異種鋼集箱插入式焊縫焊接及熱處理工藝研究

魏忠仁

摘 要：本文對(duì)集箱材質(zhì)為SA335-P12，管接頭材質(zhì)為12Cr1MoVG的異種鋼集箱插入式焊接接頭在現(xiàn)場(chǎng)焊接及熱處理工藝進(jìn)行分析研究，綜合考慮焊接及熱處理工藝，確保焊接接頭成型及接頭性能。為類似異種鋼集箱插入式焊接接頭的現(xiàn)場(chǎng)施工及返修提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：插入式管接頭;異種鋼焊接;熱處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.008

0 前言

在火電機(jī)組安裝工作中，鍋爐集箱上的各類管座接頭形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)剛性大，支管和母管交界處應(yīng)力集中較大，若焊接工藝不當(dāng)及焊后消除應(yīng)力不徹底，運(yùn)行中很容易在應(yīng)力集中處發(fā)生破壞，對(duì)異種鋼的集箱插入式焊接接頭而言，更要綜合考慮焊接及熱處理的情況。在660MW機(jī)組安裝中碰到集箱材質(zhì)為SA-335P12，管接頭材質(zhì)為12Cr1MoVG的異種鋼集箱插入式焊接接頭需現(xiàn)場(chǎng)施工安裝。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用合理工藝，取得了理想的效果。

1 SA335-P12和12Cr1MoVG鋼簡(jiǎn)介

經(jīng)光譜分析12Cr1MoV和SA335-P12的化學(xué)成份基本相近，最大的區(qū)別是V元素的含量。V元素通過(guò)細(xì)化鋼的組織和晶粒，提高晶粒粗化溫度，從而起到增加鋼的強(qiáng)度、韌性和耐磨性，且耐高溫，抗磨損和抗爆裂性極好。

2 焊接材料選擇

焊接材料的選擇是焊接工藝的關(guān)鍵，對(duì)異種鋼而言現(xiàn)場(chǎng)施工焊接材料的選擇一般多采用高配或低配，選中間的比較少，且SA335-P12和12Cr1MoVG鋼的化學(xué)成分相差不大，因此原則上有R317或R307兩種選擇。但如果選擇高配R317焊條，那么熱處理溫度的選擇將非常困難，根據(jù)規(guī)程規(guī)定焊后熱處理恒溫溫度的選擇原則保溫溫度為720～750℃。而集箱材料SA335-P12的保溫溫度為670～700℃同時(shí)規(guī)程規(guī)定焊后熱處理恒溫溫度的選擇原則中寫到不能超過(guò)焊接材料熔敷金屬及兩側(cè)母材中最低的下轉(zhuǎn)變溫度（Ac1），一般應(yīng)低于該Ac1以下30℃那么對(duì)于集箱來(lái)說(shuō)熱處理的溫度不能超過(guò)700℃。實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)焊縫硬度不符合要求。

實(shí)際施工中我們選擇R307作為焊接材料，焊后進(jìn)行熱處理，熱處理保溫溫度為670～700℃。能滿足《DL/T819-2010火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程》的要求，且硬度檢測(cè)合格。

3 焊接工藝

低溫再熱器出口集箱材質(zhì)：SA335-P12;規(guī)格：Φ762×40。管接頭材質(zhì)：12Cr1MoVG;規(guī)格：Φ50.8×4。焊材的材質(zhì)，規(guī)格：焊絲TIG-R30;焊材R307，規(guī)格φ2.5。

焊接方法：為了確保集箱角焊縫根部可以焊透，也為了保證焊縫的焊后性能。在焊接方法上選擇氬弧焊打底電焊蓋面的焊接方法。焊道層次：多層多道焊。每層焊道之間用鋼絲刷或角向磨光機(jī)等清理干凈，方可進(jìn)行下一道焊接作業(yè)。層間溫度：150～200℃;焊后進(jìn)行熱處理，熱處理保溫溫度為670～700℃。時(shí)間120Min。焊接參數(shù)見表1。

