異種鋼集箱插入式焊縫焊接及熱處理工藝研究

魏忠仁

摘 要：本文對集箱材質為SA335-P12，管接頭材質為12Cr1MoVG的異種鋼集箱插入式焊接接頭在現場焊接及熱處理工藝進行分析研究，綜合考慮焊接及熱處理工藝，確保焊接接頭成型及接頭性能。為類似異種鋼集箱插入式焊接接頭的現場施工及返修提供參考依據。

關鍵詞：插入式管接頭;異種鋼焊接;熱處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.008

0 前言

在火電機組安裝工作中，鍋爐集箱上的各類管座接頭形狀復雜，結構剛性大，支管和母管交界處應力集中較大，若焊接工藝不當及焊后消除應力不徹底，運行中很容易在應力集中處發(fā)生破壞，對異種鋼的集箱插入式焊接接頭而言，更要綜合考慮焊接及熱處理的情況。在660MW機組安裝中碰到集箱材質為SA-335P12，管接頭材質為12Cr1MoVG的異種鋼集箱插入式焊接接頭需現場施工安裝。根據現場實際情況采用合理工藝，取得了理想的效果。

1 SA335-P12和12Cr1MoVG鋼簡介

經光譜分析12Cr1MoV和SA335-P12的化學成份基本相近，最大的區(qū)別是V元素的含量。V元素通過細化鋼的組織和晶粒，提高晶粒粗化溫度，從而起到增加鋼的強度、韌性和耐磨性，且耐高溫，抗磨損和抗爆裂性極好。

2 焊接材料選擇

焊接材料的選擇是焊接工藝的關鍵，對異種鋼而言現場施工焊接材料的選擇一般多采用高配或低配，選中間的比較少，且SA335-P12和12Cr1MoVG鋼的化學成分相差不大，因此原則上有R317或R307兩種選擇。但如果選擇高配R317焊條，那么熱處理溫度的選擇將非常困難，根據規(guī)程規(guī)定焊后熱處理恒溫溫度的選擇原則保溫溫度為720～750℃。而集箱材料SA335-P12的保溫溫度為670～700℃同時規(guī)程規(guī)定焊后熱處理恒溫溫度的選擇原則中寫到不能超過焊接材料熔敷金屬及兩側母材中最低的下轉變溫度（Ac1），一般應低于該Ac1以下30℃那么對于集箱來說熱處理的溫度不能超過700℃。實驗后發(fā)現焊縫硬度不符合要求。

實際施工中我們選擇R307作為焊接材料，焊后進行熱處理，熱處理保溫溫度為670～700℃。能滿足《DL/T819-2010火力發(fā)電廠焊接熱處理技術規(guī)程》的要求，且硬度檢測合格。

3 焊接工藝

低溫再熱器出口集箱材質：SA335-P12;規(guī)格：Φ762×40。管接頭材質：12Cr1MoVG;規(guī)格：Φ50.8×4。焊材的材質，規(guī)格：焊絲TIG-R30;焊材R307，規(guī)格φ2.5。

焊接方法：為了確保集箱角焊縫根部可以焊透，也為了保證焊縫的焊后性能。在焊接方法上選擇氬弧焊打底電焊蓋面的焊接方法。焊道層次：多層多道焊。每層焊道之間用鋼絲刷或角向磨光機等清理干凈，方可進行下一道焊接作業(yè)。層間溫度：150～200℃;焊后進行熱處理，熱處理保溫溫度為670～700℃。時間120Min。焊接參數見表1。

注意事項：小電流，快速焊。電流是熱量的直接來源，電流越大則焊接時熱影響區(qū)積累的熱量越多;在相同的焊接電流下，焊接速度越慢側熔池吸收的熱量越。所以控制較小的焊接電流，快速焊。

短焊道，間斷焊，窄道焊縫。短焊道，間斷焊是在焊接受熱面拼縫時常見的防止受熱面形變的焊接方法。這種方法可以防止由于局部熱量過于集中而引起的變形和過燒。而窄道焊縫側是從根本上減少熱量的輸入，降低了焊縫的溫度。

由于插入式角焊縫的位置特殊，層間溫度較難控制，為保證焊接過程中層間溫度達到要求且不超溫，且集箱的材質規(guī)格已經的達到電加熱的要求，采用電加熱預熱。

4 焊接檢驗

表面檢查。低溫再熱器出口集箱焊接完成后的外表面。我們可以看到焊道均勻，表面成型良好。縫外表無氣孔、裂紋、咬邊缺陷，變形小。

無損檢測：采用磁粉檢查。未發(fā)現裂紋，氣孔等缺陷。

5 焊后熱處理

5.1 集箱插入式焊接接頭

由于壁厚、材質不一致，焊后熱處理的溫度控制是難點，為使溫度加熱區(qū)域均勻，我們采用三根熱電偶，兩根熱電偶布置在電加熱器覆蓋的筒身兩側各12點的位置，測點布置在管座焊縫邊緣的10～15mm作為輔助，另一根熱電偶布置在管座焊縫邊緣10mm處，用繩狀加熱繩繞至7圈。緊貼管座焊縫下面至母管。此測溫點作為主控點，溫度控制在700℃。

注意事項：在纏繞繩式加熱器的過程中，一定要注意把繩式加熱器的陶瓷壓緊，防止裸露的電熱絲與熱電偶短路。另外繩式加熱器在纏繞過程中，不能重疊以防止遠紅外線互相輻射，造成陶瓷溫度過高而熔化，造成電路短路，導致前面所做工作前功盡棄，影響安全生產及工期。

5.2 硬度試驗

考慮管座結構特點，將測試點分別在T型接頭的正面和側面取有代表性的五點，焊縫布氏硬度均小于HB270，符合DL869—2012《火力發(fā)電廠焊接技術規(guī)程》有關條款要求的規(guī)定，熱處理前后對比，焊縫及熱影響區(qū)硬度均明顯降低。

6 結論

（1）集箱SA335-P12和管座12Cr1MoVG插入式焊縫焊接采用低配焊接工藝比較合理。

（2）氬弧焊打底可以保證角焊縫根部焊透，同時也可以保證角焊縫的焊接性能良好。

（3）采用繩式和特制加熱器進行集箱管座接頭異形角焊縫焊后熱處理時，應根據母管和支管的不同壁厚選用不同的加熱器功率，以保證熱處理溫度的需要。

（4）焊后熱處理升降溫速率按照壁厚的升降溫速率來控制，保溫時間是按照角焊縫實際厚度來選擇保溫時間。

參考文獻：

[1]DL/T752-2010火力發(fā)電廠異種鋼焊接技術規(guī)程[S].國家能源局.

[2]DL/T819-2010火力發(fā)電廠焊接熱處理技術規(guī)程[S].國家能源局.

[3]DL/T869-2012火力發(fā)電廠焊接技術規(guī)程[S].國家能源局.