刘立营等：ＴＰ３ｏ４Ｈ＋１２Ｃｒ１ＭｏＶ异种钢焊接接头的界面蠕变损伤行为
ＴＰ３０４Ｈ＋１２Ｃｒ１Ｍ０Ｖ异种钢焊接接头的
界面蠕变损伤行为
刘立营，李太江，刘福广，王彩侠，姚兵印，李 巍 （西安热工研究院有限公司，西安７１００３２）
摘 要：通过高温持久性能试验和扫描电子显微镜分析，研究了焊态和热处理态ＴＰ３０４Ｈ＋ １２Ｃｒ１ＭｏＶ异种钢焊接接头的界面蠕变损伤及破坏特征。研究结果表明，焊后不进行热处理条件下， 接头的高温持久性能优异：随着持久试验应力的降低，试样的断裂塑性下降，断裂部位由１２Ｃｒ１ＭｏＶ 侧母材逐渐转移至热影响区、熔合线；接头经高温长期试验，１２Ｃｒ１ＭｏＶ侧熔合线附近会析出链状Ｉ 型碳化物．接头的低塑性开裂在该Ｉ型碳化物处形核，进而通过蠕变孔洞的长大和连接的方式导致 异种钢接头的早期脆性失效。 关键词：焊接：ＴＰ３０４Ｈ；１２ＣｒｌＭｏＶ；异种钢焊接；热处理；蠕变损伤 中图分类号：ＴＧ４４１．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１—３９３８（２０１３）１０—００３ｌ一０５
Ｃｒｅｅｐ Ｄａｍａｇｅ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ＴＰ３０４Ｈ＋１２ＣｒｌＭｏＶ Ｄｉｓｓｉｍｉｌａｒ Ｓｔｅｅｌ Ｗｅｌｄｅｄ Ｊｏｉｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
ＬＩＵ Ｌｉｙｉｎｇ，ＬＩ Ｔａｉｊｉａｎｇ，ＬＩＵ Ｆｕｇｕａｎｇ，ＷＡＮＧ Ｃａｉｘｉａ，ＹＡＯ Ｂｉｎｙｉｎ，ＬＩ Ｗｅｉ （ｘｉ’ａｎ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａｎ ７１００３２，Ｃ ｉｎａ）
Ａｂ￣ｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ＴＰ３０４Ｈ ａｎｄ １２ＣｒｌＭｏＶ ｄｉｓｓｉｍｉｌａｒ ｓｔｅｅｌ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ，ｉｔ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｃｒｅｅｐ ｄａｍａｇｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ＴＰ３０４Ｈ＋１２Ｃｒ１ＭｏＶ ｓｔｅｅｌ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｉｎ ａｓ－ｗｅｌｄｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｒｏｕｇｈ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｎｄｕｒａｎｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｉ ｇｈ ｔｅｍｐｅｒａ－ ｔｕｒｅ ｅｎｄｕｒａｎｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ａｆｔｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｗｉｔｈｏｕｔ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｗｉｔｈ ｅｎｄｕｒａｎｃｅ ｔｅｓｔ ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｄｕｃｉｎｇ，ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｏｆ ｓｐｅｃｉｍｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒｓ ｆｒｏｍ １２Ｃｒ１ＭｏＶ ｂａｓｅ ｍｅｔａｌ ｔｏ ＨＡＺ ａｎｄ ｆｕｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ．