12Cr1MoV方矩管焊接材料与12Cr2MoWVTiB的异种钢焊接工艺

2017-04-17 10:41:43 源泰基业(天津)商贸有限公司 来源:http://www.tjytjy.com

   12Cr1MoV方矩管焊接材料与12Cr2MoWVTiB的异种钢焊接工艺

  1 前言

  通过12Cr1MoV低合金珠光体耐热钢与12Cr2MoWVTiB低合金贝氏体型热强钢的焊接工艺。并进行相关的工艺评定,对异种钢的焊材选用也进行了对比性实验,确立了对异种钢焊接工艺方案的可行性。并对我公司的锅炉内管(屏式过热器)进行了大面积的更换,经过10多年的运行,更换后的管子和焊口,长期在高温下使用时金属组织与力学性能稳定,提高了管子的焊口的使用寿命,避免了屏式过热器爆管而引起的停炉故障。

  2 焊接分析

  我公司是两台220t/h锅炉,屏式过热器的材质:12Cr1MoV,锅炉设计压力9.81MPa,介质温度443℃,常期在高温下运行,管子出现过烧现象,经常在弯头处发生爆管,焊口出现断裂失效,向火面管子有蠕变鼓包变形现象,管子内外壁都有微裂纹存在,向火面组织球化4级。并且整个管子的内外壁都有晶界裂纹,晶界氧化严重。93年的一个月内连续发生几次爆管泄漏事故,给公司带来重大经济损失。

  为了提高屏式过热器管的耐高温性及焊口的使用寿命,公司决定把钢材提高一个等级,在向火面过烧处由原来的12Cr1MoV钢更换为12Cr2MoWVTiB钢,这种异种钢焊接给焊工提出了新的工艺要求,因12Cr2MoWVTiB是多元合金元素复合强化的低合金贝氏体耐热钢,具有较高的热强性,其金相组织中不允许出现自由铁素体或网状铁素体。由于含有较多的合金元素,致使熔池的粘度提高,影响焊接操作,使得熔池中的气体不易浮出,易产生气孔,另外,这种钢的淬硬性较大,可能出现脆性组织,以致形成裂纹,而且这种钢对温度非常敏感,焊后空冷和回火处理,要保证获得回火贝氏体组织,严防冷速太慢而出现铁素体,以及冷速太快而出现粗大的贝氏体组织,这对接头的机械性能都有明显的影响。在选用焊接材料(R317和R347焊条)时,对这两种焊接材料经过对比试验,最后决定使用R31焊丝打底,R317焊条盖面(93年更换管焊600多焊口,要是现在焊可以使用全氩)

  3 焊前准备

  (1)选用上海金通ZX7-400S/T型直流脉冲氩弧焊机,氩弧打底用直流正接;电焊盖面用直流反接;

  (2)焊丝采用TIG-R31,Φ=2.0mm,氩气纯度不小于99.99%,钨极(铈钨)Φ=2.5mm,焊条采用上海焊条总厂R317、Φ=2.5mm,在使用前须经350℃烘焙一小时,随用随取,焊条有专人保管发放并做好记录,严禁错用。

  (3)坡口:采用机械或手工打磨30~35°的“V”型坡口,坡口内外壁要打磨(10~15mm)至金属光泽,管口处无油污、水渍、毛刺、夹皮等,坡口示意图如下:

  (4)该部件的焊接应按《焊工技术考核规程》由Ⅰ类合格焊工担任。

  (5)焊丝与钨极不能相碰,焊丝端头应始终处于氩气保护之内。

  (6)焊接过程中,焊层之间应熔合良好,以防产生未熔合现象,接头与收弧应避开困难位置。

  (7)焊后自检,无气孔、咬边、夹渣、裂纹等缺陷后,进行无损探伤(拍片100%)

  (8)为了降低焊后的淬硬倾向,防止冷裂纹,焊前应对焊口进行预热:预热温度应200~250℃(同母材的小口径管,壁厚小于6mm的管子不预热)焊后经720~750℃回火处理。

  (9)点焊:用氩弧焊点焊,氩气流量8-10L/min,焊接电流90-110A。点焊长度为5-10mm,不应少于2点。

  4 焊接

  手工钨极氩弧打底焊,钨极尖端离开坡口2.0-3.0mm距离,高频引弧,引燃后焊炬停留在引弧的位置处不动,当电弧将焊接熔池前熔Φ3-Φ3.5mm的熔洞时,在熔洞部位开始送丝,填充焊丝末端紧靠熔池的前缘,焊丝紧靠坡口,焊炬运动,熔化坡口又熔化焊丝,动作应熟练,焊枪运行要稳,焊丝不要搅动,打底层不宜太厚,一般为3mm左右,焊接结束在收弧时,为了防止收弧后的缩孔或因此而引起的火口裂纹,在收弧时应快速送进2-3滴焊丝,然后利用衰减电流直至断弧,但焊枪不能离开弧坑,应停留10-20秒后离开。

  5 盖面

  打底焊结束后,清理干净底层焊缝的氧化物,检查是否有气孔,裂纹等缺陷,发现缺陷应将缺陷打磨消除后方可继续施焊,由于是小口径管采用手工电弧焊盖面时(目前已使用全氩),因是Φ42mm的小口径管,焊接时热量比较集中,散热缓慢,焊口温度很高,甚至发红,继续焊接就容易过烧,使热影响区内易造成热裂纹倾向,晶粒长大,应待温度降至300℃左右,再继续施焊,焊接完毕及时将焊缝表面的熔渣及周围的飞溅物清理干净,对焊口进行自检,并用石棉布包住保温缓冷后进行热处理。

  6 焊后热处理:

  12Cr1MoV与12Cr2MoWVTiB属于异种钢焊接,必须进行回火热处理,以提高焊接接头的塑性,改善组织和消除焊接残余应力。电加热温度至720~750℃,每分钟上升5℃,恒温1小时后缓冷。

  7 结束语

  根据以上12Cr1MoV与12Cr2MoWVTiB的异种钢焊接工艺,目前在我公司是比较成熟的工艺,更换过的管子及焊口经过10多年的运行,没有发生一次屏式过热器爆管,也没有因焊接质量问题出现异常现象,完全符合工艺要求,为我公司带来很好的经济效益,目前我公司两炉三机已顺利的实现了安全运行3600天的好成绩。

  采集于《现代焊接》

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