Φ54×10規(guī)格不同材質(zhì)管焊接與熱處理工藝措施(20140726173229081)

1、規(guī)格為54×10不同材質(zhì)管焊接與熱處理工藝措施本工藝主要介紹規(guī)格為54×10、材質(zhì)分別為12Cr1MoV、SA213-TP347H、TP304H、SA-213T91、SA213-TP347H/SA213-T91、SA213-TP347H/12Cr1MoV 及SA213-T91/12Cr1MoV的管焊接與熱處理工藝。一、各類鋼材簡單介紹1.1 12Cr1MoV屬珠光體耐熱鋼，該類鋼是在鉻鉬鋼的基礎上加入0.2%釩的低合金鋼，其組織為鐵素體加珠光體，在正火處理時冷卻速度較快，在火電廠熱力管道中廣泛使用。在DL/T869-2012中規(guī)定54×10的該類鋼焊后需做熱處理。

2、12Cr1MoV鋼常溫機械性能為：屈服強度為225MPa、抗拉強度為441 MPa、延伸率19%；高溫設計許用應力：550為60MPa、600為40MPa、62028MPa(標準號GB5310)。化學成分見下表。12Cr1MoV化學成分（%）CMnSiCrMo V0.080.150.400.700.170.370.901.200.250.350.150.301.2 SA213-TP347H是美國新研制的鋼種，具有較好的的整體抗腐蝕性，同時具有較高的蠕變斷裂強度。該類主要應用在超臨界超超臨界鍋爐的末級再熱器及末級過熱器管上。SA213-TP347H是奧氏體不銹鋼，屬于18-8型鉻鎳奧氏體不銹鋼，

3、SA213-TP347H鋼常溫機械性能為：屈服強度為205MPa、抗拉強度為515 MPa、延伸率35%；高溫設計許用應力：550為90MPa、600為82MPa、62062MPa(標準號ASTM SA 213)?；瘜W成分見下表。SA213-TP347H化學成分（%）CMnSiCrNiNbSP0.04-0.102.00.7517.0-20.09.0-13.00.06-0.100.030.041.3 TP304鋼是18-8奧氏體不銹鋼,其奧氏體結構使其具有它良好的冷熱加工性能、耐腐蝕性、低溫性能、無磁性,及焊接性,但在焊接過程中由于熱輸入不斷增加,奧氏體晶粒易于粗大,熱影響區(qū)敏化溫度范圍變寬,從

4、而導致焊接接頭耐腐蝕性能降低,焊接接頭容易產(chǎn)生熱裂紋。TP304鋼常溫機械性能為：屈服強度為205MPa、抗拉強度為515 MPa、延伸率35%硬度192HBmax；高溫設計許用應力：550為82MPa、600為65MPa、62052MPa(標準號ASTM SA 213)?；瘜W成分見下表。TP304H化學成分（%）CMnSiCrNi0.082.000.7518.0020.008.0011.001.4 T91鋼是1974年美國能源部委托橡樹嶺國家實驗室（ORNL）與燃燒工程公司（CE）聯(lián)合在9Cr鋼的基礎上研制改進形成（改良型）的9Cr-1Mo鋼，并在590下進行10萬h蠕變斷裂強度試驗，其強度

5、可達到100MPa。1984年美國ASME將T91納入了標準，表示為SA213-T91。20世紀90年代，T91在世界范圍內(nèi)獲得了廣泛使用。T91鋼鋼常溫機械性能為：屈服強度為415MPa、抗拉強度為585MPa、延伸率20%硬度250HBmax；高溫設計許用應力：550為94MPa、600為66MPa、62045MPa(標準號ASTM SA 213)?；瘜W成分見下表。T91化學成分（%）CMnSiCrMoVNiTi0.080.120.300.600.200.508.009.500.851.050.180.250.4N0.030.071.5 SA213-TP347H/SA213-T91鋼焊接屬

