。

本文将就316ti不锈钢管与异种钢的焊条选择标准进行深入探讨。

1. 316ti不锈钢管的特点及焊接技术要求316ti不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性能的不锈钢材料，常用于化工、制药等领域。

在进行焊接时，由于316ti不锈钢的铬含量较高，其焊接性能和抗晶间腐蚀性能要求较高。

选择合适的焊接材料是至关重要的。

2. 异种钢的焊接难点及对焊条的要求与316ti不锈钢管不同材质的异种钢在焊接时会遇到尤为复杂的问题，如热裂纹、晶间腐蚀等。

对于异种钢的焊接需要选择具有良好焊接工艺性和抗晶间腐蚀性的焊条。

3. 焊条选择标准在选择焊条时，需要考虑316ti不锈钢与异种钢的特点和要求，常用的焊条包括不锈钢焊条、低合金焊条、镍基焊条等。

针对316ti不锈钢管与异种钢的焊接，应选择具有良好的蠕变性、晶间腐蚀抵抗性和热裂性的焊条，如ER309L、ERNiCr-3等。

4. 个人观点和总结在实际的焊接工作中，正确选择适合的焊条对于焊接质量和效果至关重要。

尤其对于316ti不锈钢管与异种钢的焊接，更需要严格遵守焊接材料的选择标准，以确保焊接接头的质量和性能。

另外，不同厂家生产的焊条性能也存在一定的差异，因此在选择时需要谨慎考虑并进行充分的试验和评估。

通过本文的深入探讨，相信读者已经对于316ti不锈钢管与异种钢的焊条选择标准有了更清晰的认识。

正确选择焊条并严格遵守焊接工艺规范，将有助于提高焊接质量和效率，同时也能够延长设备的使用寿命，降低维护成本。

316ti不锈钢管与异种钢的焊接是一项复杂的工艺，需要严格遵守焊接材料的选择标准以确保焊接质量和效果。

在选择焊条时，需要考虑316ti不锈钢与异种钢的特点和要求。

奥氏体不锈钢焊接材料（如309系）来焊接马氏体不锈钢
裂纹的倾向大对于Fe-Cr-C系马氏体不锈钢来说，采用同质焊接材料，在焊接热循环的作用下，焊缝金属和焊接热影响区焊后状态的组织皆为硬脆的马氏体组织，一般来说，与C含量有关，硬度可达450HV以上，塑性、韧性较低，在扩散氢作用下，易形成冷裂纹。

由于氢在马氏体不锈钢中的扩散速度比在碳钢中慢，所以，这种延迟裂纹的产生会比在碳钢中慢。

这一点也如焊接高强钢一样，为防止产生冷裂纹，可以进行预热，并保持相应的层间温度。

应预热到
200~300℃温度，并保持相应的层间温度。

微信公众号：hcsteel为了降低拘束应力，在焊接顺序、接头形状及接头位置上也应改进。

为了改善焊接接头的塑性，也应该进行700~800℃的焊后热处理。

薄板焊接可以不预热，但若是高速焊接，由于冷速加快，也应进行预热。

厚板焊接，由于比薄板冷速快，更容易硬化，从防止冷裂纹的观点，应预热到100℃以上的温度，而且后热600℃。

若采用奥氏体不锈钢焊接材料（如309系）来焊接马氏体不锈钢，如果用同质焊接材料那样的预热和层间温度，就不会产生冷裂纹，而且，焊态的焊缝金属的塑性和韧性也比较好。

但是，应该指出，由于母材和焊缝金属在线胀系数上的差异而产生热应力的问题，以及650℃以上焊后热处理脆化的问题，都应加以注意。

但若是使用Incolloy系镍合金焊接材料，焊后热处理就可以省去。

随着钢中碳含量的提高，形成冷裂纹的倾向会愈来愈大，形成热
裂纹的倾向也大。

比如1Cr13、2Cr13钢的焊接性还是可以的；但随着C含量的提高，比如3Cr13、4Cr13、3Cr16、9Cr18等，其焊接性就很差。

干货必看！纯碱生产中的奥氏体不锈钢材料就该这么选择这篇文章主要告诉大家在纯碱生产需求中奥氏体不锈钢材料该怎么选择呢？废话不多说，下面直接上干货！在纯碱工业中使用的奥氏体不锈钢品种以高镍钼904L （015Cr21Ni26Mo5Cu2）不锈钢及含钼316L（022Cr17Ni12Mo2）不锈钢使用最为广泛。

