《一种温度管与再热热段管的焊接方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种温度管与再热热段管的焊接方法.pdf(8页完整版)》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 104227196 A (43)申请公布日 2014.12.24 C N 1 0 4 2 2 7 1 9 6 A (21)申请号 201410460513.0 (22)申请日 2014.09.11 B23K 9/167(2006.01) B23K 9/23(2006.01) B23K 35/30(2006.01) (71)申请人兰州西固热电有限责任公司 地址 730060 甘肃省兰州市西固区古浪路 78号 (72)发明人王沛 刘杰 戚晓东 郝哲然 岳潇 刘君然 陈蕾 (74)专利代理机构北京振安创业专利代理有限 责任公司 11025 代理人祁纯阳 (54) 发明名称 。
2、一种温度管与再热热段管的焊接方法 (57) 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。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 (19)。
3、中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104227196 A CN 104227196 A 1/1页 2 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。
4、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。 6.如权利要求1所述的温度管与。
5、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 Mn,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2025V,焊接电流为直流正接,电流 大小为8090A,所述至少两个过渡层的焊接速度为6080mm/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,。
6、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23mm。 权 利 要 求 书CN 104227196 A 1/5页 3 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1Cr18Ni9Ti,将再热热段管 材质选为P22。P22+1Cr18Ni9T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1Cr18Ni9Ti两种金属材料各自的焊接工艺。
7、和焊接方法我们都已有了 成熟的焊接工艺,但P22+1Cr18Ni9Ti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+1Cr18Ni9Ti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Inconel182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 1Cr18Ni9Ti属奥氏。
8、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(10501100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时热导率24.7/ w(mk),且线膨胀系数很大,在600时其线膨胀系数为18.210 -6 / -1 ,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1020左右,并且采 用小直径焊丝。 0004 P22属。
9、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720730,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+1Cr18Ni9Ti焊接时存在的问题: 0006 P22属于Cr-Mo低合金钢,1Cr18Ni9Ti属于奥氏体不锈钢,Cr-M。
10、o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(20600:奥 氏体钢的线膨胀系数为18.510-6/,Cr-Mo低合金钢的线膨胀系数为12.510-6/), 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 说 明 书CN 104227196 A 2/5页 4 力也是造成界面形成焊接裂纹,。
11、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。
12、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。
13、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1mm;斜面与温度管轴线的夹角为35。 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Ni,0.1的C,3.0的Mn,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。 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2025V, 焊接电流为直流正接,电流大小为8090A,焊接速度为6080mm/min。 0020 优。
14、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/min。 0021 优选地,上述至少两个过度层的厚度都为23mm。 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。
15、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。 说 明 书CN 104227196 A 3/5页 5 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。
16、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 焊丝Ni C Mn Nb Si Cu Cr Ti S、P Inconel 82 67 0.10 3.0 2.5 0.5 0.25 20 0.75 0.02 0034 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Mn,2.5的Nb,0.5的Si,0.25的Cu,20。
17、的Cr,0.75的Ti, 0.02的S和P。 0035 在焊接前,对温度管与再热热段管进行清洁:焊件在组对前应将坡口表面及附近 母材两侧20毫米内外壁的油、漆、锈、垢等清理污干净,直至发出金属光泽。清洁步骤之后, 温度管与再热热段管会露出金属光泽。 0036 如图2所示,焊接前,对温度管的机械加工和再热热段管1的机械加工步骤包括: 将再热热段管1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2轴 线倾斜的斜面4。开口还包括一个与温度管2轴线平行的内壁5,内壁5与温度管2之间的 间隙为1mm;斜面4与温度管轴线的夹角为35。其中,主再热热段管壁厚为H1,内壁5在 温度管2轴线方向上。
18、的高度为H0,H0为10mm。如图2、图3所示,在再热热段管1外侧形成 焊脚3的高度为H2,并且H2H1。 0037 S2,堆焊过度层: 0038 在再热热段管的母材侧用步骤一中的焊接材料堆焊过渡层,并且过度层包括两 层。 0039 S3,正式焊接: 0040 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 说 明 书CN 104227196 A 4/5页 6 与再热热段管焊接在一起。 0041 各种材料的物理性能的差异:马氏体钢和奥氏体钢的热膨胀系数不同, 20600:奥氏体钢的线膨胀系数为18.510-6m/,马氏体钢的线膨胀系数为 12.610-6/;而Incon。
19、el 82焊丝的的线膨胀系数201610-6m/。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。 0042 步骤S3中焊接方式为手工钨极氩弧焊;并且焊接电压范围为2025V,焊接电流 为直流正接,电流大小为80A,焊接速度为60mm/min;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/min;上述两个过度层的厚度都为2mm。更加具体 的如表2所示: 0043 0044 0045 表2.水平固定焊接工艺参数 0046 同时,步骤S3中,钨极氩弧焊的熔合比的变化范围很大,它可以在10-100之间, 当不使用填充材料时熔合比可达到100,正式施焊时要。
20、采用较小的焊接规范,严格控制焊 接热输入量,减少融合比,焊接是要特别注意与P22再热热段管侧母材的熔合情况。控制每 层之间的温度300。采用多层多道焊接工艺,要保证焊道之间的融合情况,避免形成层 间未熔和缺陷;焊缝表面与母材要圆滑过渡。 0047 在步骤S3之后,还包括检验步骤。其中,检验过程可以按照火力发电厂焊接 技术规程DL/T 869-2012评定,焊接接头外观检查合格;按照承压设备无损检测JB/ T4730-2005,角焊缝PT探伤未发现表面超标缺陷。 0048 实施例2: 说 明 书CN 104227196 A 5/5页 7 0049 S1,选择焊接材料: 0050 选择高铬镍奥氏体。
21、不锈钢焊丝或镍基焊丝作为焊接材料。现选择Inconel 82焊 丝 0051 S2,堆焊过度层: 0052 在再热热段管的母材侧用步骤一中的焊接材料堆焊过渡层,并且过度层包括五 层。 0053 S3,正式焊接: 0054 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。 0055 步骤S3中焊接方式为手工钨极氩弧焊;并且焊接电压范围为25V,焊接电流为直 流正接,电流大小为90A,焊接速度为80mm/min;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65mm/min,第三层焊接速度为70mm/min,第四层焊接速度为 75mm/min,第五层焊接速度为80mm/min;上述两个过度层的厚度都为3mm。 0056 最后需要说明的是,上述说明仅是本发明的最佳实施例而已,并非对本发明做任 何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,都可利用 上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等,这些 都属于本发明技术方案保护的范围。 说 明 书CN 104227196 A 1/1页 8 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 104227196 A 。