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異種鋼焊接多少℃以上宜采用鎳基焊材

時(shí)間：2021-11-07 來源：瀏覽：

異種鋼焊接多少℃以上宜采用鎳基焊材

原創(chuàng) 褚建偉歐標(biāo)美標(biāo)壓力容器設(shè)計(jì)

歐標(biāo)美標(biāo)壓力容器設(shè)計(jì)

微信號(hào) gh_69466ad8d9df

功能介紹主要針對(duì)國(guó)標(biāo)，ASME,EN13445等國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的壓力容器的設(shè)計(jì)，偶爾會(huì)有些分析方面的內(nèi)容；總結(jié)標(biāo)準(zhǔn)，交流分享設(shè)計(jì)心得和問題處理

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前幾天焊接群里在討論異種鋼焊接，多少℃用鎳基焊材的問題；當(dāng)時(shí)作為焊接的門外漢瞎摻和了一腳，因?yàn)槭路菸乙沧隽诵┻@方面的工作。多位大牛直接說出什么標(biāo)準(zhǔn)怎么規(guī)定的，事后我去翻了標(biāo)準(zhǔn)整理了一下。

在化工的換熱器的設(shè)計(jì)中由于經(jīng)濟(jì)原因，通常是腐蝕性介質(zhì)走管程，低腐蝕或無腐蝕的介質(zhì)走殼程。這樣就只需要接觸管程介質(zhì)的部分用好一點(diǎn)的材料如不銹鋼，殼程用碳鋼或低合金就好了。近幾年此類換熱器有錢的業(yè)主開始直接選用不銹鋼管板，而不是使用復(fù)合板或堆焊的管板了。

使用純不銹鋼管板對(duì)換熱管管頭和管程側(cè)的耐腐蝕來說是有好處的，因?yàn)闊o論是復(fù)合板的復(fù)層還是堆焊層相對(duì)于原材料狀態(tài)的不銹鋼鍛件/板材來說耐腐蝕能力都會(huì)差一些。但由此也引出了其它問題，不銹鋼和碳鋼/低合金鋼的焊接問題。由于管板和殼體焊接連接的接頭受力相對(duì)復(fù)雜，碳鋼和不銹鋼的線膨脹系數(shù)相差較大，管板的剛度相對(duì)較大，進(jìn)一步加劇了不銹鋼管板和碳鋼殼體的焊接接頭的應(yīng)力。

異種鋼焊接的疲勞問題最初是在WRC 432中提出在哪些情況下要考慮線膨脹差，推薦用鎳基焊材。為啥推薦用鎳基焊材呢，因?yàn)殒嚮牧系木€膨脹系數(shù)是處于碳鋼或低合金和不銹鋼之間的，在環(huán)向焊接接頭處能有個(gè)過渡來降低熱膨脹差引起的應(yīng)力。API標(biāo)準(zhǔn)做了進(jìn)一步的細(xì)化規(guī)定.

低合金，不銹鋼和鎳基材料的線膨脹系數(shù)

WRC 432的規(guī)定

API 582的6.2.2條規(guī)定設(shè)計(jì)溫度高于315℃時(shí)，奧氏體不銹鋼和鐵素體鋼焊接時(shí)要使用鎳基焊材；中國(guó)的HG/T 20581規(guī)定應(yīng)該就是抄的API 582。

API 582 6.2.2

HG/T 20581

API 571的3.26.1條規(guī)定：1）當(dāng)操作溫度高于260℃時(shí)焊縫處的高熱膨脹應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致蠕變斷裂和蠕變疲勞。2），3）,4）...

API 571

NB/T 47015的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計(jì)溫度高于370℃時(shí)，碳鋼/低合金鋼與奧氏體不銹鋼的焊接宜采用鎳基焊材。據(jù)房總說370℃這個(gè)是上海工程公司要求加到NB/T 47015標(biāo)準(zhǔn)里的（個(gè)人初步猜測(cè)370是315和425平均得來的

）。

在我不常用的電力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)中，這個(gè)規(guī)定的溫度更高超過425℃才考慮用鎳基焊材。

NB/T 47015的規(guī)定

其實(shí)無論哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都應(yīng)該以操作溫度為界限，因?yàn)榭紤]熱膨脹差是用金屬壁溫的，換熱器殼程或罐子或塔金屬壁溫都是和操作溫度接近的（爐子和爐子下游需要設(shè)置耐熱材料的設(shè)備除外）。通過API 571的規(guī)定以及世界范圍內(nèi)實(shí)際運(yùn)行的設(shè)備可以肯定API 582的規(guī)定過于嚴(yán)格了。綜合一下：正常設(shè)備個(gè)人推薦315℃以上的操作溫度宜采用鎳基焊材，疲勞設(shè)備如果不能避免異種鋼焊接操作溫度260℃以上宜采用鎳基焊材。

十月我非常非常非常簡(jiǎn)化（沒建焊接接頭，管板是按151的系數(shù)很粗的當(dāng)量平板）的分析過一臺(tái)設(shè)計(jì)溫度350℃的換熱器。不銹鋼管板和碳鋼殼體焊接接頭的只有熱，壓力加熱工況的應(yīng)力。在壓力和熱的共同作用下會(huì)有個(gè)變形協(xié)調(diào)，焊接接頭的應(yīng)力更協(xié)調(diào)了些，應(yīng)力云圖沒發(fā)回來就不貼了。