904L不锈钢不仅具有极高的铬镍含量，而且有很高的钼含量，分别是铬19%~23%，镍23%~28%和钼4%~5%，因此在纯碱生产中，904L不锈钢表现出较好的耐全面腐蚀和抗点蚀能力。

另外，904L不锈钢有很好的冷热加工性。

在欧洲904L不锈钢在纯碱设备上被认为具有与钛材相媲美的优异的耐蚀性能，在一些贫钛国家904L不锈钢被大量地用于替代钛材在纯碱工业应用。

904L不锈钢不仅可以用作板材成为压力容器的壳体材料，也可以作为锻件和铸件用在换热器的管板和泵上。

到了316L不锈钢这里，无论是合金含量比例还是耐腐蚀性都要明显逊色于904L不锈钢，但还可以应用在纯碱设备、管道、仪表及阀门等上面。

在与纯碱生产密切相关的苛化法烧碱多效蒸发的生产中，高浓度的NaOH含量45%、NaCl含量20%、温度150℃（沸腾）条件下用0Cr18Ni10Ti不锈钢制作的泵阀用不到1个月，而1Cr18Ni11Ti制作的管材，使用寿命仅11个月。

用超纯铁素体不锈钢（00Cr26Mol）在浓碱（42%-46%）生产线的蒸发器上，管壁腐蚀率仅为0.018mm/a，使用寿命超过10年。

不锈钢的耐腐蚀，主要是靠Fe-Cr合金的钝化来实现的，不锈钢的钝化膜特别薄，大约1-10nm，膜并不十分均匀，局部总有缺陷，因此，钝化膜很容易遭受破坏，如化学破坏和机械破坏等，钝化膜的化学破坏主要是由于氯化物等侵蚀性阴离子与钝化膜交互作用，导致点蚀，缝隙腐蚀和晶间腐蚀等局部腐蚀破坏。

钝化膜的机械破坏是由于腐蚀环境和机械力共同作用的结果，在这种破坏形式中，氯化物离子起着重要作用，因此针对不同的工况条件选用适宜的奥氏体不锈钢材料是极其重要的。

不锈钢焊材应该怎么选？奥氏体不锈钢的焊条选用要点:不锈钢主要用于耐腐蚀,但也用作耐热钢和低温钢。

因此,在焊接不锈钢时,焊条的性能需与不锈钢的用途相符。

不锈钢焊条需根据母材和工作条件(包括工作温度和接触介质等)来选用。

1、奥氏体不锈钢的焊缝金属应保证力学性能。

可通过焊接工艺评定进行验证。

2、由于碳含量对不锈钢的抗腐蚀性能有很大的影响,因此,一般选用熔敷金属含碳量不高于母材的不锈钢焊条。

如316L要选用A022焊条。

3、一般来说,焊条的选用可参照母材的材质,选用与母材成分相同或相近的焊条。

如:A102对应0Cr19Ni9;A137对应1Cr18Ni9Ti。

4、对于在高温工作的耐热不锈钢(奥氏体耐热钢),所选用的焊条主要应能满足焊缝金属的抗热裂性能和焊接接头的高温性能。

(1)对Cr/Ni≥1的奥氏体耐热钢,如1Cr18Ni9Ti等,一般均采用奥氏体-铁素体不锈钢焊条,以焊缝金属中含2-5的铁素体为宜。

铁素体含量过低时,焊缝金属抗裂性差;若过高,则在高温长期使用或热处理时易形成σ脆化相,造成裂纹。

如A002、A102、A137。

在某些特殊的应用场合,可能要求采用全奥氏体的焊缝金属时,可采用比如A402、A407焊条等。

(2)对Cr/Ni<1的稳定型奥氏体耐热钢,如Cr16Ni25Mo6等,一般应在保证焊缝金属具有与母材化学成分大致相近的同时,增加焊缝金属中Mo、W、Mn等元素的含量,使得在保证焊缝金属热强性的同时,提高焊缝的抗裂性。