Ａｆｔｅｒ ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｔｅｓｔ ｕｎｄｅｒ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｃｈａｉｎ Ｉ ｃａｒｂｉｄｅ ｗｉｌｌ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｆｕｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｏｆ １２ＣｒｌＭｏＶ ｓｔｅｅｌ，ｔｈｅ ｌｏｗ ｐｌａｓｔｉｃ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ ｎｕｃｌｅａｔｅｓ ｉｎ Ｉ ｃａｒｂｉｄｅ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｃｒｅｅｐ ｈｏｌｅ ａｎｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｗａｙ ｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｓｔａｇｅ ｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｄｉｓｓｉｍｉｌａｒ ｓｔｅｅｌ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒ￣：ｗｅｌｄｉｎｇ；ＴＰ３０４Ｈ；１２ＣｒｌＭｏＶ；ｄｉｓｓｉｍｉｌａｒ ｓｔｅｅｌ ｗｅｌｄｉｎｇ；ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｃｒｅｅｐ ｄａｍａｇｅ
价值工程0引言目前对大桥的施工中常常要求大规模的连接，青荣铁路特别大桥的施工全桥不能通过一个螺钉，全部通过焊缝进行连接，所以研究桥钢的连接工艺和焊缝特性对于大桥施工中有着重要性。根据本项目的实际应用背景，为实现高强度，高耐蚀性及各自性能的优点，本论文特别选择了1000MPa级的Q960E高强度钢板和800MPa级的Q690qENH釆耐候钢，用合理的焊接工艺完成了高强度-耐候异种连接结构。1MAG焊MAG焊因其优势，在液压支撑的焊接工作中获得应用。山东大学所对对煤炭综采装置的液压支撑Q890/Q690和Q890/Q960异种钢的焊接接头开展了深入研究，由孙健雄教授用MKGHS-60>MKGHS-70>MK-GHS-80三种焊丝，用GMAW焊接头对Q890/Q960异种钢实施焊接工作，研究表明用打底层盖面的复合焊工艺，有着良好的冲击韧性和更高的经济效益。许红国等人对采用MKGHS-70MKGHS-80MKGHS-90三种焊丝，用GMAW焊对Q890/Q960异种钢进行了焊接，发现在焊接之前用高温加热器100-150，再加温后输入12~20kJ/cm，而采用三种焊丝所进行的焊接接头的根部断裂度都小于20%，而不管采用了单一焊丝还是MKGHS-80MKGHS-90复合焊丝，焊接接头都有着优异的弹性，其中单一焊丝的弹性最高。2激光-MAG复合焊雷正龙网等人利用激光-MAG复合焊技术开展了Q890/Q550异种钢焊缝实验研究，对各种热注入异种钢焊缝接头显微组织结构与热力学性能开展了深入研究，结果表明热注入的增加将引起热影响区晶粒增加，且在三个热注入下的拉伸试样均开裂于母材Q550钢。吕航測采用了激光-MAG复合焊接的方法，将SUS304用不锈耐酸钢板材料和低合金钢板Q345材料进行焊接，并深入研究了异种钢板焊缝连接时处在高应力和腐蚀环境下的焊缝接头破坏情况。发现的焊缝接头中各区由于组织结构差异，应力与腐蚀裂纹扩大速度也有所不同。3Q960E/Q690qENH异种钢焊接方案及测试方法3.1两种母材介绍根据课题的使用特点，主要采用了10mm厚度的Q960E高强度钢材和Q690qENH耐候钢，表1为二种材料的物理化学结构性质，表2为二类材料的热动力学性能。3.2焊接方法及焊接材料选择3.2.1焊接方法选择结合了Q960E/Q690qENH的化学组成和特性，并根据理论研究结果和本课题前期研发工作的基础，考虑到了MAG焊具产品成本低，适用性广，制造效率高，焊接效果好等优势。