6、于B類鋼與C類鋼的異種鋼焊接，焊接與熱處理時應選用使兩者的工藝性能盡可能發(fā)揮到最好狀態(tài)的工藝參數(shù)。具體焊接及熱處理將在下文中介紹。二、各類鋼材焊接與熱處理工藝2.1 54×10材質(zhì)為12Cr1MoV相關工藝：2.1.154×10材質(zhì)為12Cr1MoV焊接工藝要求：2.1.1.1焊接材料選用：12Cr1MoV鋼的氬弧焊采用TiG-R31焊絲，手工電弧焊采用R317堿性低氫型焊條，填充焊接時可采用直流反接、短弧操作。2.1.1.2焊件表面清理：焊接前應將管段坡口焊件上的油污、鐵銹和水分等雜志清理干凈，直至露出金屬關澤。2.1.1.3預熱：12Cr1MoV耐熱鋼焊接前一般預熱溫度

7、為200300。2.1.1.4焊接層間溫度：12Cr1MoV耐熱鋼焊接的層間溫度控制在200300之間。2.1.1.554×10材質(zhì)為12Cr1MoV焊接相關工藝參數(shù)：焊接接頭：對接，V型坡口。焊接方法GTAW+SMAW，坡口角度為30°35°，鈍邊厚度為1mm2mm，對口間隙為2mm2.5mm。焊條牌號為R317、規(guī)格為2.5、焊絲牌號為TiG-R31、規(guī)格為2.5。保護氣體類型：氬氣、保護氣體純度99.95%、氣體流量910L/min。鎢極采用鈰鎢極、規(guī)格選用2.4、伸出長度為810mm。焊接工藝參數(shù)焊層-道號焊接方法焊接材料焊接電流（A）電弧電壓（V）焊接速

8、度（cm/min）型號規(guī)格極性電流范圍1GTAWTiG-R312.5直流正接125-13511-125.0-6.02-12SMAWR3172.5直流反接9022-2318.03-13SMAWR3172.5直流反接90-10025-2619-214-13SMAWR3172.5直流反接90-10025-2620-22施焊技術措施：a、 點固焊時，點固點數(shù)不得少于3點，電焊點均勻分布在焊縫上。焊口制備及組對符合規(guī)程、規(guī)范是焊接質(zhì)量保證的前提條件。b、 焊接過程中采用短弧焊接，單層多道焊，直線型運條。單層焊厚度焊條直徑加2mm，略擺動，擺動寬度5倍焊條直徑。c、 多層焊道的接頭應錯開。d、 收弧時填滿

9、弧坑。e、 保證層間溫度在200300之間，超過300應停止焊接。f、 每層焊道焊縫焊接完畢后，應用鋼絲刷或砂輪機將焊渣、飛濺等雜物清理干凈。2.1.2 54×10材質(zhì)為12Cr1MoV熱處理工藝要求：2.1.2.1相關工藝要求見下表：12Cr1MoV熱處理工藝規(guī)格54×10材質(zhì)12Cr1MoV預熱加熱方法遠紅外電加熱升溫速度預熱溫度200-300層間溫度測溫方法手提式測溫槍加熱措施氧乙炔焰保溫措施針織保溫毯后熱加熱溫度恒溫時間-其他要求焊后熱處理升溫速度300/h降溫速度300/h加熱方法遠紅外電加熱加熱寬度250保溫層寬度600恒溫溫度720-750恒溫時間0.5h熱電

10、偶型號DJK-40數(shù)量1支工藝曲線圖： 注意事項：1、作業(yè)范圍內(nèi)設警示牌2、溫度降至300可不控制溫度（） 720750 0.5h t（h）2.2 54×10材質(zhì)為SA213-TP347H相關工藝：2.2.1焊接方法與設備：焊接方法為手工氬弧焊，直流正接。焊絲牌號為ER347，規(guī)格為2.5。氬氣純度99.95%。焊接設備選用奧太逆變焊機ZX7-400STG。2.2.2 坡口質(zhì)量要求：坡口角度。坡口的形式為單V形，坡口角度為30°35°，鈍邊厚度為1mm2mm，對口間隙為2mm2.5mm。坡口清理。在組對前應將母材內(nèi)外壁沒側15-20mm范圍內(nèi)的油污、水、銹等清理干