如采用A502、A507。

5、对于在各种腐蚀介质中工作的耐蚀不锈钢,则应按介质和工作温度来选择焊条,并保证其耐腐蚀性能(做焊接接头的腐蚀性能试验)。

(1)对于工作温度在300℃以上、有较强腐蚀性的介质,须采用含有Ti或Nb稳定化元素或超低碳不锈钢焊条。

如A137或A002等。

(2)对于含有稀硫酸或盐酸的介质,常选用含Mo或含Mo和Cu的不锈钢焊条如:A032、A052等。

高温下Cr5Mo异种钢焊接焊材的选择鞠春盛(金陵石化建安公司，南京 210033)一、问题的由来Cr5Mo珠光体耐热钢广泛地应用于石油化工装置中，它具有优良的耐高温硫腐蚀、耐氧化性及较高的高温强度。

但可焊性差，空气淬硬倾向严重，焊后易产生高硬度的马氏体和贝氏体。

焊后经过回火处理，其接头的综合性能较好，被设计规范广泛的认同而选用。

但对于炼油厂的炉管及高温临氢管线，在抢修或返修情况下，因现场条件限制，不能进行热处理，多采用25-13型奥氏体焊条焊接，在采用上述工艺情况下，仍发生一些异种钢焊接接头部位早期失效，有关这方面的情况，时有报道。

用25-13型奥氏体焊条焊接Cr5Mo钢，在焊接及服役中存在下列问题。

1．碳迁移问题。

在高温服役过程中，铬作为强碳化物形成元素，促使低铬钢中的碳向高铬焊缝金属中扩散迁移，在低铬钢侧产生脱碳层，高铬钢侧产生增碳层。

由于碳扩散而形成的增碳层和铁索体带宽5～20 μm。

2．由于合金成分的差异，造成稀释熔合区产生脆性马氏体组织，熔合区的高硬度带为350 HB左右。

3. 奥氏体钢热膨胀系数比珠光体大30％～50％，导热系数只有珠光体的1/3，巨大的差异在焊接及热处理高温运行中产生较大的热应力。

由于上述原因，导致了异种钢接头在高温状态下或周期性加热、冷却条件下的失效。

二、解决问题的途径为解决施工存在的困难，保证焊接接头的安全可靠性，经综合比较决定选用镍基焊材来解决这个问题。

镍基焊缝金属的热膨胀系数与Cr5Mo钢较为接近，又能很好的防止碳迁移，从而使异种钢接头在高温以及交变应力状态下能够安全运行。

但是到目前为止Cr5Mo用镍基焊材焊接异种钢接头的高温性能研究尚无报道。

三、试验内容为了使镍基焊材焊接的异种钢接头在宏观、微观性能上有所比较，故选用下述焊接接头作为评价对象。

1．Cr5Mo炉管用R507焊材同钢种焊接，焊后消应力处理，其试验数据作为评判基准（焊接参数参照合格的焊接工艺评定）。

母材与焊材选用对照表
母材与焊材选用对照表是一个重要的参考资料，用于选择适合的焊接材料以进行有效的焊接。

以下是一个常见的母材与焊材选用对照表：
一、碳钢和低合金钢
母材：碳钢和低合金钢
焊材：相应型号的焊条或焊丝，如E4303（J422）、E4316（J426）、E4315（J427）等
二、不锈钢
母材：奥氏体不锈钢（如304、316）
焊材：相应型号的焊条或焊丝，如E308-16（A102）、E310-15（A307）等
预热要求：根据具体材质和焊接条件，可能需要预热
三、耐热钢和高温合金
母材：Cr-Mo钢、Cr-Ni-Mo钢等
焊材：相应型号的焊条或焊丝，如E309-15（A307）、E310-15（A312）等
预热要求：根据具体材质和焊接条件，可能需要预热
四、异种钢
母材：不同型号或种类的钢
焊材：选择能满足两种母材中耐蚀性、强度和导热性等要求的最接近的焊材
五、有特殊要求的场合
对于有特殊耐蚀性、强度或其他要求的应用场合，应选择符合相应要求的焊材
六、其他材质
对于其他非铁质金属（如铝、铜、钛等），应根据其材质和性能选择适合的焊材。

奥氏体不锈钢焊接性能分析奥氏体不锈钢是一种重要的工程材料，具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和焊接性能。

