小口徑鋼管的焊接工藝及操作技術(shù)

1、小口徑鋼管的焊接工藝及操作技術(shù) 改進(jìn)型的9Cr-1Mo鋼即SA213T91 （以下簡(jiǎn)稱(chēng)T91 ）鋼，現(xiàn)在國(guó)外各種300MWA1000MW亞臨界及超臨界電力機(jī)組中正得到越來(lái)越多的應(yīng)用.T91鋼是一種改進(jìn)型馬氏體耐熱鋼，該材料具有良好的高溫?zé)釓?qiáng)性和抗氧化性能，與其他合金耐熱鋼（如 2.25Cr-1 Mo、鋼102等） 相比，在同樣的溫度、壓力條件下，鋼管壁厚可大大降低，材料可大大節(jié)省.T91小口徑鋼管主要應(yīng)用于各種大型電站鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)鍋爐的再熱器、過(guò)熱器等承受高溫高壓（蒸汽溫度580650?E，蒸汽壓力10MPa以上）的電力機(jī)組部件，由于T91合金元素含量很高，導(dǎo)致該材料 可焊性很差，為滿足我國(guó)

2、不斷增加的對(duì)提高電站效率和環(huán)境保護(hù)的需求，為適應(yīng)我國(guó)電力工業(yè)向大電站、大機(jī)組發(fā)展的趨勢(shì)，我們對(duì)T91小口徑鋼管的焊接進(jìn)行了先期的探索和試驗(yàn)， 并形成了一套完整的焊接工藝及操作技術(shù)規(guī)范1焊接性分析1.1T91鋼的特點(diǎn)T91鋼屬于9Cr-1 Mo-V-Cb鋼種是在9Cr-1 Mo的基礎(chǔ)上添加V、Cb等碳化物元素，并 采用真 空脫氧，爐外精煉，在10401060?C正火空冷+760780?E回火后得到單相馬氏體組織該鋼材具 有良好的高溫?zé)釓?qiáng)性和抗氧化性能，其化學(xué)成份見(jiàn)表1.議！ IW鋸材化學(xué)成分寰辭材 ；M.牌號(hào)St.rMXAJ忙0琳0 30-0恥SODIL850 IS- 0,06u ,a.u)-0

3、 0200.010omCM20.605G 25 G JU0 (WT91謝的血械性腿如下：g鼻415 MPa.7 n 5X5衣20%1.2T91鋼的焊接特點(diǎn)分析T91鋼合金元素含量很高，折算成碳的相當(dāng)含量高，其金相組織為典型的馬氏體組織，可焊性 差，具體表現(xiàn)為：（1 ） T91含有Cr、Mo V、Cb等強(qiáng)碳化物元素，焊接時(shí)焊縫從高溫冷卻時(shí)易產(chǎn)生淬硬性的馬 氏體組疑，普斃左艱丈冷、窪裂便皐；（2 ） T91含有很多的合金元素，其熔融金屬的流動(dòng)性差，焊接時(shí)還產(chǎn)生較多的熔渣；（3）由于馬氏體鋼導(dǎo)熱性差，焊接應(yīng)力不能得到充分釋放，焊后焊縫的殘余應(yīng)力很大因此， T91鋼焊接時(shí)，如焊接工藝選擇不當(dāng)，焊工操作

4、不當(dāng)，很容易產(chǎn)生焊接冷、熱裂紋、夾渣等缺陷為了 得到優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，有必要從焊接工藝及參數(shù)、焊工操作技術(shù)等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制1.3T91小口徑鋼焊接的特點(diǎn)T91小口徑鋼管（即管子外徑w76mm焊接時(shí)，由于其外徑很小，曲率很大，須采用 單面焊雙 面成形技術(shù)（焊工在正面焊接時(shí)，焊成的焊縫需同時(shí)在正、反兩面形成良好的形 狀）同時(shí)，由于一 般小口徑鋼管焊接時(shí)，其焊接位置為全位置，即在一個(gè)圓周范圍內(nèi)涵蓋仰、立、平焊三個(gè)位置，對(duì)焊工 的操作技術(shù)要求很高由于T91熔融金屬的流動(dòng)性差，給T91小住銅淨(jìng)疙孩帯耒進(jìn)丈的程裝+2試臉用母筱及焊對(duì)2.1母材根據(jù)國(guó)外合作商的最新投標(biāo)電力機(jī)組的情報(bào)，我們對(duì)下述多種管子規(guī)格T

5、91鋼管進(jìn)行試驗(yàn)，見(jiàn)表2.袁2 mt鋼管規(guī)格部件名賽第管珈格2W 熱 3S菊1 XX4表$澤藝化學(xué)成份【）CMnSirSCiMoSiV!Sbt：0,U 0.490.410.005 0.0028旳0.99C.750.220,0570.04003焊接工藝3.1焊接方法該批小口徑鋼管由于管子口徑小、壁厚薄，對(duì)接采用手工氮弧焊工藝（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：TIG），焊2 層，打底層采用單面焊雙面成形技術(shù).3.2焊接坡口焊接坡口采用V型坡口，尺寸見(jiàn)圖11口圖焊前坡口及周?chē)?0mn范圍內(nèi)清除水、油、銹等污物，并露出金屬光澤，以嚴(yán)格控制擴(kuò)散氫的含量3.3焊機(jī)的選擇為了保證焊縫的質(zhì)量，我們選擇了焊槍上帶有手控開(kāi)尖的、可控制

