免充氬焊接保護劑在T91鋼現(xiàn)場焊接過程中的應用

【摘要】本文主要對免充氬焊接保護劑在T91鋼現(xiàn)場焊接過程中的應用做出了總結(jié)，免充氬保護劑的使用提高了效率，節(jié)省了成本，焊接接頭質(zhì)量得到了保證。其中提到的焊接工藝、工藝參數(shù)對以后類似的焊接工作有一定的指導作用。

【關鍵詞】T91鋼焊接；免充氬焊接保護劑；火力發(fā)電廠

河南能源安化年產(chǎn)20萬噸乙二醇項目220t/h鍋爐安裝，提高鍋爐機組熱效率的需要，該鍋爐三級過熱器蛇形管采用了T91鋼耐高溫合金材料。該鍋爐結(jié)構復雜，過熱器管排數(shù)量多，施工空間狹小，工期緊張，焊接質(zhì)量要求高。這對焊接技術和工藝提出更高的要求。T91鋼屬于馬氏體耐熱鋼，焊接性能差，焊縫背面易氧化。為解決以上問題，確定采用免充氬焊接保護劑、全TIG焊接工藝，焊口無損檢驗一次合格率達到98%，而且該焊接工藝易于操作，可滿足現(xiàn)場施工需要，確保了工期按時完成。

1、SA213-T91鋼化學成分及焊接性分析

從表1可以看出，SA213-T91鋼屬馬氏體耐熱鋼，由于加入V、Nb等合金元素，具有蠕變極限和持久強度高，抗氧化性能好。由于耐熱鋼都含有一定的鉻元素，其主要作用是提高鋼材的抗氧化性和耐腐蝕性，其含量在一定范圍內(nèi)時可提高鋼材持久強度和蠕變極限，同時，鉻又是顯著提高淬透性的元素，引起焊縫和熱影響區(qū)出現(xiàn)淬硬組織、甚至裂紋，鋼材的焊接性明顯變差。因此，在焊接含Cr量較高的鋼材時，不僅考慮焊接接頭的耐熱性和耐腐蝕性及可能出現(xiàn)的脆化現(xiàn)象，而且須注意控制焊接接頭氧化而產(chǎn)生的淬硬和熱裂紋問題。

2、焊接方法的選擇

從經(jīng)濟、實用和技術性能方面，結(jié)合兩種鋼材的特點等因數(shù)考慮，焊接此類型鋼最好采用鎢極惰性氣體保護焊——氬弧焊焊接方法。由于該工程對焊縫成型、焊接質(zhì)量要求較高，手工電弧焊不具備此特點。為此選用焊接質(zhì)量容易保證的全。

3、焊接材料及焊接設備的選擇

3.1焊接材料。根據(jù)標準要求，對于耐熱鋼的焊接，焊接材料的選擇原則除了考慮強度以外，還要考慮焊縫金屬主要化學成分與母材的化學成分接近。由此選用上海電力修造總廠生產(chǎn)的焊絲，牌號TIG-R71，直徑φ2.5mm，其化學成份見表2。

由于T91鋼焊縫背面易氧化，采用全TIG焊接方法，必須采取措施防止焊縫被氧化。傳統(tǒng)的焊縫背面保護的方法是充氬氣保護，此種方法在實踐中存在以下幾個缺點。1）工作效率低由于充氬和焊接時同時進行的，因此兩者存在相互干涉問題；2）浪費嚴重充氬用氣的數(shù)量是和打底層的焊接時間成正比的，所以焊接管道時氬氣的用量較大，成本較高。因此本工程選用TYPE-B“太陽”免充氬焊接保護劑。

TYPE-B“太陽”免充氬焊接保護劑成分包括免充氬焊接保護劑粉和專用粘合劑，使用時將充氬焊接保護劑粉和專用粘合劑按比例充分混合，然后再加以丙酮調(diào)到適合刷涂的濃度即可。

3.2焊接設備。焊機選用直流逆變焊機，型號為ZX7-400。

3.3焊接位置。蛇形管T91鋼規(guī)格φ42×5，焊接位置為全位置焊接。

4、焊接工藝過程

4.1焊前準備。V型坡口的加工采用機械加工的方法，然后用角磨機打磨，在管子坡口兩側(cè)內(nèi)外10～15mm范圍內(nèi)打出金屬光澤，不得有油污、漆垢，坡口處母材應無裂紋、損傷、毛刺等缺陷。對口時必須用專用的卡環(huán)對口。

4.2免充氬焊接保護劑保護。將免充氬焊接保護劑用丙酮配好（按說明書比例混合），然后涂于焊接接頭的內(nèi)壁，寬度約為5mm，厚度以1～1.5mm為宜。

4.3防風。由于TIG焊接方法怕風，影響焊接質(zhì)量。焊前需用彩條布搭設防風蓬。

4.4管道對口點焊。1）對口裝配前應認真檢查被焊接部位及其邊緣20mm范圍內(nèi)有無不允許缺陷（裂紋、重皮等），確認無缺陷后方可組裝。2）對口裝配時，應選定管子的支撐點，并墊置牢固，以防焊接過程中產(chǎn)生位移和變形。3）嚴禁在管子上焊接臨時支撐物。4）點固焊用的焊接材料、焊接工藝和選定的焊工技術條件與正式焊接時相同。

4.5焊前預熱、保持層間溫度。預熱溫度控制在100-150℃之間；層間溫度應控制在150-300℃之間。

4.6焊接參數(shù)

4.7焊后緩冷及焊后熱處理。焊接工作結(jié)束后，應采取緩冷措施，立即用石棉布包扎。在24小時內(nèi)進行高溫回火熱處理，溫度為750℃-770℃恒溫1小時。焊后熱處理的升、降溫速度以小于150℃/h為宜，降溫至300℃以下時，可不控制，在保溫層內(nèi)冷卻至室溫。

4.8硬度檢測。按照火力發(fā)電廠焊接技術規(guī)程DL/T869-2012規(guī)范要求對焊口進行硬度抽查，硬度合格指標：180HBW-270HBW。

4.9無損檢測焊。后熱處理完成并檢測合格后，依照火力發(fā)電廠焊接技術規(guī)程DL/T869-2012規(guī)范對焊口進行50%無損檢測抽檢。

5、操作注意事項

5.1打底送絲時，焊絲最好平切于管間隙，點焊加絲，均勻送絲。

5.2應用免充氬保護劑焊接，電流可以比正常電流稍大（約10%左右）。根部打底時焊絲運行速度也要隨之稍微加快。

5.3嚴格控制焊前對口間隙，以2.5～4mm為宜，不得超過4mm。間隙過大容易燒穿，保護劑的保護效果也不理想。

5.4在焊接過程中，應保持工件無震動。若工件嚴重震動，可能造成保護劑涂層的脫落，致使保護效果無法保證。

5.5整個焊接過程必須由合格的具有相關資質(zhì)的焊工進行焊接操作。

6、結(jié)論

采用TYPE-B“太陽”免充氬焊接保護劑焊接鍋爐機組過熱器，經(jīng)工藝評定和實踐過程看出，施工效率得到提高，成本得到降低。本工程T91鋼焊接焊口數(shù)量共588個，通過無損射線檢測一次合格率達到98%，完全滿足施工生產(chǎn)需求。