在工程实践中，对奥氏体不锈钢的焊接性能进行分析和研究，有助于优化焊接工艺、改善焊接质量，满足工程结构的要求。

本文将从焊接材料选择、焊接缺陷和焊接工艺参数等方面，对奥氏体不锈钢的焊接性能进行详细分析。

首先，对于奥氏体不锈钢的焊接，焊接材料的选择非常重要。

一般来说，焊接材料应具有与基材相似的化学成分和机械性能，以确保焊接接头的一致性。

同时，还需要考虑焊接材料的耐腐蚀性和耐高温性，以满足工程结构的使用要求。

常用的奥氏体不锈钢焊接材料有AWSE308、AWSE316等。

在选择焊接材料时，还需要考虑到焊接接头的力学性能要求，例如强度、韧性等。

其次，在奥氏体不锈钢的焊接过程中，常见的焊接缺陷包括气孔、夹渣、未熔合、未熔透等。

这些焊接缺陷会降低焊接接头的质量，甚至引起接头的失效。

为了减少焊接缺陷的产生，需要采取适当的预处理措施，例如清洁和除氧等。

同时，选择合适的焊接工艺参数，例如焊接电流、焊接速度等，可有效控制焊接过程中的熔合情况和热影响区的形成，从而减少焊接缺陷的发生。

最后，对于奥氏体不锈钢的焊接工艺参数选择，需要综合考虑焊接接头的形状、要求和工艺设备的特点。

一般来说，焊接时应采用较小的电流和较高的焊接速度，以减小热输入和热影响区的尺寸。

此外，还可采用预热和后续热处理等措施，改善焊接接头的性能和组织结构。

需要注意的是，焊接过程中应注意避免产生过高的残余应力和变形，可采用适当的焊接顺序和夹具。

综上所述，奥氏体不锈钢的焊接性能分析是一项复杂的工作，需要综合考虑焊接材料选择、焊接缺陷和焊接工艺参数等多个方面的因素。

通过合理选择焊接材料、预处理和控制焊接工艺参数，可以提高奥氏体不锈钢焊接接头的质量和性能，满足工程结构的要求。

在实际工程应用中，应根据具体情况和要求进行分析和优化，以确保焊接接头的可靠性和持久性。

关于奥氏体不锈钢的焊接工艺及应用探究摘要：本文主要阐述了奥氏体不锈钢的化学成分和性能，总结出奥氏体不锈钢焊接中存在的问题，并提出了预防措施，在此基础上，针对奥氏体不锈钢焊接方法及材料选择进行了分析与研究，最后结合应用实践加以论述，旨在为生产过程中对于此类型的不锈钢件焊接提供参考。

关键词：奥氏体不锈钢焊接工艺焊接材料应用一、奥氏体不锈钢的化学成分和性能奥氏体不锈钢基本成分为18%Cr、8%Ni，简称18-8型不锈钢。

为了调整耐腐蚀性、力学性能、工艺性能和降低成本，在奥氏体不锈钢中还常加入Mn、Cu、N、Mo、Ti、Nb 等合金元素，以此在18-8型不锈钢基础上发展了许多新钢种。

奥氏体不锈钢具有良好的焊接性、低温韧性和无磁性等性能，其特点是含碳量低于0.1%，利用Cr、Ni 配合获得单相奥氏体组织，具有良好的冷变形能力、较高的耐蚀性和塑性，可以冷拔成很细的钢丝、冷拔成很薄的钢带或钢管。

二、奥氏体不锈钢焊接中存在的问题及预防1.焊接接头的热裂纹奥氏体不锈钢具有较高的热裂纹敏感性，在焊缝及热影响区都有产生热裂纹的可能性。

首先，正是上面所提到的奥氏体不锈钢的物理属性决定了它在焊接接头区域不能停留较长时间，否则焊缝及热影响区就会承受较大的拉伸应力与应变；其次，是焊缝凝固结晶过程的温度范围很大，一些低熔点杂质元素会严重偏析并在晶界聚集，在一定的拉应力作用下起裂、扩展形成晶间裂纹。

由此可见，焊接区较大的焊接应力是形成焊接热裂纹的必要条件之一。

防止措施：1）选用低氢型焊条或者焊丝可使焊缝晶粒细化，减少杂质偏析，提高熔敷金属的抗热裂纹能力，而且焊缝金属中氢氧含量低使得非金属夹杂物较少，从而具有较高的塑韧性。

2）调整焊缝金属的化学成分。

综合考虑各种合金元素对奥氏体不锈钢焊缝热裂倾向的影响，通过提高Cr、Si、Mo等元素含量、降低C、S、Ni等的含量来减少热裂纹的产生。

3）采用合理的焊接参数，以避免因熔池过热而形成粗大组织。