本课题用MAG进行Q960E/Q690qENH等异种要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要作者简介院杨燮（1990-），男，河北唐山人，中级工程师，硕士，研究方向为理论物理。Q960E尧Q690qENH异种钢MAG焊接工艺及接头组织性能研究StudyonMAGWeldingProcessandJointMicrostructureandPropertiesofQ960EandQ690qENHDissimilarSteels杨燮YANGXie（杭州墨塔科技有限公司，杭州310000）（HangzhouMotaTechnologyCo.，Ltd.，Hangzhou310000，China）摘要院高强度钢和耐候钢，因为它们都具备的强烈、高韧度和良好耐久在工程上被广泛应用，同时与异种钢材焊接还可以实现各种材质的特性优势，满足不同的使用需求。本论文中选择了MAG焊方法，选择在带钝边的单面V型斜坡处，对使用ER91T1-G及XY-ER80QNH的二种焊丝分别设定了四队工艺参数，并获得了多组Q960E/Q690qENH的异种钢焊头。本论文的研究能够为发展Q960E/Q690qENH等异种钢的焊接技术提供实验基础。Abstract:Highstrengthsteelandweatheringsteelarewidelyusedinengineeringbecauseoftheirstrength,hightoughnessandgooddurability.Atthesametime,weldingwithdifferentkindsofsteelcanalsorealizethecharacteristicadvantagesofvariousmaterialsandmeetdifferentapplicationneeds.Inthispaper,MAGweldingmethodisselected.Atthesingle-sidedV-shapedslopewithbluntedge,fourteamsofprocessparametersaresetforthetwokindsofweldingwiresusinger91t1-gandxy-er80qnh,andmultiplegroupsofQ960e/Q690qenhdissimilarsteelweldingheadsareobtained.TheresearchofthispapercanprovideanexperimentalbasisforthedevelopmentofweldingtechnologyofQ960e/Q690qenhandotherdissimilarsteels.关键词院Q960/Q690qENH；MAG；焊丝；焊接工艺；异种钢焊接接头；组织；性能Keywords:Q960/Q690qenh；MAG；weldingwire；weldingprocess；dissimilarsteelweldedjoint；microstructure；properties中图分类号院TG44文献标识码院A文章编号院1006-4311（2022）19-080-03doi:10.3969/j.issn.1006-4311.2022.19.027SteelCSiMnPSCrAlMoTiCuNbNiVQ960EQ690qENH1.51.43.13.112.89.90.140.140.0120.012.72.80.450.435.81.80.190.180.30.10.20.220.11.70.470.38表1Q960E及Q690qENH的化学成份渊质量分数0.1%冤表2Q960E及Q690qENH的力学性能钢材屈服强度（MPa）抗拉强度（MPa）延伸率（%）Q960EQ690qENH1009824106584812.514.5·80·ValueEngineering高强耐候钢连接工作。试验中所用的焊接设备是松下电器MAG焊接机器人系统，如图1所述。焊机型号为YD-500GR型数字化焊机，焊机头具有一元化调整功能，可通过输入电流（或电压）自动匹配电压（或电流）。