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預熱溫度的選擇 T91鋼的Ms點(diǎn)約為400℃,預熱溫度一般選在200~250℃。預熱溫度不能太高,否則接頭冷卻速度降低,可能在焊接接頭中引起晶界處碳化物析出和形成鐵素體組織,從而大大降低該鋼材焊接接頭在室溫時(shí)的沖擊韌性。預熱溫度的下限從哈爾濱鍋爐廠(chǎng)所做過(guò)的插銷(xiāo)試驗可得到很好的說(shuō)明。 插銷(xiāo)試棒采用T91鋼,直徑8 mm,深0.5 mm,底板采用13CrMo鋼,厚20 mm,試驗在不預熱、預熱150℃、預熱200℃、預熱250℃條件下進(jìn)行。焊條采用J707。焊接電流為165~170 A,電弧電壓為21~267 V,試驗結果如表2所示。
層間溫度的選擇 層間溫度不得低于預熱溫度下限,但如同預熱溫度的選取一樣,層間溫度也不能過(guò)高。T91焊接時(shí)層間溫度一般控制在200~300℃。法國規定:層間溫度不超過(guò)300℃。美國規定:層間溫度可位于170~230℃之間。
焊后熱處理起始溫度的選擇 T91要求焊后冷卻到低于Ms點(diǎn)以下并保持一定時(shí)間再進(jìn)行回火處理,焊后冷卻速度為80~100℃/h。如果未經(jīng)保溫,接頭的奧氏體組織可能沒(méi)有完全轉變,回火加熱會(huì )促使碳化物沿奧氏體晶界沉淀,這樣的組織很脆。但是T91焊后也不允許冷卻到室溫再進(jìn)行回火,因為其焊接接頭冷卻到室溫時(shí)就有產(chǎn)生冷裂紋的危險。對于T91來(lái)說(shuō),最佳起始溫度為100~150℃,并保溫1h,可基本確保組織轉變完畢。
回火溫度、恒溫時(shí)間、回火冷卻速度的選擇 T91鋼冷裂傾向較大,在一定條件下,容易產(chǎn)生延遲裂紋,故焊接接頭必須在焊后24 h內進(jìn)行回火處理。T91焊后狀態(tài)的組織為板條狀馬氏體,經(jīng)過(guò)回火可變?yōu)榛鼗瘃R氏體,其性能較板條狀馬氏體優(yōu)越?;鼗饻囟绕蜁r(shí),回火效果不明顯,焊縫金屬容易時(shí)效而脆化;回火溫度過(guò)高(超過(guò)AC1線(xiàn)),接頭又可能再次奧氏體化,并在隨后的冷卻過(guò)程中重新淬硬。同時(shí),如本文在前面所述,回火溫度的確定還要考慮接頭軟化層的影響。一般而言,T91回火溫度為730~780℃。 T91焊后回火恒溫時(shí)間不少于1 h,才能保證其組織完全轉變?yōu)榛鼗瘃R氏體。 為了降低T91鋼焊接接頭的殘余應力,必須控制其冷卻速度小于5 ℃/min。T91鋼的焊接工藝可用圖3表示。 ①預熱200~250 ℃;②焊接,層間溫度200~300 ℃;③焊后冷卻,速度為 80~100 ℃/h;④100~150 ℃保溫1 h;⑤730~780 ℃回火1 h;⑥以不大于5 ℃/min速度冷卻
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