奥氏体中碳合金铸钢管的焊接工艺

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奥氏体中碳合金铸钢管的焊接工艺

作者：邹东 朱宁 罗贵宾 唐立新 来源：《中国科技纵横》2018年第07期

摘 要：针对ZG40Cr24Ni9Si2NRe奥氏体中碳合金铸钢管焊后产生裂纹的现象，通过分析其焊接特点，结合生产现场的要求，研究选择合适焊接材料，制定合理的焊接工艺及措施，成功解决了ZG40Cr24Ni9Si2NRe中碳合金铸钢管的焊接问题，达到了使用性能要求。 关键词：中碳合金铸钢；焊接工艺及措施；奥氏体

中图分类号：TG457.11 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）07-0061-02 1 引言

攀钢矿业选矿厂为改善环保，将使用皮带输送磨选矿的工艺流程改为管道输送。因磨选矿后的物料中含有硬度较大的铁粒及石英等，且温度较高，又具有一定的腐蚀性，在泵的作用下，物料在管道内运行过程中，对管道内壁有着冲刷、撞击作用，使管内壁易于被磨损。根据优化改进要求，选择了奥氏体耐热、耐磨合金铸钢管（材质ZG40Cr24 Ni9Si2 NRe，规格有Ф273×16mm和Ф325×16mm两种）；焊接材料选择铬、镍含量略高于母材的A302或A307奥氏体焊条，并按奥氏体材料的焊接工艺进行焊接，但焊接后发现部分焊缝中或热影响区有裂纹产生，这样给焊接带来了困难。所以，需分析研究选择合适的焊接材料和制定合理的工艺措施，来保证奥氏体中碳合金铸钢管的焊接质量和性能要求。 2 焊接性分析

（1）奥氏体耐热、耐磨合金铸钢ZG40Cr24Ni9Si2NRe的主要化学成分和机械性能表1和表2所示，其金相组织为奥氏体+少量碳化物+少量铁素体（铁素体含量小于5%），碳化物在高温状态下增加了耐磨性。钢中加有少量的N可提高热强性，添加稀土Re可起到提高高温抗氧化性以及脱氧和改善组织的作用。（2）焊缝中易产生热裂纹。由于ZG40Cr24 Ni9Si2NRe钢含碳量及合金元素含量较高，焊缝凝固结晶时，固-液相温度区间大，结晶偏析倾向严重，焊接时易产生结晶裂纹，具有较大的热裂纹敏感性，由于碳、锰含量较高，因此热裂纹倾向较大。（3）热影响区易产生冷裂纹。因ZG 40Cr24Ni9Si2NRe中碳高合金铸钢的淬透性好，在快速冷却时，焊接热影响区容易出现硬脆的马氏体组织，增大了焊接接头的冷裂纹倾向。母材含碳量越高，淬硬性越大，而奥氏体转变为马氏体的起始温度Ms点又较低，在低温下形成的马氏体难以产生自回火效应。由于在马氏体中碳含量较高过饱和，硬度和脆性更大，冷裂纹敏感性也更突出。（4）由于ZG40Cr24Ni9Si2NRe钢的线膨胀系数是碳素钢的1.6倍，体积收缩率和线收缩率较大，在焊接热循环过程中会产生较大的应力。另由于熔化焊的熔合比不易控制，如果选择的焊接材料与母材的线膨胀系数的差异大时，产生的应力会叠加形成更大的应力，易使焊缝和热影响区开裂。（5）晶间腐蚀是铬镍奥氏体型钢焊接时的主要问题。产生晶