鍋爐安裝與檢測中高合金鋼管焊接工藝研究

摘要：

本文首先對高合金鋼管的焊接性能進行分析，并在此基礎(chǔ)上對鍋爐安裝與檢測中高合金鋼管的焊接工藝進行研究。期望通過本文的研究能夠?qū)Ω吆辖痄摴芎附淤|(zhì)量的提高有所幫助。

目前，在大型鍋爐機組的安裝中，常常會使用到一些新型的鋼材，如Super304H，HR3C、TP347HFG以及NF709等等。同時，在高溫管道系統(tǒng)中，還會使用到SA213T91、T92和T122等等，這些全都屬于高合金鋼材。對于高合金鋼而言，采用鎢極惰性氣體保護焊對根部進行焊接時，容易出現(xiàn)氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致焊縫本身的性能降低，輕則會影響設(shè)備的使用壽命，嚴重時可能會導(dǎo)致爆管的后果，這樣會造成巨大的經(jīng)濟損失。為此，必須提高鍋爐安裝與檢測中的高合金鋼管焊接工藝質(zhì)量。

1.高合金鋼管的焊接性能分析

通過對傳統(tǒng)的萊氏體鋼Cr12進行改進后，開發(fā)出了Cr含量為12%的高耐腐性鐵素體耐熱鋼，即T122鋼，這種鋼材的耐腐蝕性遠遠高于9Cr鋼材，它的最大允許應(yīng)力約為T91鋼的1.3倍左右，且具有良好的焊接性能。T/P91鋼的組織結(jié)構(gòu)為馬氏體，通常狀態(tài)為正火加回火，屬于典型的高合金鋼，它的特點是高溫抗氧化性，并且也具備一定的高溫抗腐蝕性，其Cr含量約為8.0-9.5%左右，與T122相比，其焊接性能偏差，在焊接過程中，容易出現(xiàn)冷裂紋和接頭脆化等質(zhì)量問題，如果想要獲得較為滿意的接頭焊接質(zhì)量，就必須在焊接時，嚴格依據(jù)相關(guān)工藝規(guī)范的要求進行操作。T/P92鋼在上個世紀90代表中期正式被美國機械工程師協(xié)會（ASME）所認可，在P91鋼原本性能的基礎(chǔ)上，采用超純凈冶煉和微合金技術(shù)工藝進行改進，開發(fā)出了P92鋼，這是一種細晶強韌化熱強鋼，它的M0含量減少至5%，W增加了1.7%，其特點是在高溫條件下，抗氧化和抗腐蝕能力強，且韌性和塑性較好。

2.鍋爐安裝與檢測中高合金鋼管的焊接工藝

在鍋爐安裝與檢測工程中，管道的焊接是較為重要的組成部分之一，由于生產(chǎn)方面的需求，有些鍋爐管道需要采用高合金鋼材，如SA213T122等等，對于這類鋼材而言，若是采用傳統(tǒng)的焊接工藝，焊縫位置容易出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，從而影響焊接質(zhì)量，也不利于鍋爐的安全、穩(wěn)定、可靠運行。為了確保高合金管的焊接質(zhì)量，必須采取合理可行的焊接工藝，并對焊接質(zhì)量進行有效控制。

2.1高合金鋼管的焊接工藝要點

（1）以母材的力學(xué)性能、化學(xué)成分、使用要求等為依據(jù)，選擇焊條和焊絲。需要注意的是，選用的焊條與焊絲的各方面性能應(yīng)當與母材相適應(yīng)，可以使用光譜分析儀進行檢測，鑒于焊接中的母材為高合金鋼，經(jīng)綜合考慮后，決定選用R307焊條和TIG R30焊絲。

（2）在進行焊接作業(yè)前，應(yīng)當先對焊條進行烘干處理，并由專人負責管理，處理好的焊條可裝于保溫桶內(nèi)，不得隨意堆放。同時，為了防止電弧損傷母材的情況發(fā)生，不得在管道坡口之外的母材表面上進行引弧和試驗電流。

