TP347H与12C1MoV异种钢焊接工艺.doc

SA213-TP347H／12Cr1MoV异种钢焊接工艺 摘要 电厂锅炉安装及检修过程中经常遇到屏式再热器的更换，对SA213-TP347H／12Cr1MoV异种钢焊接所遇到的问题以及所采取的改进措施和方法，直接影响到设备质量，为保证设备质量，进行焊接性分析。通过选用合适的焊接材料，采用钨极气体保护的焊接工艺，获得了优良的焊接接头，提高了设备质量，保证设备的安全可靠运行，创造了良好的社会效益和经济效益，希望能为以后类似工程提供一些很好的借鉴。 关键词 SA213-TP347H；12Cr1MOV 薄壁管 异种钢 焊接工艺 1 前言 电厂锅炉检修中，对锅炉原有屏式再热器进行局部更换成SA213-TP347H材质的屏管与集箱连接小管（材质为12Gr1MoV）相连接，屏式再热器管屏一共有54排每排20根管，每排间距300mm，管子间距15mm，焊口位置在穿顶棚管250mm处，规格为57.5×4.5。在这管子密集焊接空间位置狭窄，每根管间焊口的填充和盖面都存在焊接‘盲区’、焊缝背面易过烧及氧化等不利因素增加了焊接施工的难度，对于这种焊接性能相对较差的异种钢的焊接，要保证质量需要有可行的焊接工艺和焊接方法。 2 钢材的焊接性分析 2.1 SA213-TP347钢SA213-TP347钢SA213-TP347钢是奥氏体不锈耐热钢，属于18—8型铬镍奥氏体不锈钢，相当于我国的1Crl9NillNb。奥氏体不锈耐热钢是根据Fe-Cr-Ni三元平衡图，当Cr含量大于或等于18%，Ni含量大于或等于8%，室温下可获得单相奥氏体的原理而发展起来的，我国俗称18-8钢。由于此类钢组织为单相奥氏体，因此焊后无淬硬倾向。但焊接时，却易出现晶间腐蚀、应力腐蚀开裂和焊接热裂纹。 SA213-TP347H钢的化学成分 元素 C(%) Si(%) Mn(%) Cr(%) Ni(%) P(%) S(%) 含量 0.04~0.07 ≤0.75 ≤2.00 17.00~ 20.00 9.00~ 13.00 ≤0.030 ≤0.030 SA213-TP347H钢的机械性能 Re(MPa) Rm(MPa) A(%) ≥205 ≥515 纵≥35 2.1.2 晶间腐蚀晶间腐蚀主要包括焊缝晶间腐蚀、热影响区(HAZ)敏化腐蚀和焊趾处刀状腐蚀。无论哪种晶间腐蚀，均是由于在奥氏体晶粒周界首先发生碳的集聚，而后碳与铬相结合而形成Cr23C6或碳的铬化物，使晶间发生贫碳造成的。此外，单相奥氏体焊缝金属呈发达的柱状晶，经敏化温度(450~850)后，出现的贫铬层可以贯穿晶粒之间而构成腐蚀介质集中的腐蚀通道，使不锈钢的耐蚀性下降。避免晶间腐蚀应主要从以下两个方面入手：a.降低母材或焊材的含碳量，采用超低碳、低碳奥氏体钢和焊材，其次是在焊材或母材中加入一些稳定碳元素的合金元素，如Ti或Nb；b.从焊接冶金方面看，打散奥氏体焊缝金属中的柱状晶，形成双相组织应力腐蚀开裂奥氏体钢的导热性差、热膨胀系数大所引起的高残余应力是造成奥氏体钢应力腐蚀开裂的主要原因。焊接残余应力的存在加速了腐蚀的速度，为此焊接时，应尽量降低残余应力。焊接热裂纹Cr-Ni奥氏体不锈钢焊接时有较大的热裂纹倾向，主要与以下因素有关：a.奥氏体钢的导热系数小和线膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，接头再冷却过程中形成较大的拉应力。焊缝金属凝固过程中存在较大拉应力是产生凝固裂纹的必要条件；b.奥氏体易形成方向性很强的柱状晶焊缝组织，有利于有害杂质的偏析而促使形成晶间液态间层，促使产生焊缝凝固裂纹；奥氏体钢及其焊缝的合金组成复杂，相互化合易形成低熔点共晶体，形成有害的液态间层。另外，一些杂质元素容易产生偏析，也是促使产生熔点，共晶体的原因。防止奥氏体不锈钢焊缝产生热裂纹的主要措施是选择合适的焊接材料，调整合金成分，使焊缝具有奥氏体和铁素体的双相组织，并限制焊接材料中的杂质元素的碳的含量。焊接材料的选用对于奥氏体不锈钢来说，为了保持足够好的抗腐蚀性和抗裂性，要求焊缝具有奥氏体和一定量的铁素体的双相组织，以保持金属的塑性韧性。为此，焊接时选用含有稳定化元素的奥氏体钢焊条或焊丝，手弧焊时，可采用奥132、奥137；氩弧焊时，可采用焊丝ER347H(美产)或H1CrlNi9Nb(国产)。以确保焊缝组织均为A+F，符合奥氏体不锈钢的焊接要求钢钢12Cr1MoV属于 1Cr-0.5Mo-V型耐热钢，通过金相分析，可确定它的金相组织为珠光体型，如图1所示，图中可见大块铁素体组织，细小碳化物在晶界和晶内沉淀。由于Cr、Mo的加入，钢的抗氧化性、高温强度得到显著改善，少量的V可进一步增加钢的热强性。