一种温度管与再热热段管的焊接方法
【专利摘要】本发明提供一种温度管与再热热段管的焊接方法，其特征在于，包括：一、选择高铬镍奥氏体不锈钢焊丝或镍基焊丝作为焊接材料；二、在主再热热段管的母材侧用步骤一中的焊接材料堆焊过渡层，并且过度层至少包括两层；三、找好再热热段管与温度管的焊接中心，通过电焊在步骤一中的焊接材料，温度管与再热热段管焊接在一起。选择的焊接材料符合主再热热段管的母材需求，而且焊缝材料的线膨胀系数介于温度管与再热热段管材料线膨胀系数之间；所以能够满足焊缝金属的抗热裂性能和焊接接头的高温性能。
【专利说明】一种温度管与再热热段管的焊接方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钢材焊接【技术领域】，尤其涉及一种温度管与再热热段管的焊接方 法。
【背景技术】
[0002] 发电厂用的锅炉中，通常会选择将温度管的材质选为ICr 18Ni9Ti，将再热热段管 材质选为P22。P22+lCrl8Ni9T温度管座焊接接头属于异种钢焊接接头即：奥氏体与铁素体 焊接。虽然对P22和ICr 18Ni9Ti两种金属材料各自的焊接工艺和焊接方法我们都已有了 成熟的焊接工艺，但P22+lCrl8Ni9Ti异种钢的焊接工艺，特别是类似于再热热段管座这种 型式的角接接头，由于两种材料的化学成分和金相组织存在很大的差异，而且物理性能差 别较大，很容易出现大面积焊接缺陷，在运行过程中经常出现开裂现象，形成很大的安全隐 患。在许多文献资料中介绍中，P22+lCrl8Ni9Ti的焊接可采用TIG-R40,也可采用TGS-347 焊丝。但这两种工艺在使用过程中比不理想，二者都出现开裂现象。我们在现场处理类似问 题时采用Inconell82焊丝，效果比较好，也有5、6年的成功使用经验，可适用于生产现场。
[0003] lCrl8Ni9Ti属奥氏体型不锈耐蚀钢，其具有较高的抗晶间腐蚀性能。在不同浓度， 不同温度的一些有机酸和无机酸中、尤其是在氧化性介质中都有良好的耐腐蚀性能。这种 钢经过热处理（1050?IKKTC在水中或空气中淬火）后，呈单相奥氏体组织，在强磁场中不 产生磁感应，该钢具有良好的耐腐蚀性和焊接性。热导率小，在600°C时热导率λ =24. 7/ w ·〇ιι·1〇,且线膨胀系数很大，在600°C时其线膨胀系数为18. 2 X KT6/tT1，易于产生较大 的焊接变形，易引起较大的焊接应力。由于导热系数小，在同样焊接电流下得到的焊缝熔深 要比耐热钢的大。为了防止焊缝过热，焊接电流应合金耐热钢小10%?20%左右，并且采 用小直径焊丝。
[0004] P22属于Cr-Mo低合金钢，专门用在电厂再热蒸汽管道用材，具有良好可焊性、优 良的热强性和热稳定性，推荐的热处理工艺为：回火720?730°C，其组织为珠光体+铁素 体。它有很好的冲击韧性和高且稳定的持久塑性，有很好的抗氧化性和热强性，具有较高的 抗高温腐蚀的性能，具有良好的工艺性能和物理性能。但对氢较敏感，易发生氢致裂纹。P22 钢作为高温承压部件广泛应用于火力发电厂，近年来，我国几乎所有新建亚临界、超临界机 组都采用P22钢作为再热热段管道等重要高温承压部件
[0005] P22+lCrl8Ni9Ti焊接时存在的问题：
[0006] P22属于Cr-Mo低合金钢，lCrl8Ni9Ti属于奥氏体不锈钢，Cr-Mo低合金钢和奥氏 体异种钢焊接，由于两种不同成分、不同晶体结构的金属互相混合，在其熔合线附近出现了 化学成分、金相组织、机械性能和物理性能的不均匀性。由于这些不均匀性的存在，给接头 的使用安全性造成很大的隐患。珠光体和奥氏体钢焊接时，存在以下主要问题：
[0007] 1)物理性能的差异：Cr-Mo低合金钢和奥氏体钢的热膨胀系数（20°C?600°C :奥 氏体钢的线膨胀系数为18. 5 X 10-6/°C，Cr-Mo低合金钢的线膨胀系数为12. 5 X 10-6/°C )， 相差50%左右，在部件承受热循环影响时将会在熔合面处产生较高的热应力，这种高温应 力也是造成界面形成焊接裂纹，造成破坏的主要原因。
[0008] 2)合金元素的过渡：
[0009] (1)在焊接过程中通过机械混合和液态的扩散是合金元素溶解。
[0010] (2)珠光体钢与奥氏体钢焊接时，形成过渡层将导致：靠金熔合线的珠光体母材 上形成脱C层而软化，在奥氏体钢焊缝的一侧则形成高硬度的黑色渗C层，造成该区抗蠕变 能力、持久强度和塑性等的下降，造成接头的早期失效。
[0011] 3)焊接接头的界面应力：焊接接头各区域，由于化学成分和金相组织不同，塑性 和硬度韧性也不同，使残余应力分布不均匀，在热循环作用下易产生疲劳裂纹。
【发明内容】
[0012] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够焊接效果好，而且没有焊接裂纹的 温度管与再热热段管的焊接方法。
[0013] 本发明提供的技术方案是：
[0014] 一种温度管与再热热段管的焊接方法，包括以下步骤：一、选择高铬镍奥氏体不锈 钢焊丝或镍基焊丝作为焊接材料；二、在主再热热段管的母材侧用步骤一中的焊接材料堆 焊过渡层，并且过度层至少包括两层；三、找好再热热段管与温度管的焊接中心，通过电焊 在步骤一中的焊接材料，温度管与再热热段管焊接在一起。
[0015] 优选地，在步骤二之前还包括对温度管与再热热段管的清洁步骤，其中清洁步骤 之后，温度管与再热热段管会露出金属光泽。