6、焊接電流大小的手工鴇極氮弧 焊焊機(jī)，以便焊工焊接時(shí)，可根據(jù)焊接熔池的情況隨時(shí)調(diào)節(jié)焊接電流大小.3.4充氫保護(hù)為防止T91焊接時(shí)焊縫根部的氧化，TIG打底及蓋面焊時(shí)管子內(nèi)部都采用充氨保護(hù).氮 氣純度 為99.99%,充氮保護(hù)流量控制在712L/min范訓(xùn)I3.5預(yù)熱溫度弼層間溫度的控制T91鋼材的淬硬性大大高于常用的錚鉗鋼，因此，該鋼材焊接時(shí)，一方面必須嚴(yán)格控制擴(kuò)散氫的 含量，另一方面，需減緩焊接時(shí)焊縫的冷卻速度，而焊前預(yù)熱是控制擴(kuò)散氫含量及減緩焊接時(shí)焊縫的冷 卻速度的最有效的措施，對(duì)T91小口徑鋼管焊接，焊前預(yù)熱控制在150C以上.為了充分保證下一道焊接前，上一道焊縫已轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，以利下

7、一道焊接時(shí)，能對(duì)上一道 焊縫進(jìn)行部分回火，達(dá)到改善馬氏體組織的焊縫的性能，因此，我們嚴(yán)格限制層間溫度在260 C以下.茨/們采用接詁式測(cè)溫計(jì)熱溫度和底i可溫度，次達(dá)到嚴(yán)珞控制溫度的目的.3.6焊接工藝順序及參數(shù)(1) 裝配點(diǎn)焊'位置在時(shí)鐘12點(diǎn)，長(zhǎng)度約1015mm(2) 焊接時(shí)焊機(jī)采用直流正接及小的焊接線能量(單位長(zhǎng)度上輸入的焊接熱量)，焊接電流為100115A電壓為1012V,焊接速度為812cm/min；(3) 焊接位置為全位置，從時(shí)鐘6點(diǎn)仰位位置起弧，并從兩側(cè)向上爬坡施焊，焊工操作順序見(jiàn)圖 2|(4) 焊接接頭作100%X寸幾探俗；(5) 焊后焊縫按右側(cè)曲線進(jìn)行熱處理，見(jiàn)圖3.圖

8、2規(guī)工操作獗冷馬3.7操作技術(shù)T91小口徑鋼管焊接時(shí)，由于其外徑很小，曲率大，焊縫須單面焊雙面成形，同時(shí)，由于T91 熔融金屬的流動(dòng)性差，而焊接位置為全位置，導(dǎo)致成形更難因此，焊工操作時(shí)，需嚴(yán)格挖制各種S 素，并特另注意運(yùn)用好卑面焊雙面成形操作技天.(1) 焊工施焊前，必須嚴(yán)格按上述3.2節(jié)的要求控制焊接坡口間隙過(guò)大或過(guò)小間隙對(duì) 焊縫成療都 不利+(2) 由于T91含有很多的合金元素，焊接時(shí)產(chǎn)生較多的熔渣，每次熄弧后，必須打磨熄船處，以 減夕雜質(zhì)聚賓*(3) 由于T91熔融金屬的流動(dòng)性差，且焊接位置為全位置(位置圖見(jiàn)圖2),因此、焊工需嚴(yán)格按下述要求操作，通過(guò)調(diào)整焊接參數(shù)，運(yùn)用好單面焊雙面成形

9、操作技術(shù)，使焊縫得到良好成形：在時(shí)鐘6點(diǎn)位置，焊縫處于仰位，熔滴下掛，操作不當(dāng)時(shí)，內(nèi)側(cè)焊縫極易產(chǎn)生內(nèi)凹 因此焊工操作時(shí)，應(yīng)采用電流上限，利用電弧的吹力托住熔滴進(jìn)行焊縫成形，避免焊縫產(chǎn)生內(nèi)凹；從 時(shí)鐘6點(diǎn)向時(shí)鐘9點(diǎn)過(guò)渡區(qū)位置，處于仰位向立位過(guò)渡區(qū)，熔滴下掛，操作不當(dāng)時(shí)，內(nèi)側(cè)焊縫易產(chǎn)生 內(nèi)凹因此焊工操作時(shí)，應(yīng)采用電流上限，施焊中充分利用維弧電流調(diào)節(jié)焊接熔池形狀，利用電弧的吹 力托住熔滴進(jìn)行焊縫成形，避免焊縫產(chǎn)生內(nèi)凹；在時(shí)鐘12點(diǎn)及附近位置，焊縫處于平位，熔滴下 掛，內(nèi)側(cè)焊縫極易下掛并產(chǎn)生焊瘤；因此 焊工操作時(shí)，應(yīng)采用電流下限，施焊中充分利用維弧電流調(diào)節(jié) 焊接熔池形狀，利用熔滴重力進(jìn)行焊縫成形，避免焊縫內(nèi)側(cè)產(chǎn)生焊瘤.4試驗(yàn)結(jié)果所有焊縫成形良好，焊縫呈亮黃色；所有焊縫經(jīng)100%X寸線探傷，按美國(guó)ASMES準(zhǔn)全部合格；焊接接頭機(jī)械性能，如表3;焊縫組織為回火馬氏體，未發(fā)現(xiàn)微裂紋及過(guò)燒.衰J T9I豹熄擺擺*帆標(biāo)性陀惟材輝號(hào)宵彎.Ill面粵4 £180mA2.2 x 4675 678合格191(MO R 2 丄662 679合祈合格5結(jié)論(1 )焊接T91小口徑鋼管，選用ER90S-B9旱絲是匹配的.(2 )采用合適的焊接工藝(包括充氮保護(hù)、預(yù)熱溫度、層間溫度