异种钢集箱插入式焊缝焊接及热处理工艺研究

魏忠仁

摘 要：本文对集箱材质为SA335-P12，管接头材质为12Cr1MoVG的异种钢集箱插入式焊接接头在现场焊接及热处理工艺进行分析研究，综合考虑焊接及热处理工艺，确保焊接接头成型及接头性能。为类似异种钢集箱插入式焊接接头的现场施工及返修提供参考依据。

关键词：插入式管接头;异种钢焊接;热处理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.008

0 前言

在火电机组安装工作中，锅炉集箱上的各类管座接头形状复杂，结构刚性大，支管和母管交界处应力集中较大，若焊接工艺不当及焊后消除应力不彻底，运行中很容易在应力集中处发生破坏，对异种钢的集箱插入式焊接接头而言，更要综合考虑焊接及热处理的情况。在660MW机组安装中碰到集箱材质为SA-335P12，管接头材质为12Cr1MoVG的异种钢集箱插入式焊接接头需现场施工安装。根据现场实际情况采用合理工艺，取得了理想的效果。

1 SA335-P12和12Cr1MoVG钢简介

经光谱分析12Cr1MoV和SA335-P12的化学成份基本相近，最大的区别是V元素的含量。V元素通过细化钢的组织和晶粒，提高晶粒粗化温度，从而起到增加钢的强度、韧性和耐磨性，且耐高温，抗磨损和抗爆裂性极好。

2 焊接材料选择

焊接材料的选择是焊接工艺的关键，对异种钢而言现场施工焊接材料的选择一般多采用高配或低配，选中间的比较少，且SA335-P12和12Cr1MoVG钢的化学成分相差不大，因此原则上有R317或R307两种选择。但如果选择高配R317焊条，那么热处理温度的选择将非常困难，根据规程规定焊后热处理恒温温度的选择原则保温温度为720～750℃。而集箱材料SA335-P12的保温温度为670～700℃同时规程规定焊后热处理恒温温度的选择原则中写到不能超过焊接材料熔敷金属及两侧母材中最低的下转变温度（Ac1），一般应低于该Ac1以下30℃那么对于集箱来说热处理的温度不能超过700℃。实验后发现焊缝硬度不符合要求。

实际施工中我们选择R307作为焊接材料，焊后进行热处理，热处理保温温度为670～700℃。能满足《DL/T819-2010火力发电厂焊接热处理技术规程》的要求，且硬度检测合格。

3 焊接工艺

低温再热器出口集箱材质：SA335-P12;规格：Φ762×40。管接头材质：12Cr1MoVG;规格：Φ50.8×4。焊材的材质，规格：焊丝TIG-R30;焊材R307，规格φ2.5。

焊接方法：为了确保集箱角焊缝根部可以焊透，也为了保证焊缝的焊后性能。在焊接方法上选择氩弧焊打底电焊盖面的焊接方法。焊道层次：多层多道焊。每层焊道之间用钢丝刷或角向磨光机等清理干净，方可进行下一道焊接作业。层间温度：150～200℃;焊后进行热处理，热处理保温温度为670～700℃。时间120Min。焊接参数见表1。

注意事项：小电流，快速焊。电流是热量的直接来源，电流越大则焊接时热影响区积累的热量越多;在相同的焊接电流下，焊接速度越慢侧熔池吸收的热量越。所以控制较小的焊接电流，快速焊。

短焊道，间断焊，窄道焊缝。短焊道，间断焊是在焊接受热面拼缝时常见的防止受热面形变的焊接方法。这种方法可以防止由于局部热量过于集中而引起的变形和过烧。而窄道焊缝侧是从根本上减少热量的输入，降低了焊缝的温度。

由于插入式角焊缝的位置特殊，层间温度较难控制，为保证焊接过程中层间温度达到要求且不超温，且集箱的材质规格已经的达到电加热的要求，采用电加热预热。

4 焊接检验

表面检查。低温再热器出口集箱焊接完成后的外表面。我们可以看到焊道均匀，表面成型良好。缝外表无气孔、裂纹、咬边缺陷，变形小。

无损检测：采用磁粉检查。未发现裂纹，气孔等缺陷。

5 焊后热处理

5.1 集箱插入式焊接接头

由于壁厚、材质不一致，焊后热处理的温度控制是难点，为使温度加热区域均匀，我们采用三根热电偶，两根热电偶布置在电加热器覆盖的筒身两侧各12点的位置，测点布置在管座焊缝边缘的10～15mm作為辅助，另一根热电偶布置在管座焊缝边缘10mm处，用绳状加热绳绕至7圈。紧贴管座焊缝下面至母管。此测温点作为主控点，温度控制在700℃。

注意事项：在缠绕绳式加热器的过程中，一定要注意把绳式加热器的陶瓷压紧，防止裸露的电热丝与热电偶短路。另外绳式加热器在缠绕过程中，不能重叠以防止远红外线互相辐射，造成陶瓷温度过高而熔化，造成电路短路，导致前面所做工作前功尽弃，影响安全生产及工期。

5.2 硬度试验

考虑管座结构特点，将测试点分别在T型接头的正面和侧面取有代表性的五点，焊缝布氏硬度均小于HB270，符合DL869—2012《火力发电厂焊接技术规程》有关条款要求的规定，热处理前后对比，焊缝及热影响区硬度均明显降低。

6 结论

（1）集箱SA335-P12和管座12Cr1MoVG插入式焊缝焊接采用低配焊接工艺比较合理。

（2）氩弧焊打底可以保证角焊缝根部焊透，同时也可以保证角焊缝的焊接性能良好。

（3）采用绳式和特制加热器进行集箱管座接头异形角焊缝焊后热处理时，应根据母管和支管的不同壁厚选用不同的加热器功率，以保证热处理温度的需要。

（4）焊后热处理升降温速率按照壁厚的升降温速率来控制，保温时间是按照角焊缝实际厚度来选择保温时间。

参考文献：

[1]DL/T752-2010火力发电厂异种钢焊接技术规程[S].国家能源局.

[2]DL/T819-2010火力发电厂焊接热处理技术规程[S].国家能源局.

[3]DL/T869-2012火力发电厂焊接技术规程[S].国家能源局.