電站鍋爐用SA-213T23耐熱鋼管焊接質(zhì)量控制技術(shù)要點(diǎn)

王敬東（浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院,杭州　310020）

電站鍋爐用SA-213T23耐熱鋼管焊接質(zhì)量控制技術(shù)要點(diǎn)

王敬東
（浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院,杭州310020）

摘要：電站鍋爐用的SA-213T23鋼在焊接后，可不進(jìn)行焊后熱處理，只需采用焊后緩冷即可達(dá)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(zhì)鋼管與SA-213T91鋼的異種鋼焊接對(duì)接接頭，在鍋爐運(yùn)行一段時(shí)間后，易產(chǎn)生裂紋。本文將對(duì)這些情況進(jìn)行深入的分析，探尋其發(fā)生的原因。

關(guān)鍵詞：SA-213T23耐熱鋼管；焊接質(zhì)量；控制要求

0　引言

T23鋼管壁厚小于8mm的一般不進(jìn)行熱處理，而大于8mm以上的，還是要進(jìn)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(jìn)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(shí)，加入管材的焊后熱處理工藝可以有效地增加T23鋼的強(qiáng)度和應(yīng)力大小。碳是一種柔性原料，其降低正是為了增加T23鋼的強(qiáng)度，以及降低T23鋼焊接時(shí)的溫度。W、V、Nb、B的增加是為了改變T23鋼的應(yīng)力，雖然量不大，但是應(yīng)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(dāng)大的改進(jìn)，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(jìn)行焊接前，需要做好充足的準(zhǔn)備工作。進(jìn)行T23鋼的焊接時(shí)，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(zhǎng)度大約50mm，直徑大約8mm，并且管子的內(nèi)壁都必須清理干凈。焊接時(shí)的溫度需要保持在300°左右，焊接管對(duì)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(zhǔn)確地把握熱處理的溫度，通常熱處理的進(jìn)爐溫度在400°左右（安裝等現(xiàn)場(chǎng)施工焊接后應(yīng)立即進(jìn)行局部熱處理），出爐的溫度需要保持不變（施工現(xiàn)場(chǎng)焊后熱處理在降溫過(guò)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(zhì)量。同時(shí)在爐中處理的時(shí)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(shí)間根據(jù)實(shí)際情況會(huì)有所不同，在30～120分鐘之間，在這個(gè)過(guò)程中爐中的溫度應(yīng)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(mén)采用2CrWV焊絲，且該種焊絲在熱處理的時(shí)候需要特別注意一些參數(shù)。一般抗拉強(qiáng)度需要保持在570～620Rm/Mpa之間，斷裂的位置設(shè)置在焊口處，焊絲長(zhǎng)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(shí)際焊接過(guò)程中，科學(xué)地設(shè)定接頭的各項(xiàng)性能和參數(shù)，可以有效地避免焊接時(shí)出現(xiàn)裂紋，確保母材和焊縫都不會(huì)出現(xiàn)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(shí)會(huì)采用UnionIP23焊絲，相比手工氬弧焊，UnionIP23焊絲的抗拉強(qiáng)度要更高，在600～650Rm/Mpa之間，斷裂的位置不變，設(shè)置在焊口處，焊絲長(zhǎng)度會(huì)增加，在7.9～8.8mm之間，焊絲的直徑會(huì)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(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算，SA-213T23異種鋼焊接時(shí)的CEN大約為1.3%，因此我們認(rèn)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(shí)更容易出現(xiàn)裂紋。為了避免裂紋的出現(xiàn)，我們?cè)诤附訒r(shí)就必須采用預(yù)熱處理，并且預(yù)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(guān)鍵在于控制焊接區(qū)的組織轉(zhuǎn)變進(jìn)程，在焊接進(jìn)程中溫度需要嚴(yán)格保持在300°左右，并且焊接完成溫度降低之后需要立即進(jìn)行熱處理。

2.2T23異種鋼焊接時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

T23異種鋼焊接時(shí)需要注意很多問(wèn)題。首先，T23異種鋼焊接采用的是T91鋼，這種鋼材具有更強(qiáng)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(shí)候根層焊縫需要防止一些金屬的氧化。在高溫環(huán)境中，焊絲中含有的Cr，Mo，V等金屬會(huì)與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的金屬氧化物，這些金屬氧化物會(huì)大大地降低焊接的性能。因此在高溫焊接的時(shí)候需要采取充氬操作，保證焊接過(guò)程在無(wú)氧環(huán)境中進(jìn)行。

最后，T23異種鋼焊接時(shí)需要對(duì)焊接處的金屬進(jìn)行稀釋處理，因?yàn)楹附硬牧蠈?duì)含有Cr，Mo，V等稀有金屬量的要求非常苛刻，需要保證在嚴(yán)格的范圍內(nèi)。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(huì)成倍增加，從而降低材料的性能，所以在焊接之后需要對(duì)焊接處的一些稀有金屬進(jìn)行稀釋處理，以保證材料的優(yōu)異性能。

3　總結(jié)

電站鍋爐用的SA-213T23鋼在熱處理的過(guò)程中，受母材及焊接材料的影響，會(huì)采用特殊的焊接工藝方案，一般會(huì)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(shù)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(xiàn)裂紋，達(dá)到良好的效果。

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