大型鍋爐異種金屬焊接的缺陷問(wèn)題

王玉亮

摘要：焊接過(guò)程中，異種金屬包含諸多的優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)性能較高，也可降低焊接成本，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的全面提升，加強(qiáng)企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。然而，焊接異種金屬設(shè)計(jì)一定的局限性，交界面裂縫的現(xiàn)象較為常見(jiàn)，在一定程度上影響了焊接效果。對(duì)此，本文主要對(duì)大型鍋爐異種金屬焊接過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷問(wèn)題進(jìn)行探究，并提出防控措施。

關(guān)鍵詞：大型鍋爐;異種金屬;焊接;缺陷

現(xiàn)代社會(huì)中，科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展，工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中往往引入現(xiàn)代技術(shù)來(lái)提高機(jī)械設(shè)備效率及運(yùn)行效果，尤其是針對(duì)耐高溫、耐磨等設(shè)備更應(yīng)注重自身技術(shù)發(fā)展，以此來(lái)滿足生產(chǎn)活動(dòng)需要。在此背景下，傳統(tǒng)單一金屬焊接已經(jīng)無(wú)法迎合生產(chǎn)所需，異種金屬焊接備受關(guān)注。在實(shí)際焊接中，異種金屬積極發(fā)揮著不同金屬構(gòu)件優(yōu)勢(shì)性能，促使金屬結(jié)構(gòu)具有高性能，且還能夠降低設(shè)備成本投入，獲取最大化的經(jīng)濟(jì)效益。然而，在具體焊接方面，異種金屬涉及局限性，不只是異種金屬自身特性的原因，如比熱容、化學(xué)成分、物理構(gòu)造差異較大，而且還焊接面處理的不當(dāng)，特別是焊接交界面中金屬裂縫的情況較為常見(jiàn)。為了能夠有效避免這些局限性，人們往往嘗試采用鎳合金焊絲來(lái)避免這一缺陷。

1大型鍋爐異種金屬焊接的缺陷問(wèn)題

1.1奧氏體鋼熔焊缺陷

根據(jù)大量實(shí)踐證實(shí)，奧氏體鋼焊絲屬于十分常見(jiàn)的一類質(zhì)量問(wèn)題，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知，鍋爐異種金屬的焊接缺陷的主要原因是過(guò)熱器，很多再熱器和過(guò)熱器中發(fā)現(xiàn)了焊縫缺陷，有的焊縫缺陷竟然出現(xiàn)于再熱器中[1]。分析原因在于，過(guò)熱器、再熱器管材材質(zhì)均選擇了T22，焊接缺陷則是因T22管材材質(zhì)所導(dǎo)致的。基于實(shí)際操作得知，奧氏體鋼熔焊的焊縫缺陷運(yùn)行時(shí)間超過(guò) 31000h時(shí)，其缺陷啟動(dòng)次數(shù)高達(dá)45次，整個(gè)機(jī)組產(chǎn)生缺陷是在機(jī)組啟動(dòng)201次后。同時(shí)，啟動(dòng)次數(shù)最少的機(jī)組，缺陷出現(xiàn)的時(shí)間大約在47000h后。

1.2鎳基熔焊缺陷

鎳基因素也會(huì)引起機(jī)組產(chǎn)生裂縫的情況[2]。據(jù)金相相關(guān)檢驗(yàn)結(jié)果顯示，鎳基焊接鐵元素體的過(guò)程中，鐵元素會(huì)出現(xiàn)諸多的裂紋，時(shí)間范圍通常在60000h，形成裂縫的平均時(shí)間約100000h，并且再熱器以及過(guò)熱器等，均會(huì)產(chǎn)生此缺陷，有的甚至?xí)霈F(xiàn)在吸熱段和非吸熱管子中。

1.3鐵素體熔焊

鍋爐異種金屬鐵素體焊接時(shí)，鐵元素體被頻繁利用，雖然這一操作較為常見(jiàn)，但會(huì)對(duì)異種金屬焊接質(zhì)量造成影響。因此，操作時(shí)需重點(diǎn)檢驗(yàn)焊接交接處是否存在裂縫，其中最有效的檢驗(yàn)方法則是確保鍋爐管材的吸熱管運(yùn)行至少2萬(wàn)h，通過(guò)不斷地驗(yàn)證查看是否存在裂縫，把材料更換為T(mén)22，同時(shí)鐵素體熔焊后鍋爐管材吸熱管運(yùn)行至少8萬(wàn)h，在這一情況下便產(chǎn)生了裂縫[3]。