3.2.2焊接材料选择关于与Q960E/Q690qENH钢连接时，本项目钢丝的选取准则一般包括：连接各种硬度等级的高强钢材，重点是在适当调整焊缝接头的组合织构以与强韧配合，在满足高等匹配连接刚度和耐久性能的前提下，着重兼顾钢丝的耐受力与焊缝金属的强韧，并优先选择低硫和超低氢的钢丝和塑韧性极佳的钢丝。鉴于二类母材强度等级差异，按强度等级最低的母材（Q690qENH）进行了焊丝选用。并根据工程使用背景和上述要求，选用了ER91T1-G耐候钢焊丝和XY-80QNH钢丝，单独加以了深入研究。3.2.3焊接方案设计实验中采用二种耐候钢焊丝，对Q960E/Q690qENH完成检验，并根据母材和钢丝特点初步建立了焊缝工艺数据，通过调整焊缝温度，测定热流量和压力，再通过检验，进而评价焊缝接头特性（组织分析、硬度测试、拉伸性能检验及电化学测试），并完成工艺参数设计。研究在二种焊丝，根据各种工艺参数对其机械性能的影响规律，通过对比分析结果得出了本项目Q960E/Q690qENH异型高强度耐候钢焊缝的最佳工艺参数，以便于为实际工程提出指导的依据。4Q960E/Q690qENH异种钢ER91T1-G焊丝MAG焊工艺研究4.1焊接工艺参数制定及调整4.1.1焊接工艺参数制定在本课题前期研制工作基础上，鉴于焊丝的材料结构和特性，确定了首先把焊头的倾斜部设置为单面V型斜面处，以实现打底层焊、填塞焊和盖面焊。因为采用了具有一元式调整功能的电焊机，在给出输出电压值后会自动调用正确的电流参数，所以最终确定的焊接工艺参数见表3，焊接时保护气为20%C02+80%Ar，气体流速为25L/min。4.1.2焊接过程焊器结构如图2所述，在完成打底焊与填充焊时，发现焊缝中并未焊满，且最后一道焊缝也没有盖满的宽度，于是完成了二道并搭设盖边焊，焊接后的外观形态如图2（b）所述。在图片中我们看到连接接头前部形状相对完善。但是连接接头后部存在较差的焊接瘤，所以必须对打底层连接头形状进行重新设计。4.1.3焊接工艺参数调整使用了电焊机的一元化调整功能，并针对焊接电流、焊接速率、焊丝干伸长情况和如何使用熄弧板，设计了以下参考表进行了测试（见表4）。当使用焊接的电流密度为180A，且加热速率约为0.5m/min后，计算余宽为2.2mm，熔宽则为7.0mm。所以在不一样的焊接工艺技术参数下，可以将钝边填充的打底焊熔宽在6.0-7.5mm左右，在实践中也可以将钝边填充的工艺余宽在1.7-2.0mm左右，这样才能完成后续试验。经打底层焊的连接实验表明，在MAG焊缝中，当焊接速度不变，焊缝电流密度差愈大，则余高愈高，故熔宽愈广，则熔深愈深。这是因为在焊缝电压很大时，试块受的电极力也会加大，使得熔深更深，而且对焊缝的一元化调整也会相对提高了焊缝电压，从而使得熔宽加大，就相当于直接提高了热输入，从而使得焊丝的熔融量增加，由此使得实际余高的几何长度增加。另外值得注意的是在调整焊丝干伸长程度时，如果采用同样焊接电流和相同连接速率，则焊丝干伸长程度越长，实际焊缝的余高度也越高，这很可能是以MAG焊的焊丝为电极时，干拉伸部分越长则焊丝产生的电压也越大，所以实际焊缝的热输入也越大而造成的。4.1.4综合分析在以上的多项实验结果和大数据分析基本上提出了工艺技术参数如表5，与第1道的打底焊焊接技术参数基本相同，均是焊缝电压160A，焊缝速率为0.5m/mm，表中不再列举。可看出随着焊缝速度的提高，焊缝热量输入减少较图1松下MAG焊接机器人系统表4打底焊焊接试验工艺参数表试样编号焊接电流I（A）焊接速度v（m/mm）干伸长1（mm）是否添加熄弧板1#2#3#4#5#6#7#8#9#1401401601601601601601801800.40.40.40.50.50.50.50.50.5121515151212121215无无无无无有有无无表3初步试验焊接工艺参数焊接电流焊接电压焊接速度干伸长热输入I（A）U（V）v（m/mm）l（mm）Q（J/mm）27026.70.615720.9（a）焊后焊件背面形貌（b）焊后焊件正面形貌图2焊接过程中焊件样貌ab·81·价值工程多，所以焊缝道次也从一道改为三道。通过测定可看出，由于焊缝输出电压的逐渐降低，焊缝在杭州市余杭高级中学附近逐渐变大。表6为焊接件余高和熔宽的尺寸表示。4.2异种高强耐候钢焊接接头性能研究4.2.1抗拉强度分析根据实验结果可以得知，在采用ER91T1-G焊丝实施连接时，焊缝区是整个焊条中接头硬度最低点的地方。