11、凈，直至發(fā)出金屬光澤。焊前及焊接過程中，坡口處母材應無裂紋、重皮、坡口損壞及毛刺等缺陷。充氬保護：充氬保護的質(zhì)量直接影響焊接質(zhì)量，對過燒缺陷消除起關鍵性作用。充氬保護以坡口軸中心為基礎，沒側各100-150mm，兩端塞可溶紙（一定要保證距離，距離太近氬氣不能充分保護焊縫，距離太遠內(nèi)部空氣不能被氬氣充分置換）。對口后在焊口間隙塞保溫，棉條或用耐高溫膠帶粘牢固，做成密封氣室，保證焊口無縫隙，在管排對面撕開一小口，把自制的小口徑銅管塞進焊口中間，管排正面也開口，保證氣室內(nèi)的空氣被充分置換。開式充氬余額3-5min后，進行氬弧打底焊接，可以最大限度避免根部氧化缺陷產(chǎn)生。合理選擇焊接電流:對于該類不銹鋼

12、的焊接,焊接電流控制的范圍偏小的焊口,打底電流為90-100A,蓋面的電流為85-95A,這樣有利于層間溫度的控制,減少根部合金元素燒損的可能性。層間溫度控制：在小徑管焊接過程中，因熱量不易散失，焊口溫度容易升高，使接頭金屬晶粒長大，甚至出現(xiàn)過燒，因此層間溫度應控制在100-200范圍內(nèi)。采用多層焊接，根部焊縫不宜太厚，也不宜焊太薄。根部焊層太薄，在焊接第二層時，尤其在背面不充氬保護時，容易把根部重新熔化，造成根部燒焦或電流偏大從而造成第一層熔化燒穿；焊層厚度宜控制在2.5-3mm范圍內(nèi)，以減少焊縫的熱輸入量，降低熔池溫度，防止焊接裂紋、焊接接頭腐蝕和焊縫脆化等焊接缺陷產(chǎn)生。SA213-TP3

13、47H管相關焊接工藝參數(shù)：a、 焊接接頭：對接，坡口V行坡口，焊接方法：GTAW。b、 母材：SA213-TP347H；分類號：C類與C類相焊接；管子規(guī)格：54×10。c、 焊絲牌號ER347、規(guī)格2.5。d、 保護氣體類型為氬氣，純度為99.95%，流量為10-12L/min，有背部保護氣體，開始時氣體流量為10-15L/min，焊接時5-8L/min。e、 鎢極采用鈰鎢極，規(guī)格為2.5，伸出長度為8-10mm。f、 焊接工藝參數(shù)見下表：焊層-道號焊接方法焊接材料焊接電流（A）電弧電壓（V）焊接速度（cm/min）型號規(guī)格極性電流范圍1GTAWER3472.5直流正接95-1001

14、1-142.8-3.22-12GTAWER3472.5直流正接90-9511-124.3-5.03-13GTAWER3472.5直流正接90-9511-124.3-5.04-13GTAWER3472.5直流正接90-9511-124.3-5.52.3 54×10材質(zhì)為SA213-TP304H相關工藝：2.3.1焊接方法和材料焊接方法采用手工鎢極氬弧焊（GTAW），直流正接。焊絲牌號為H0Cr19Ni9Nb，規(guī)格為2.5。2.3.2焊接坡口坡口形式為單V形，坡口角度為40°-45°，鈍邊為0.5-1mm，間隙為2-3mm。焊接時為保證坡口兩側熔合良好，坡口一般比鐵素

15、體大。間隙太小容易造成未焊透，間隙過大填充金屬量太大，焊接速度較慢，熱輸入量增加，會造成合金元素燒損。坡口清理。管口在組對前應將母材內(nèi)外壁沒測10-15mm范圍內(nèi)的水、漆、銹等清理干凈，直至發(fā)出金屬關澤。焊工在焊接前要對焊口進行檢查。點固焊時,每段長度為10mm，采用背面充氬保護工藝，以避免焊縫根部氧化。2.3.3充氬保護對口前在焊口兩側管子內(nèi)塞入可溶紙或其他可溶性材料，其程度達到緊密，塞入深度為150-200mm。插入氬氣（膠管接上扁管），其厚度為2.5-3mm，并采用高溫鋁箔紙或高溫膠帶紙粘牢固形成封閉氣室。保護氣體流量在9-10L/min。2.3.4 54×10、SA213-T

