T91与12Cr1MoV 异种钢小径管TIG焊接工艺及操作技术.docx
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1、T91与12Cr1MoV 异种钢小径管TIG焊接工艺及操作技术发布时间: 2009-3-16阅读次数: 253 次发布人: 中华焊工窦怀武1 ,费永敏2(1国电靖远发电有限公司,白银 730919;2。大唐甘肃分公司焊培中心,兰州 730060) 摘要:本文针对T91/12Cr1MoV钢管的性能,为满足电站检修焊接的需要,根据T91/12Cr1MoV异种钢小口径TIG焊口在电站检修更换中焊接位置困难、空间狭小、难度大,易出现缺陷等实际状况,研究分析了T91/12Cr1MoV异种钢小径管的焊接工艺原则,确定采用高强配比的焊接材料进行焊接。通过焊接工艺评定试验,在焊材选择、工艺参数选择等方面作了详
2、细论述,形成了一套严格及详细的焊接工艺及及操作技术规范,对现场实际工作有着较高的指导作用。关键词:异种钢;小径管;焊接工艺; 操作技术;TIG。作者简介:窦怀武,男,1971年7月出生,甘肃兰州人,大学学历,国电靖远发电有限公司生产技术部金属监督工程师,技师,长期从事电站金属监督及焊接管理等工作。1.前言随着在电力工业的飞速发展,高参数、大容量、环保节能机组的不断涌现。必然涉及到所用钢材等级提高、品种增多、焊接结构日趋复杂等诸多不利因素,对金属材料的焊接可靠性及焊接修复工作提出了更高的要求,大型电站检修焊接不仅要求焊接工作适应不断变化的钢材规格、品种及结构的需要,同时要求有足够的焊接可靠性以及
3、伴随产生的结构可修复性。目前随着异种结构的广泛应用,焊接难度增加。这就要求广大焊接工作者除了熟练掌握同种钢材工艺的前提下,及时了解和掌握新材料、新工艺,设备更新,更重要的应是对多种异种结构的焊接工艺进一步的研究运用,评定实验制定科学合理的焊接工艺,提供有效的技术支撑,在人员素质等诸方面调动焊接工作者的整体力量,使之尽快转化为生产力,是众多电站一线焊接工作者面临的首要课题。本文通过对靖远第二发电公司2000年300MW机组#5炉高温段再热器爆管更换减薄管的过程中出现的T91/12Cr1MoV异种钢焊口易出现的缺陷,会同大唐甘肃发电有限公司焊培中心,通过焊接工艺评定试验,在焊材选择、工艺参数选择等
4、方面作了详细论述,形成了一套严格及详细的焊接工艺及及操作技术规范,保证了换管焊接质量。2.T91/12Cr1MoV异种钢焊接性分析2.1 SA213 -T91钢是一种改进的9CrlMo钢,它是在9Cr1Mo钢的基础上通过添加V、Nb等微量元素形成的。具有较低的热膨胀系数和良好的导热性,抗拉强度和屈服强度较高,特别是在高温下具有较高的蠕变强度和持久强度及许用应力。在美国材料试验学会 (ASTM)和美国机械工程师学会(ASME)标准中,T91代表锅炉用小管子,属马氏体钢具有良好的冲击性能和高温强度,目前,常用于火电厂锅炉过热器和再热器管等。12CrlMoV钢是一种常见的珠光体耐热钢应用广泛,常用来
5、制造壁温580 的高压、超高压锅炉过热器管、联箱和主蒸汽管道等,具有较好的焊接性能。2.2 SA213 - T91 属于马氏体耐热钢,12Cr1MoV 属于珠光体耐热钢,化学成分及常温机械性能见表1、2。前者淬硬倾向大,焊接性能差。焊缝及热影响区极易产生高硬度马氏体和贝氏体组织,使接头脆性增加,残余应力增大,导致产生冷裂纹。后者由于含碳及合金元素较多,焊缝及热影响区容易出现淬硬组织,当焊件刚性及接头应力大时,容易产生冷裂纹,焊后热处理过程中易于产生再热裂纹。当将其两种耐热钢对焊时,施焊难度较大。为此,对T91与12Crl MoV异种钢的焊接要依据马氏体钢与珠光体钢的焊接原则进行考虑。表1。SA
6、213 - T91 与12Cr1MoV 钢化学成分( %)成分钢号CsiMnCrM0VNiNbALPS12Cr1MoV0.08 0.150.7170.370.91.20.250.350.150.30/0.0350.035T910.080.120.20 0.500.30 0.6089.50.85 1.050.18 0.250.040.060.100.040.020.01表2。12CrMoV钢和TP91钢母材的常温机械性能性能指标s(Pa)b(Pa)5()HBT914155852025012Cr1MoV255471638211663.焊接时出现的问题3.1 T91含有Cr、Mo、V、Cb等强碳化物
7、元素,焊接时焊缝从高温冷却时易产生淬硬性的马氏体组织,焊缝有很大冷、热裂倾向。3.2两种母材含有很多的合金元素,其熔融金属的流动性差,焊接时还产生较多的熔渣。3.3由于马氏体钢导热性差,焊接应力不能得到充分释放,焊后焊缝的残余应力很大。3.4焊前不预热,冷裂纹的出现不可避免。为此,为止产生冷裂纹,焊前必须预热(预热温度200-250),并在焊接过程中保持层间温度不低于预热温度。考虑到冷却速度过慢,会奥氏体向铁素体转变,预热及层问温度不宜过高,但不可超过260为易。3.5焊后不易立即进行高温回火处理,一方面可进行消氢处理,减少热应力,防止在冷却程中裂纹的产生;另一方面,进行一定时间的恒温后热处理
8、,可使接头高温金属实现由奥氏体向马氏体的充分转变,从而避免残余奥氏体组织在回火冷却后转变成新的朱回火马氏体。后热处理完成后,应及时进行高温回火处理,750 10 ,保温30 min的热处理。升温速度300h,冷却速度300h。冷却至300以下可不控制。以得到综台性能良好的回火索氏体组织,并消除焊接残余应力。3.6焊接接头性能的劣化程度随焊接线能量的增大而加剧。3.7焊接接头由于化学成分和金相组织不同,膨胀系数也不同,在焊接时会产生较大的残余应力。因此,异种钢焊接时,如焊接工艺选择不当,焊工操作不当,很容易产生焊接冷、热裂纹、夹渣等缺陷为了得到优质的焊接接头,有必要从焊接工艺及参数、焊工操作技术



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