電站鍋爐用SA-213T23耐熱鋼管焊接質量控制技術要點

王敬東（浙江省特種設備檢驗研究院,杭州　310020）

電站鍋爐用SA-213T23耐熱鋼管焊接質量控制技術要點

王敬東
（浙江省特種設備檢驗研究院,杭州310020）

摘要：電站鍋爐用的SA-213T23鋼在焊接后，可不進行焊后熱處理，只需采用焊后緩冷即可達到符合安全的組織性能，這樣可減少施工工作量。但是，該材質鋼管與SA-213T91鋼的異種鋼焊接對接接頭，在鍋爐運行一段時間后，易產生裂紋。本文將對這些情況進行深入的分析，探尋其發生的原因。

關鍵詞：SA-213T23耐熱鋼管；焊接質量；控制要求

0　引言

T23鋼管壁厚小于8mm的一般不進行熱處理，而大于8mm以上的，還是要進行熱處理的。

1　SA-213T23管材焊后熱處理工藝

1.1母材及焊接材料

SA-213T23的母材料是T23鋼，其是T22的改進版，碳和Mo含量比T22低一些，W、V、Nb、B等含量有所增加，每種元素的增減都是為了選擇性地，改善母材料的性能。同時，加入管材的焊后熱處理工藝可以有效地增加T23鋼的強度和應力大小。碳是一種柔性原料，其降低正是為了增加T23鋼的強度，以及降低T23鋼焊接時的溫度。W、V、Nb、B的增加是為了改變T23鋼的應力，雖然量不大，但是應力提升效果明顯。

1.2焊接工藝方案

T23鋼的焊接工藝相比較T22做了相當大的改進，最主要的就是T23采用了最新的手工氬弧焊或熱絲TIG焊。在正式進行焊接前，需要做好充足的準備工作。進行T23鋼的焊接時，首先需要讓焊接管成V形的口，坡口的角度一般在60°左右，焊接管的長度大約50mm，直徑大約8mm，并且管子的內壁都必須清理干凈。焊接時的溫度需要保持在300°左右，焊接管對接口需要保持大約2～3mm的寬度。

在焊接后的熱處理中，需要準確地把握熱處理的溫度，通常熱處理的進爐溫度在400°左右（安裝等現場施工焊接后應立即進行局部熱處理），出爐的溫度需要保持不變（施工現場焊后熱處理在降溫過程中要控溫，要等到溫度降至300℃以下方可不必控制溫度——空冷），才能保證熱處理的質量。同時在爐中處理的時候，溫度的上升速度不能太快，需要小于220°/h，降溫速度也需要保持在270°/h以下。熱處理的時間根據實際情況會有所不同，在30～120分鐘之間，在這個過程中爐中的溫度應保持不變。

1.3使用2CrWV焊絲的接頭性能

前文提到T23鋼采用手工氬弧焊工藝處理，按照要求，手工氬弧焊需要專門采用2CrWV焊絲，且該種焊絲在熱處理的時候需要特別注意一些參數。一般抗拉強度需要保持在570～620Rm/Mpa之間，斷裂的位置設置在焊口處，焊絲長度在7.9～8.3mm之間，焊絲的直徑在12.6～12.8mm之間，焊絲的極限荷載大約控制在60F/kN左右，面彎需要控制在D=3a/180°左右，背彎和面彎需要保持一樣。實際焊接過程中，科學地設定接頭的各項性能和參數，可以有效地避免焊接時出現裂紋，確保母材和焊縫都不會出現缺陷，從而有效的增加焊縫的硬度。

1.4使用UnionIP23焊絲的接頭性能

新型焊接工藝中有時會采用UnionIP23焊絲，相比手工氬弧焊，UnionIP23焊絲的抗拉強度要更高，在600～650Rm/Mpa之間，斷裂的位置不變，設置在焊口處，焊絲長度會增加，在7.9～8.8mm之間，焊絲的直徑會變小，在12.1～12.4mm之間，焊絲的極限荷載也大約控制在60F/kN左右，面彎和背彎保持不變，需要控制在D=3a/180°左右。

2　SA-213T23異種鋼焊接工藝

2.1T23鋼的焊接性分析

經過科學計算，SA-213T23異種鋼焊接時的CEN大約為1.3%，因此我們認為SA-213T23異種鋼焊接具備空淬傾向，相比較SA-213T23管材在焊接時更容易出現裂紋。為了避免裂紋的出現，我們在焊接時就必須采用預熱處理，并且預熱處理的溫度大約在70°～160°之間。此外，T23鋼焊接性能保持的關鍵在于控制焊接區的組織轉變進程，在焊接進程中溫度需要嚴格保持在300°左右，并且焊接完成溫度降低之后需要立即進行熱處理。

2.2T23異種鋼焊接時應注意的問題

T23異種鋼焊接時需要注意很多問題。首先，T23異種鋼焊接采用的是T91鋼，這種鋼材具有更強的耐熱性能，所以焊絲母材的選取需要用不含W的B類異種鋼。

其次焊接的時候根層焊縫需要防止一些金屬的氧化。在高溫環境中，焊絲中含有的Cr，Mo，V等金屬會與氧氣發生化學反應，產生相應的金屬氧化物，這些金屬氧化物會大大地降低焊接的性能。因此在高溫焊接的時候需要采取充氬操作，保證焊接過程在無氧環境中進行。

最后，T23異種鋼焊接時需要對焊接處的金屬進行稀釋處理，因為焊接材料對含有Cr，Mo，V等稀有金屬量的要求非?？量?，需要保證在嚴格的范圍內。焊接處由于焊絲和母材的融合，Cr，Mo，V等稀有金屬的含量會成倍增加，從而降低材料的性能，所以在焊接之后需要對焊接處的一些稀有金屬進行稀釋處理，以保證材料的優異性能。

3　總結

電站鍋爐用的SA-213T23鋼在熱處理的過程中，受母材及焊接材料的影響，會采用特殊的焊接工藝方案，一般會使用2CrWV焊絲和UnionIP23焊絲，并且接頭性能也有特殊要求。只要參數和性能選擇合理，選擇UnionIP23焊和手工氬弧焊都可有效地避免焊接出現裂紋，達到良好的效果。

參考文獻：

[1]洪衛,王志偉.SA213-T91+T23異種鋼焊接工藝[J].焊接技術,2010(03):23-26.

[2]雷鳴,郭改清.關于SA213-T23+SA213-T91焊接工藝的探討[J].山西電力,2011(01):57-60.

[3]雷治世.SA213-T91鋼管在高溫過熱器的焊接應用[J].華北電力技術,1997(08):34-37.

[4]鄭楷,徐德生,張雪蓮,謝芳.超(超)臨界火電機組T91和TP347H焊接性分析[J].焊接學報,2010(06):53-55+60+115-116.

[5]劉堯星,鄧金健.SA213-T23鋼焊接工藝試驗[J].焊接技術,2005(05):37-38.

[6]張兆林,劉海,李宜男.SA-213T23管材焊后熱處理工藝[J].機械制造文摘(焊接分冊),2014(06):11-16.