（3）等待焊接的接頭坡口表面需平滑無凹槽等，接頭及其兩側(cè)25mm范圍內(nèi)需清理去除油脂、鐵屑、塵土等雜物，必要時需打磨至金屬光澤。

（4）當焊接件中的鉻元素超過3%，或是焊接件中的合金含量超過5%時，在進行氬弧焊打底焊接的過程中，必須預(yù)先在管道內(nèi)部充滿氬氣或其它保護氣體，這樣可以避免內(nèi)側(cè)的焊縫金屬出現(xiàn)氧化現(xiàn)象。

（5）在焊接的過程中，應(yīng)當確保每條焊縫都一次性完成，如果有特殊原因需要斷焊時，必須按照相應(yīng)的工藝要求，采取緩冷或是后熱等措施，這樣能夠避免裂紋的產(chǎn)生。同時，再次焊接之前，應(yīng)當對焊層表面進行檢查，確定無裂紋之后方可施焊。

（6）在正式焊接前需要按規(guī)范要求進行預(yù)熱，加熱的范圍應(yīng)當控制在焊縫中心位置，每一側(cè)均不得小于焊件實際厚度的3倍。焊接過程中注意控制層間溫度，層間溫度過高，建議停止焊接，待層間溫度降到合理范圍內(nèi)，再繼續(xù)焊接。此外，當焊接作業(yè)完畢后，需要進行焊后熱處理，該環(huán)節(jié)的加熱范圍每一側(cè)不得小于焊縫實際寬度的3倍，同時，還應(yīng)對加熱帶之外的部分采取相應(yīng)的保溫措施，所有的測溫點都必須對稱布設(shè)。

（7）當熱處理溫度達到400℃左右時，加熱速率不得超過330℃/h，熱處理的恒溫時間應(yīng)當根據(jù)壁厚進行確定，一般情況下，壁厚為25mm的需要恒溫1h左右，最低不得少于15min，恒溫期間的高低溫差不得超過65℃。此外，恒溫后的冷卻速率不得超過260℃/h。

2.2高合金鋼管焊接質(zhì)量檢查

在高合金鋼管焊接完畢之后，需要對焊接質(zhì)量進行檢查，具體內(nèi)容如下：

（1）應(yīng)當對管道的焊縫外觀進行檢查，并確保其符合相關(guān)規(guī)范標準中的規(guī)定要求。同時，應(yīng)在每一道焊口以及熱處理工作完成之后，采用光譜分析儀對焊口進行檢查，看其化學(xué)成分是否與有關(guān)要求相符，若是不符合要求，則應(yīng)當及時查明原因，并采取措施進行處理。

（2）焊接完畢后，應(yīng)當焊口的熱硬度進行檢測，合格的標準為焊縫的熱硬度不超過母材本身硬度+100。

（3）在對焊縫內(nèi)部質(zhì)量進行檢查時，可以采用超聲波或是射線照射，而焊縫外表面可采用磁粉或滲透探傷，且磁粉或滲透探傷需在焊后保溫徹底冷卻后進行。無論采用何種方法進行檢測，都必須符合相關(guān)規(guī)范標準的規(guī)定要求。

（4）當焊接接頭存在超標的缺陷時，可以采取挖補的方式進行返修，需要注意的是，對于同一個位置挖補的次數(shù)高合金鋼不得大于2次，并且需要按照如下規(guī)定進行：其一，必須將缺陷徹底清除；其二，補焊時必須制定相應(yīng)的措施，并嚴格按照批準的修補工藝要求作業(yè)；其三，返修后，返修處需再次外觀檢查、光譜分析；其四，而后應(yīng)對接頭重新進行熱處理；其五，熱處理后返修處應(yīng)進行必要的硬度測試；其六，熱處理后，返修接頭必須再次進行與原工藝一致的探傷檢測。

3.結(jié)論

總而言之，在鍋爐安裝與檢測中，高合金鋼管的焊接是一項較為復(fù)雜其系統(tǒng)的工作，除了要結(jié)合管材的性能合理選擇焊條和焊絲之外，還應(yīng)當了解并掌握焊接工藝要點。同時，在焊接完畢后，必須對焊接質(zhì)量進行檢查。只有這樣，才能保證高合金鋼管的焊接質(zhì)量，也才能確保鍋爐的運行安全、穩(wěn)定。在未來一段時期，應(yīng)當加大對高合金鋼管焊接工藝的研究力度，并在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上進行不斷改進和完善。