焊缝工艺参数也对焊缝接头拉伸特性有一定的影响，从表7中可以得知采用A工艺参数下时的抗拉强度最小，为728.32MPa，而D焊缝工艺参数下的时候焊缝接头的抗拉强度最大，平均抗拉强度为771.50MPa，而同时采用了B，C两个工艺参数下得出的焊缝接头抗拉强度也差异并不大。截然不同的焊接方法，显示出了截然不同的抗拉硬度。当用上ER91T1-G焊丝后，各种点焊方法的每道道次焊缝的总热能输入都是不一样的，在A施工中单一道次热能输入最大，同时其抗拉力值也最低，热均数是728.33MPa，而在D施工中的单一道次热能输入则最低。其平均抗拉强度为最高，约为771.5MPa。通过观察便可看出，该组实验中四种工艺所得到的接头抗拉强度随着单道热量输入的减少而增大。4.2.2拉伸断口分析为研究用ER91T1-G焊丝时，Q960E/Q690qENH异种型高强钢板焊头的切断形式，并应用SEM技术进行了断口分析（如图3）。韧窝通常为长椭圆形至圆形，以及数量较多的不规则多边形，在部分大韧窝内还出现了许多的小韧窝。韧窝通常是被内部的应力拉开所造成，经常可以看到在部分韧窝中出现的小晶粒。韧窝中具有大小不等的坑洞，主要是由于焊缝金属在内部受力条件时生成的塑性变化，从而使得基体与金属表面之间在异相的周围形成应力聚集，而内部应力聚集后又会导致基体金属块和异相颗粒之间的界面被打开，直至断裂所产生的深坑穴孔。拉长过程中，由于拉伸应力的逐步上升，腔体逐步扩大，留有颗粒的一边颗粒粘附在上面，而没有颗粒的一边产生了坑孔。5结论针对Q960E/Q690qENH等异种高强度钢板焊缝，通过选择MAG的连接方法，选择了ER91T1-G焊丝完成了连接，并对工艺技术技术参数展开了研究；对获得的焊缝接口，通过了开展对金相结构、硬度、拉伸等特性展开了检测和研究，四个焊缝工艺技术下都可获得良好的焊缝接口，并无气孔，裂纹等问题；四个焊缝工艺技术下的接头的焊缝组织中都存在着丰富的针状铁素体含量，其中A、B、C三个工艺技术技术参数下的焊接组织中存在着先共析铁素体含量和后侧板条铁素体含量。通过拉伸试验及研究，对四个焊缝工艺参数下的焊缝试样实施了拉伸测试，发现主要裂纹部位都在焊缝部，对断口位置实施了观测并发现主要裂纹形态均为塑性裂纹，存在大部分韧窝。抗拉强度也由于焊缝工艺参数的差异而有所不同，D的抗拉强度最大，为771.50MPa。参考文献院[1]凡天娣，景旭文，肖志建，李磊，徐建新.基于本体的船舶焊接工艺知识图谱构建[J].电焊机，2019，49（12）：8-13.[2]张晓鸿，马朋召，张康，陈静青，陈辉.脉冲TIG焊接工艺参数对高温镍基合金焊缝组织的调控研究[J].机械工程学报，2018，54（02）：93-101.[3]陈国庆，柳峻鹏，树西，张秉刚，冯吉才.铝合金焊接工艺的研究进展[J].焊接，2017（09）：7-12，68.[4]郝云飞，王国庆，周庆，厉晓笑，李劲松.运载火箭铝合金贮箱全搅拌摩擦焊接工艺及应用[J].宇航材料工艺，2016，46（06）：11-20.[5]秦国梁，武传松.铝合金/钢异种材料熔钎焊接工艺及其研究现状[J].机械工程学报，2016，52（24）：24-35.表5焊接工艺参数表参数编号焊接道次编号焊接电流I（A）焊接速度v（m/mm）IIIIII1121232802702702702702700.20.40.40.60.60.6表6不同工艺参数下焊板余高及熔宽尺寸参数编号熔宽（mm）余高（mm）IIIIII1612121.222（a）大量韧窝分布；（b）小颗粒和坑孔；（c）大量韧窝分布；（d）小颗粒和坑孔图3典型焊接接头拉伸断口SEM图像abcd10滋m1滋m1滋m10滋m
高温再热器Super304H与T91异种钢接头开裂失效分析
蔡志强;林雪松;邓永龙;落志祯
【摘 要】对国内首台600 MW循环流化床锅炉外置床内的高温再热器Super304H与T91异种钢接头开裂进行了失效分析.分析结果表明开裂原因为结构设计不当,该管段不能自由膨胀;加上该焊接接头熔合区存在界面突变,容易引起应力集中,在高温环境下长期运行后,抗高温蠕变性能较差T91侧出现蠕变孔洞,在熔合区形成蠕变裂纹:因此最终发展为宏观裂纹而失效.根据分析结果,提出将该异种钢接头布置在密封盒上方,且增加接头至联箱之间管程弯头数量的整改方案.
