《表1 HR3C母材及焊接材料的化学成分》

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《新型奥氏体耐热钢HR3C焊接工艺及接头性能研究进展》

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由于HR3C钢裂纹敏感性高，焊接时容易产生缺陷，选择合适的焊材和焊接工艺是减少其焊接缺陷的有效途径。根据焊材选择的一般原则———与母材成分匹配、性能相当，HR3C匹配的焊接材料由日本住友公司开发，为YT-HR3C焊丝[12-13]，然而因配套进口焊材数量少、价钱贵、难购买，目前研究开发出的替代Ni基焊丝主要有：ERNiCrCoMo-1[14-17]、ERNiCr-3[18-19]和ERNiCrMo-3[18-20]三种，HR3C母材及各焊材的化学成分如表1所示。YT-HR3C焊丝为配套焊材，成分与HR3C最为接近，焊接电流、电压和焊接速度也最小，能较好地控制焊缝质量，避免缺陷产生。开发替代的Ni基焊材严格控制有害物质S、P、C等的含量，添加Co元素提高高温强度，添加Mo元素提高焊接接头的蠕变断裂强度。从组织成分上，Ni基焊材与HR3C为异种钢焊接，然而Fe和Ni属于元素周期表中同一周期和同一族内，其结晶性能很接近，能无限互溶，在高温下能形成金属间化合物，因此铁基合金与镍基焊材异种钢焊接时焊接性较好，通过实践验证，选择Ni基焊材，选取合适的焊接参数，严格控制焊接工艺，焊接接头的性能均符合标准要求，同时Ni基焊材价格较配套的YT-HR3C焊材便宜，便于购买及工程实践，目前大部分HR3C钢采用替代Ni基焊材焊接，焊接接头质量运行情况良好。但是Ni基焊材焊接时，合金熔液流动性差，易产生未焊透、气孔和收弧裂纹等缺陷，同时σ相和N化物的析出会产生焊接接头脆化、晶间腐蚀和裂纹等缺陷，影响焊接接头的使用寿命[15]。根据试验结果统计得出，采用ERNiCr-3焊接时，焊接接头常断于焊缝金属；采用ERNiCrCoMo-1和ERNiCrMo-3焊接时，焊接接头常断于母材；因此推荐使用ERNiCrMo-3和ERNiCrCoMo-1焊材。