马弗炉用高温合金钢电弧焊接的接头性能.pdf

2012年第5期
宝钢技术
4
马弗炉用高温合金钢电弧焊接的接头性能
王宝森,吴斃,徐文亮
(宝山钢铁股份有限公司研究院,上海201900)
摘要:采用钨极氩孤焊与手工电孤焊相结合的方法完成马弗炉高温合金钢的焊接,并通过
对其焊接接头常温与高温力学性能的测试,结合焊接接头金相纽织的观察,对 BSTMUF601与
16MnR、SUS310S等异种钢焊接的高温焊接热影响区性能变化给予解析。结果显示,一定焊接
エ艺条件下的 BSTMU601具有等同于进口材料的焊接接头性能,可用于马弗炉设备制造以
及在役马弗炉的修复
关键词:马弗炉;高温合金; BSTMUE601;焊接
中图分类号:TG457.11文献标志码:B文章编号:1008-0716(2012)05-0041-04
doi:10.3969/j.issn.1008-0716.2012.05.009
A high-temperature alloy for muffle furnaces and
properties of the alloy ' s welded joints
WANG Baosen, WU Wei and XU wenliang
(Research Institute, Baoshan Iron Steel Co, Ltd, Shanghai 201900, China
Abstract: The welding of a high-temperature alloy for muffle furnaces was completed by
using tungsten inert-gas arc welding (TIG combined with shielding metal arc welding
(SMAW). By testing the mechanical properties of the welded joints at room temperature and
high temperature respectively, and observing the microstructure of the welded joints, the
properties of the high temperature heat-affected zone of BSTMUF601 with 16 MNR and SUS310S
homogeneous and dissimilar steel welded joints were analyzed. The results show that if welded
under certain process conditions, BSTMUF601 will have equal properties to the imported
material and can be applied to the manufacturing of muffle furnaces as well as the repairing of
those in service
Key words: muffle furnace; high-temperature alloy; BSTMUF601: welding
0前言
多种缺陷(如颈缩、壁厚减薄、焊鏠开裂等),因此
在其达到设计寿命时进行全部或者部分更换,更换
光亮退火炉是生产不锈钢钛及钛合金等高档用材全部为进口的 Inconel601厚板高温合金。随
产品的关键设备之一。马弗式光亮退火炉采用大着宝钢特种材料有限公司板带工程的投产,用于替
尺寸马弗管,从马弗管外部均匀地组织加热气流螺代进口的国产 BSTMUF6O1钢种已经实现工业化量
旋式环绕而过,使带钢均匀加热。由于马弗管质量产。本文在对 BSTTMIUF601钢种的焊接性分析的基
可达18t,工作温度最高为1150℃,在高温自重条础上,对其焊接工艺以及焊接接头的性能进行评
件的长时间作用下使合金马弗管运行过程中产生定,为其更好的应用提供焊接使用技术
1试验材料和方法
王宝森博士1972年生2003年毕业于天津大学
现从事焊接专业电话264795
1.1试验材料
E-mailswang@baosteel.com
试验采用板厚为23m的 BSTMUF6O1钢
42
宝钢技术
2012年第5期
板,其成分和性能分别见表1、2。异种钢焊接材厚度为23mm;对比分析进口材料为 Incone601,
料所需要的SUS310S的厚度为22mm;16MnR的其厚度为10m。
表1 BSTMUF601钢的化学成分
Table I Chemical composition of BSTMUF601 steel
58~63
21-25
≤1.0
≤1.0
≤0.015
1.0~1.7
表2 BSTMUI6O1钢的性能
220
O WM
Table 2 Properties of BSTMUF601 steel
H FL
屈服强度/MPa
抗拉强度/MP延伸/%
320
25
140
1.2焊接方法
BSTMUF601+BSTMUF601+BSTMUF601+
采用美国SMC公司生产的焊接材料进行焊接
BSTMUF601 16MNR
SUS310S
工艺试验,焊接方法为钨极弧焊(TG)打底,手
图1焊鏠冲击性能
工电弧焊(SMAW)填充和盖面,所用材料分别为
ig, I Impact property of the welds
d2.4的 Inconel601与3.2的 Inconel82;严格控
2.3显微硬度
制层间温度在150℃以下;焊条在使用前进行烘干
焊接接头的显微硬度HV10见图2,可见无论
温度为300℃保温1h。表3为焊接工艺参数。
同种钢还是异种钢,焊缝金属的硬度大约在
表3焊接工艺参数
左右, BSTMUF601钢母材的硬度在185左右,进
Table 3 Welding parameters
口 Inconel61的母材硬度在180左右。对于异种
电流A电压ハ「州接速度(m?mリ门钢焊接接头而言,在母材焊接热影响区及焊缝三
100
10.4
者中,焊缝具有最高的硬度值,其次是热影响区的
SMAW
24.7
150
硬度值,母材的硬度值最低。而对于同种焊接接
头,无论 BSTMUR6O1还是 Inconel601,同母材的
2试验结果与讨论
硬度相比,焊接热影响区硬度的变化不是很大,当
达到焊缝处时,硬度才会显著升高。
2.1拉伸性能
焊接接头的常温拉伸性能为: BSTMUF6013分析
接接头抗拉强度为6275MPa, Inconel601焊接接
BSTMUF6O1为Ni-Cr-Fe合金体系,其
头抗拉强度为655MPa;异种焊焊接接头强度分基体组织为固溶强化后的面心立方晶格的奥氏
别为: BSTMUR6O1+310S抗拉强度为575MPa,体组织。基体组织和焊接热影响区形貌见图3。
BSTMUF6O1与16MnR的抗拉强度为527.5MPa,和奥氏体不锈钢的焊接性类似2,此钢种的焊
分别断于310S和16MnR侧。
接也具有很