1.4壓力焊缺陷

鍋爐異種金屬的焊接時(shí)候，前晶界面是壓力焊裂縫出現(xiàn)的關(guān)鍵性因素。相關(guān)研究[4]指出，T22材料運(yùn)營(yíng)不低于50000h，且切動(dòng)次數(shù)最少為280 次時(shí)便產(chǎn)生了壓力焊縫。全面分析得知，在這一過(guò)程中壓力焊縫缺陷出現(xiàn)的幾率較低，所需條件十分嚴(yán)格。

1.5電阻焊缺陷

相關(guān)研究結(jié)果表明，異種金屬焊接涉及到的焊縫性能存在較大差異。受焊縫結(jié)構(gòu)復(fù)雜的影響，在應(yīng)變、材料特性及運(yùn)行工況等方面并不是完全固定的。針對(duì)鐵素體而言，極易出現(xiàn)缺陷的原因在于鐵素體鋼管和奧氏體鋼管在熱膨脹系數(shù)上的差異竟然高達(dá)25%—30%。然而這并不能完全證明有的焊接出現(xiàn)缺陷時(shí)間早或相似焊縫使用壽命長(zhǎng)。當(dāng)然，導(dǎo)致異種金屬焊接裂紋還存在碳元素的移動(dòng)和外加的負(fù)荷兩個(gè)因素。

1.5.1碳元素的移動(dòng)

碳元素移動(dòng)，指的是處在焊縫交接面中的鐵素體鋼碳元素，向異種焊接金屬進(jìn)行擴(kuò)散的過(guò)程。對(duì)于此過(guò)程而言，過(guò)熱器需要符合相應(yīng)的操作溫度，此點(diǎn)有利于對(duì)不銹鋼焊絲焊接過(guò)熱器的選擇，如果選擇運(yùn)用鎳基焊絲焊接的過(guò)熱器，那么通常在幾年之后才會(huì)產(chǎn)生碳元素移動(dòng)的狀況。

1.5.2外界負(fù)荷

外界負(fù)荷也可引起異種金屬焊接出現(xiàn)裂縫的情況，通過(guò)觀察出現(xiàn)缺陷的例子得知，裂縫分布范圍是彎管的四周，則是180° 圓弧之內(nèi)，這充分證實(shí)了是彎曲變形所造成的[5]。

2 異種金屬焊接裂紋應(yīng)對(duì)措施

通過(guò)以上分析，異種金屬焊接過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種裂縫，可從如下幾點(diǎn)進(jìn)行有效避免：（1）針對(duì)異種金屬焊接所出現(xiàn)的焊縫，可采取加厚與固定雙重保障措施，但是不得強(qiáng)力組配或敲打焊縫;（2）對(duì)兩種材質(zhì)的特點(diǎn)及性能進(jìn)行全面分析與了解，基于焊接屬性選取恰當(dāng)?shù)暮附庸に?。例如，不銹鋼與熱強(qiáng)鋼焊接時(shí)，應(yīng)對(duì)兩種不同材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行全面了解，對(duì)于散熱加快的一邊可適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)電弧停留時(shí)間;（3）在金屬焊接操作時(shí)，最好采用具有引弧裝備的設(shè)施，不僅可有效降低淬硬，還可避免夾鎢的出現(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)：大型鍋爐異種金屬的焊接存在各種問(wèn)題，我們應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況不斷創(chuàng)新技術(shù)，以此來(lái)廣泛推廣與運(yùn)用金屬焊接技術(shù)。同時(shí)，采取科學(xué)合理的異種金屬焊接方式方法，并在做好各項(xiàng)前期準(zhǔn)備及預(yù)防工作，有效預(yù)防焊接出現(xiàn)誤差的情況，而且還能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量。將來(lái)，隨著工業(yè)技術(shù)的日益成熟，異種金屬焊接所產(chǎn)生的問(wèn)題也會(huì)得以解決，在確保產(chǎn)品品質(zhì)的基礎(chǔ)上獲取最大化的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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