【期刊名称】《四川电力技术》
【年(卷),期】2016(039)002
【总页数】3页(P88-90)
【关键词】循环流化床;异种钢接头;失效分析;设计不当;蠕变孔洞;应力集中
【作 者】蔡志强;林雪松;邓永龙;落志祯
【作者单位】四川省电力工业调整试验所,四川成都610072;四川省电力工业调整试验所,四川成都610072;四川省电力工业调整试验所,四川成都610072;四川省电力工业调整试验所,四川成都610072
【正文语种】中 文
【中图分类】TK223.3
随着火力发电站向超超临界机组发展，由于温度和压力等高参数的影响，锅炉受热面管对材质的要求越来越高，具有高热强性和高抗氧化性的铬镍奥氏体不锈钢(Super304H)及马氏体耐热钢(T91)便大量出现在锅炉受热面的高温高压段，因此就难免出现该两类钢种的异种焊接问题[1-2]。但由于这两类钢的化学成份、金相组织、机械性能及热膨胀系数存在较大差异，焊材的选择又通常是采用低匹配原则，容易导致在焊接接头两侧的熔合区产生较为复杂的金相组织及化学成分的不均匀性，使焊接接头在使用过程产生过早失效[3]。
国内首台600 MW超超临界循环流化床机组自2013年4月168 h试运行通过后至今，两侧外置床内靠近高温再热器出口联箱的高温再热器出口管段管屏发生3次多处异种钢接头开裂，开裂的接头位于密封盒内，接头距离上部高温再热器出口联箱管程大约为1.5 m，且仅设计了一处145°弯头作为膨胀伸缩量。该异种钢接头材质为SA-213T91/Super304H，规格为Φ44.5×5.0/Φ44.5×7.0，开裂位置均位于T91管一侧。针对该开裂的异种钢接头进行了宏观检查、化学成分分析、力学性能试验、金相组织检测、扫描电镜分析及显微硬度测试等研究，以确定该异种钢焊接接头裂纹产生的根本原因。
表5-5-32 异种钢焊接材料的选用原则
异种钢 焊材选用原则 说明 事例及释义
类别 定义 工况 原则
同种异材钢低碳钢和低合金钢有时又称为铁素体钢，它们之间的焊接以及不同材质的低合金钢之间的焊接都属于同种异材钢的焊接 － 按低匹配原
则选用焊接
材料 选用与强度级别较低或合金元素含量较低侧相匹配的焊接材料 20#钢与19Mn6焊接，可以选用与20#钢相匹配的焊接材料，如E5015、ER49-1等进行焊接
－ 按照中匹配
原则选用材
料 选用介于两者质之间的焊接材料 SA213-T91与SA213T22焊接如选用2.25Cr-1Mo焊接材料焊接，在T91侧的熔合线附近会产生严重碳迁移现象，造成T91钢焊缝侧严重脱碳，组织软化，硬度偏低，而母材侧严重增碳，造成硬度增加、组织淬硬，易产生裂纹，使焊接接头性能恶化，所以应该选用中间化学成份的5Cr-1Mo焊接材料进行焊接。有的资料介绍，这种情况下也可以选用高匹配的焊接材料进行焊接，因为焊缝金属与高合金钢性能基本相同，而低合金钢侧热影响区由于塑性较好，即使有增脱碳层，也不容易产生裂纹，因此可以选用9Cr-1Mo焊接材料焊接
异种异材钢两侧有一侧为奥氏体不锈钢的焊接称为异种异材钢的焊接，如碳钢、低合金钢与奥氏体不锈钢的焊接。 承载承压的异种钢接头工作温度低于325℃ 选用高Cr、Ni含量的奥氏体焊接材料 按照舍非勒组织图，并根据Cr、Ni当量加以选择
异种异材钢存在的问题 两种钢材在化学成份上差异较大，造成焊缝金属的稀释，在过渡区会形成马氏体带
承载承压的异种钢接头工作温度高于325℃时 选用镍基焊接材料 因为镍会使过渡区减小，从而最大限度地减少马氏体组织，并限制碳迁移，以减少增、脱碳现象。此外，镍基材料的热膨胀系数介于两者之间，这样可降低接头的热应力，大大改善接头的高温性能 两种钢材的Cr、Ni含量差距造成碳迁移，形成增、脱碳层，使焊接接头高温持久强度和塑性降低