16、P304H焊接工藝參數(shù)焊接接頭：對接；V形坡口；焊接方法：GTAW。母材：TP304H、分類號C類與C類相焊接；管子規(guī)格：54×10。焊絲牌號：H0Cr19Ni9Nb，規(guī)格為2.5。保護氣體類型：氬氣，純度為99.95%，流量為10-12L/min，有背部保護氣體，開始時氣體流量為10-15L/min，焊接時5-8L/min。鎢極采用鈰鎢極，規(guī)格為2.5，伸出長度為8-10mm。焊接工藝參數(shù)見下表：焊層-道號焊接方法焊接材料焊接電流（A）電弧電壓（V）焊接速度（cm/min）型號規(guī)格極性電流范圍1GTAWH0Cr19Ni9Nb2.5直流正接95-10011-122.8-3.22-12

17、GTAWH0Cr19Ni9Nb2.5直流正接95-11010-143.0-3.53-13GTAWH0Cr19Ni9Nb2.5直流正接95-11010-143.0-3.54-13GTAWH0Cr19Ni9Nb2.5直流正接95-11010-143.0-3.52.4 54×10材質(zhì)為SA-213T91相關工藝：2.4.154×10材質(zhì)為SA-213T91焊接工藝要求：2.4.1.1焊前準備坡口加工。坡口角度為單V形，坡口角度為30°-35°，鈍邊厚度為2mm3mm，對口間隙為0.5mm2mm。焊前清理。采用磨光機對坡口內(nèi)外壁15-20mm范圍內(nèi)進行打磨清理。

18、焊口點固焊a、 裝配式，將管道墊置牢固，不得在管道上焊接臨時支撐物。b、 管道對口不得超過1.0mm，間隙為0.5mm2mm，鈍邊厚度為2mm3mm。c、 點固焊及正常施焊過程中，不得在管子表面引弧或?qū)嶒炿娏鳌?.4.1.2充氬保護。為防止SA-213T91鋼焊縫根部氧化，GTAW打底及SMAW焊接填充第一道焊縫時，應在管內(nèi)側充氬氣，保護背面金屬，防止其過度氧化。充氬保護范圍以坡口軸中心為基礎，沒測各200-300mm貼兩層以上可溶紙或可燃紙，以耐高溫膠帶粘牢固，做成密封氣室。采用充氣彎管從坡口間隙充氬，流量應控制在20-30L/min，以保證充氬量的充足和純度。2.4.1.3焊接工藝預熱。S

19、A-213T91屬于空冷馬氏體組織，在組織上有冷裂紋敏感性。鋼材、焊材及手工焊接過程等原因，可導致在馬氏體轉(zhuǎn)變中，氫以過飽和狀態(tài)殘留于焊縫中，使區(qū)域脆化。焊接后的相變，加T91鋼管壁厚本身造成的結構拘束應力及焊接殘余應力，使焊接接頭處的組織應力增大?；谝陨仙衫淞鸭y的因素存在，焊接前必須采取預熱措施，減少溫度梯度，防止冷裂紋產(chǎn)生。根據(jù)T91鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度特點，預熱溫度確定在200-250。為便于手工鎢極氬弧焊操作，打底焊是的預熱溫度應控制在100-150，打底焊完后再升至200-300進行填充焊接。T91鋼的預熱和層間溫度取值不能過高，過高的預熱和層間溫度不僅對防止裂紋產(chǎn)生沒有幫助，相反

20、預熱溫度金屬的韌性度。因此，在控制預熱溫度和層間溫度時應注意溫度測量的準確性。工藝參數(shù)a、 焊接接頭：對接；V形坡口；焊接方法：GTAW+SMAW。b、 母材：SA-213T91、分類號：B類與B類相焊接、管子規(guī)格54×10。c、 焊絲牌號：ER90S-B9、規(guī)格為2.5；焊條牌號：E9015-B9、規(guī)格為2.5。d、 保護氣體類型：氬氣，純度為99.95%，流量為10-12L/min，有背部保護氣體，開始時氣體流量為10-15L/min，焊接時5-8L/min。e、 鎢極采用鈰鎢極，規(guī)格為2.5，伸出長度為8-10mm。f、 焊接工藝參數(shù)見下表：焊層-道號焊接方法焊接材料焊接電流（

21、A）電弧電壓（V）焊接速度（cm/min）型號規(guī)格極性電流范圍1GTAWER90S-B92.5直流正接90-11012-146-92-12SMAWE9015-B92.5直流反接80-11023-276-123-13SMAWE9015-B92.5直流反接80-11023-276-124-13SMAWE9015-B92.5直流反接80-11023-276-122.4.254×10材質(zhì)為SA-213T91熱處理工藝要求： 2.1.2.1相關工藝要求見下表：SA-213T91熱處理工藝規(guī) 格54×10材 質(zhì)SA-213T91預 熱加熱方法遠紅外電加熱升溫速度 /h預熱溫度預熱：20