[0016] 优选地，在步骤二之前还包括对温度管的机械加工步骤；对再热热段管的机械加 工步骤包括将再热热段管的开口加工成具有一敞开的开口，并且敞开的开口包括一个与温 度管轴线倾斜的斜面。
[0017] 优选地，上述开口还包括一个与温度管轴线平行的内壁，内壁与温度管之间的间 隙为Imm ;斜面与温度管轴线的夹角为35°C。
[0018] 优选地，上述焊接材料为Inconel 82焊丝，所述Inconel 82焊丝包括质量组分为 67%的附，0.1%的(：，3.0%的]\111，2.5%的恥，0.5%的31，0.25%的(：11，20%的0,0.75% 的 Ti，0. 02%的 S 和 P。
[0019] 优选地，步骤三种的焊接方式为手工钨极氩弧焊；并且焊接电压范围为20?25V， 焊接电流为直流正接，电流大小为80?90A，焊接速度为60?80mm/min。
[0020] 优选地，步骤三的焊接方式中，第一层焊接速度为60mm/min，第二层焊接速度为 80mm/mi η 〇
[0021] 优选地，上述至少两个过度层的厚度都为2?3mm。
[0022] 采用上述优选的技术方案，选择的焊接材料符合主再热热段管的母材需求，而且 焊缝材料的线膨胀系数介于温度管与再热热段管材料线膨胀系数之间；所以能够满足焊缝 金属的抗热裂性能和焊接接头的高温性能；而且采用将焊接材料在主再热热段管的母材上 堆焊一过度层，可以防止焊接过程中碳的迁移；上述采用的焊接材料，各项性能都能满足相 关焊接标准的要求，能够保证设备的安全运行。
[0023] 采用上述优选的技术方案之后，可以有如下有益效果：1、形成的焊接接头抗裂性 能好。2、工艺稳定性、可靠性好。3、焊缝性能满足高温强度及高温运行工况需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为本发明实施例提供的一种温度管与再热热段管的焊接方法的流程图；
[0025] 图2为本发明实施例提供的一种温度管与再热热段管的局部结构示意图；
[0026] 图3本发明实施例提供的一种温度管与再热热段管焊接后的局部示意图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明，需要说明的是，这些具体 的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解 释。
[0028] 实施例1 :
[0029] 如图1所示，优选地，本实施例提供一种温度管与再热热段管的焊接方法，步骤包 括：
[0030] S1，选择焊接材料：
[0031] 选择高铬镍奥氏体不锈钢焊丝或镍基焊丝作为焊接材料。现选择Inconel 82焊 丝，焊丝的化学成分见表1。
[0032] 表1焊丝的化学成分：
[0033]
【权利要求】
1. 一种温度管与再热热段管的焊接方法，其特征在于，包括： 一、 选择高铬镍奥氏体不锈钢焊丝或镍基焊丝作为焊接材料； 二、 在主再热热段管的母材侧用步骤一中所述的焊接材料堆焊过渡层，并且过渡层至 少包括两层； 三、 找好再热热段管与温度管的焊接中心，通过电焊在步骤一中所述的焊接材料，所述 温度管与所述再热热段管焊接在一起。
2. 如权利要求1所述的温度管与再热热段管的焊接方法，其特征在于，在步骤二之前 还包括对所述温度管与所述再热热段管的清洁步骤，其中清洁步骤之后，所述温度管与所 述再热热段管会露出金属光泽。
3. 如权利要求1所述的温度管与再热热段管的焊接方法，其特征在于，在步骤二之前 还包括对所述再热热段管的机械加工步骤：包括将所述再热热段管的开口加工成具有一敞 开的开口，并且敞开的开口包括一个与所述温度管轴线倾斜的斜面。
4. 如权利要求3所述的温度管与再热热段管的焊接方法，其特征在于，所述开口还包 括一个与所述温度管轴线平行的内壁，所述内壁与所述温度管之间的间隙为1mm。
5. 如权利要求3所述的温度管与再热热段管的焊接方法，其特征在于，所述斜面与所 述温度管轴线的夹角为35°C。
6. 如权利要求1所述的温度管与再热热段管的焊接方法，其特征在于，所述焊接材料 为Inconel 82焊丝，所述Inconel 82焊丝包括质量组分为67%的Ni，0.1%的C，3.0%的 Μη，2· 5%的 Nb，0. 5%的 Si，0. 25%的 Cu，20%的 Cr，0. 75%的 Ti，0. 02%的 S 和 P。
7. 如权利要求1所述的温度管与再热热段管的焊接方法，其特征在于，所述步骤三种 的焊接方式为手工钨极氩弧焊；并且焊接电压范围为20?25V，焊接电流为直流正接，电流 大小为80?90A，所述至少两个过渡层的焊接速度为60?80mm/min。
8. 如权利要求7所述的温度管与再热热段管的焊接方法，其特征在于，所述焊接方式 中，第一层焊接速度为60mm/min，第二层焊接速度为80mm/min。
9. 如权利要求1所述的温度管与再热热段管的焊接方法，其特征在于，所述至少两个 过度层的厚度都为2?3mm。
【文档编号】B23K9/23GK104227196SQ201410460513
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】王沛, 刘杰, 戚晓东, 郝哲然, 岳潇, 刘君然, 陈蕾 申请人:兰州西固热电有限责任公司