注意事項(xiàng)：小電流，快速焊。電流是熱量的直接來(lái)源，電流越大則焊接時(shí)熱影響區(qū)積累的熱量越多;在相同的焊接電流下，焊接速度越慢側(cè)熔池吸收的熱量越。所以控制較小的焊接電流，快速焊。

短焊道，間斷焊，窄道焊縫。短焊道，間斷焊是在焊接受熱面拼縫時(shí)常見的防止受熱面形變的焊接方法。這種方法可以防止由于局部熱量過(guò)于集中而引起的變形和過(guò)燒。而窄道焊縫側(cè)是從根本上減少熱量的輸入，降低了焊縫的溫度。

由于插入式角焊縫的位置特殊，層間溫度較難控制，為保證焊接過(guò)程中層間溫度達(dá)到要求且不超溫，且集箱的材質(zhì)規(guī)格已經(jīng)的達(dá)到電加熱的要求，采用電加熱預(yù)熱。

4 焊接檢驗(yàn)

表面檢查。低溫再熱器出口集箱焊接完成后的外表面。我們可以看到焊道均勻，表面成型良好?？p外表無(wú)氣孔、裂紋、咬邊缺陷，變形小。

無(wú)損檢測(cè)：采用磁粉檢查。未發(fā)現(xiàn)裂紋，氣孔等缺陷。

5 焊后熱處理

5.1 集箱插入式焊接接頭

由于壁厚、材質(zhì)不一致，焊后熱處理的溫度控制是難點(diǎn)，為使溫度加熱區(qū)域均勻，我們采用三根熱電偶，兩根熱電偶布置在電加熱器覆蓋的筒身兩側(cè)各12點(diǎn)的位置，測(cè)點(diǎn)布置在管座焊縫邊緣的10～15mm作為輔助，另一根熱電偶布置在管座焊縫邊緣10mm處，用繩狀加熱繩繞至7圈。緊貼管座焊縫下面至母管。此測(cè)溫點(diǎn)作為主控點(diǎn)，溫度控制在700℃。

注意事項(xiàng)：在纏繞繩式加熱器的過(guò)程中，一定要注意把繩式加熱器的陶瓷壓緊，防止裸露的電熱絲與熱電偶短路。另外繩式加熱器在纏繞過(guò)程中，不能重疊以防止遠(yuǎn)紅外線互相輻射，造成陶瓷溫度過(guò)高而熔化，造成電路短路，導(dǎo)致前面所做工作前功盡棄，影響安全生產(chǎn)及工期。

5.2 硬度試驗(yàn)

考慮管座結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將測(cè)試點(diǎn)分別在T型接頭的正面和側(cè)面取有代表性的五點(diǎn)，焊縫布氏硬度均小于HB270，符合DL869—2012《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》有關(guān)條款要求的規(guī)定，熱處理前后對(duì)比，焊縫及熱影響區(qū)硬度均明顯降低。

6 結(jié)論

（1）集箱SA335-P12和管座12Cr1MoVG插入式焊縫焊接采用低配焊接工藝比較合理。

（2）氬弧焊打底可以保證角焊縫根部焊透，同時(shí)也可以保證角焊縫的焊接性能良好。

（3）采用繩式和特制加熱器進(jìn)行集箱管座接頭異形角焊縫焊后熱處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)母管和支管的不同壁厚選用不同的加熱器功率，以保證熱處理溫度的需要。

（4）焊后熱處理升降溫速率按照壁厚的升降溫速率來(lái)控制，保溫時(shí)間是按照角焊縫實(shí)際厚度來(lái)選擇保溫時(shí)間。

參考文獻(xiàn)：

[1]DL/T752-2010火力發(fā)電廠異種鋼焊接技術(shù)規(guī)程[S].國(guó)家能源局.

[2]DL/T819-2010火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程[S].國(guó)家能源局.

[3]DL/T869-2012火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程[S].國(guó)家能源局.