22、0-250層間溫度 測溫方法記錄儀測溫加熱措施電加熱保溫措施針織保溫毯后 熱加熱溫度 恒溫時間 h其他要求焊后熱處理加熱方法遠紅外電加熱升溫速度150/h降溫速度150/h 加熱寬度250mm保溫層寬度600mm恒溫溫度750-770恒溫時間1h熱電偶型號DJK-40數(shù) 量1支工藝曲線圖：溫度（） 750770 1h t（h） 注意事項：1、作業(yè)范圍內(nèi)設警示牌2、溫度降至300可不控制2.5 SA213-TP347H / SA213-T91相關工藝要求：2.5.1 焊接接頭：對接，V形坡口；焊接方法：GTAW。2.5.2母材：SA213-TP347H / SA213-T91、分類號：B類與C類

23、相焊接、管子規(guī)格54×10。2.5.3焊絲牌號：NiCrFe-3、規(guī)格為2.5。2.5.4保護氣體類型：氬氣，純度為99.95%，流量為10-12L/min，有背部保護氣體，開始時氣體流量為10-15L/min，焊接時5-8L/min。2.5.5鎢極采用鈰鎢極，規(guī)格為2.5，伸出長度為8-10mm。2.5.6焊接工藝參數(shù)見下表：焊層-道號焊接方法焊接材料焊接電流（A）電弧電壓（V）焊接速度（cm/min）型號規(guī)格極性電流范圍1GTAWNiCrFe-32.5直流正接80-1209-126-92-12GTAWNiCrFe-32.5直流正接110-15020-316-123-13GTAWN

24、iCrFe-32.5直流正接110-15020-316-124-13GTAWNiCrFe-32.5直流正接110-15020-316-122.5.7 SA213-TP347H/SA213-T91熱處理相關工藝要求：SA213-TP347H/SA213-T91熱處理工藝規(guī) 格54×10材 質(zhì)SA213-TP347H / SA213-T91預 熱加熱方法遠紅外電加熱升溫速度 /h預熱溫度預熱：200-250層間溫度 測溫方法記錄儀測溫加熱措施電加熱保溫措施針織保溫毯后 熱加熱溫度 恒溫時間 h其他要求焊后熱處理加熱方法遠紅外電加熱升溫速度150/h降溫速度150/h 加熱寬度250mm保

25、溫層寬度600mm恒溫溫度750-770恒溫時間1h熱電偶型號DJK-40數(shù) 量1支工藝曲線圖：溫度（） 750770 1h 0t（h） 注意事項：1、作業(yè)范圍內(nèi)設警示牌2、溫度降至300可不控制2.6 SA213-TP347H/12Cr1MoV相關工藝要求：2.6.1焊接接頭：對接，V形坡口；焊接方法：GTAW+SMAW。2.6.2母材：12Cr1MoV/SA213-TP347H、分類號：B類與C類相焊接、管子規(guī)格54×10。2.6.3焊絲牌號：H1Cr25Ni13、規(guī)格為2.5；焊條牌號：A302、規(guī)格為2.5。2.6.4保護氣體類型：氬氣，純度為99.95%，流量為10-12L

26、/min，有背部保護氣體，開始時氣體流量為10-15L/min，焊接時5-8L/min。2.6.5鎢極采用鈰鎢極，規(guī)格為2.5，伸出長度為8-10mm。2.6.6焊接工藝參數(shù)見下表：焊層-道號焊接方法焊接材料焊接電流（A）電弧電壓（V）焊接速度（cm/min）型號規(guī)格極性電流范圍1GTAWNiCrFe-32.5直流正接90-11013-159-112-12SMAWNiCrFe-32.5直流反接50-8028-336-83-13SMAWNiCrFe-32.5直流反接50-8028-336-84-13SMAWNiCrFe-32.5直流反接50-8028-336-82.7 SA213-T91 /12Cr1MoV相關工藝要求：2.7.1焊接接頭：對接，V形坡口；焊接方法：GTAW。