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T91）鋼，現(xiàn)在國外各種 300MWA1000MW 亞臨界及超臨界電力機(jī)組中正得到越來越多的應(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-1Mo、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、過熱器等承受高溫高壓（蒸汽溫度580650?C ,蒸汽壓力10MP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，為滿足我國不

2、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1.1 T91鋼的特點(diǎn)T91鋼屬于9Cr-1Mo-V-Cb鋼種.是在9Cr-1Mo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?C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，具化學(xué)成份見表 1.表I加】鋼材化學(xué)成分會(huì)母村CMukt.rMiChX11 v0/20 30*0.60。.50O.OQOo.oioSOO-帖rLB

3、0, IS- 0 JO0,06- 打附0,M-0網(wǎng)0 wT91制的班披性能如下：*N 415 MPfl.7 m 585,2M1.2 T91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 性的馬氏體組織，吾筵左年上冷、砥爸忱而（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)，焊工操作不當(dāng)，很

4、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0 76mm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小口徑鋼管浮接帶來狡大的年度.2試驗(yàn)用用不及焊耐2.1母村根據(jù)國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

5、T91鋼管進(jìn)行試驗(yàn)，見表2.表2銅管規(guī)格拓器件:彝管-序2 周熱器。爾鵬元，6表$耀廷優(yōu)學(xué)成份岬林壯號(hào)CMn%rSCrMoNiV!SbY口:“、也 JI0.410 0050.002丸的0,KC.750 220,0570.M 03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)接采用手工氧弧焊工藝（以下簡(jiǎn)稱：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，尺寸見圖1|巴I坪接坡口圖焊前坡口及周圍20mme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關(guān)的

6、、可控制焊接電流大小的手 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 充氮保護(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)部都采用充量保護(hù). 氮 氣純度為99.99%,充量保護(hù)流量控制在712L/min范雨內(nèi).3.5 預(yù)熱溫度態(tài)層間溫度的控制T91鋼材的淬硬性大大高于常用的銘鋁鋼，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以匕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

7、組織，以利下一道焊接時(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.我.們采層接觸式測(cè)溫計(jì)測(cè)量預(yù)熱溫度和層間溫度,決達(dá)到嚴(yán)珞迄制溫度的目的.3.6 焊接工藝順序及滲數(shù)(1)裝配點(diǎn)焊，位置在時(shí)鐘12點(diǎn)，長度約1015mm,焊接焊工操作(2)焊接時(shí)焊機(jī)采用直流正接及小的焊接線能量(單位長度上輸入的焊接熱量) 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， 順序見圖2|(4)焊接接頭作100%X寸統(tǒng)探偉：(5)焊后焊縫按右側(cè)曲線進(jìn)行熱處理，見圖

8、3.用3蝗工操作勖洋圖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)， 需氾才智控艇各種出素，并粉求注意運(yùn)用好單面焊雙面岐形操作技犬.(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.過大或過小間隙對(duì) 焊縫成形都不利.(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 蟄玲，以版:學(xué)雜質(zhì)聚集.(3)由于T91熔融金屬的流動(dòng)性差，且焊接位置為全位置(位置圖見圖 2),因此，焊 工需嚴(yán)格按下述要求操作，通過調(diào)整焊接參數(shù)，運(yùn)用好單

9、面焊雙面成形操作技術(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)過渡區(qū)位置，處于仰位向立位過渡區(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ASM麻準(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)微裂紋及過燒.衰3 T9I飄熄樓樓現(xiàn)機(jī)械性相母村牌號(hào)典附行萼，A -IMF面4 4 61脅m小霓J M 3工令搟： x 4675 678合楮仔格19105(1 R - 2/662 679合梯合格5結(jié)論 (1)焊接T91小口徑鋼管，選用ER90S-B鯽絲是匹配的.(2)采用合適的焊接工藝(包括充氬保護(hù)、預(yù)熱溫度、層間