锅炉安装与检测中高合金钢管焊接工艺

摘 要：

本文首先对高合金钢管的焊接性能进行分析,并在此基础上对锅炉安装与检测中高合金钢管的焊接工艺进行研究.期望通过本文的研究能够对高合金钢管焊接质量的提高有所帮助.

目前,在大型锅炉机组的安装中,常常会使用到一些新型的钢材,如Super304H,HR3C、TP347HFG以及NF709等等.同时,在高温管道系统中,还会使用到SA213T91、T92和T122等等,这些全都属于高合金钢材.对于高合金钢而言,采用钨极惰性气体保护焊对根部进行焊接时,容易出现氧化反应,从而导致焊缝本身的性能降低,轻则会影响设备的使用寿命,严重时可能会导致爆管的后果,这样会造成巨大的经济损失.为此,必须提高锅炉安装与检测中的高合金钢管焊接工艺质量.

1.高合金钢管的焊接性能分析

通过对传统的莱氏体钢Cr12进行改进后,开发出了Cr含量为12%的高耐腐性铁素体耐热钢,即T122钢,这种钢材的耐腐蚀性远远高于9Cr钢材,它的最大允许应力约为T91钢的1.3倍左右,且具有良好的焊接性能.T/P91钢的组织结构为马氏体,通常状态为正火加回火,属于典型的高合金钢,它的特点是高温抗氧化性,并且也具备一定的高温抗腐蚀性,其Cr含量约为8.0-9.5%左右,与T122相比,其焊接性能偏差,在焊接过程中,容易出现冷裂纹和接头脆化等质量问题,如果想要获得较为满意的接头焊接质量,就必须在焊接时,严格依据相关工艺规范的要求进行操作.T/P92钢在上个世纪90代表中期正式被美国机械工程师协会（AE）所认可,在P91钢原本性能的基础上,采用超纯净冶炼和微合金技术工艺进行改进,开发出了P92钢,这是一种细晶强韧化热强钢,它的M0含量减少至5%,W增加了1.7%,其特点是在高温条件下,抗氧化和抗腐蚀能力强,且韧性和塑性较好.

2.锅炉安装与检测中高合金钢管的焊接工艺

在锅炉安装与检测工程中,管道的焊接是较为重要的组成部分之一,由于生产方面的需求,有些锅炉管道需要采用高合金钢材,如SA213T122等等,对于这类钢材而言,若是采用传统的焊接工艺,焊缝位置容易出现氧化现象,从而影响焊接质量,也不利于锅炉的安全、稳定、可靠运行.为了确保高合金管的焊接质量,必须采取合理可行的焊接工艺,并对焊接质量进行有效控制.

2.1高合金钢管的焊接工艺要点

（1）以母材的力学性能、化学成分、使用要求等为依据,选择焊条和焊丝.需要注意的是,选用的焊条与焊丝的各方面性能应当与母材相适应,可以使用光谱分析仪进行检测,鉴于焊接中的母材为高合金钢,经综合考虑后,决定选用R307焊条和TIGR30焊丝.

（2）在进行焊接作业前,应当先对焊条进行烘干处理,并由专人负责管理,处理好的焊条可装于保温桶内,不得随意堆放.同时,为了防止电弧损伤母材的情况发生,不得在管道坡口之外的母材表面上进行引弧和试验电流.

（3）等待焊接的接头坡口表面需平滑无凹槽等,接头及其两侧25mm范围内需清理去除油脂、铁屑、尘土等杂物,必要时需打磨至金属光泽.

（4）当焊接件中的铬元素超过3%,或是焊接件中的合金含量超过5%时,在进行氩弧焊打底焊接的过程中,必须预先在管道内部充满氩气或其它保护气体,这样可以避免内侧的焊缝金属出现氧化现象.

（5）在焊接的过程中,应当确保每条焊缝都一次性完成,如果有特殊原因需要断焊时,必须按照相应的工艺要求,采取缓冷或是后热等措施,这样能够避免裂纹的产生.同时,再次焊接之前,应当对焊层表面进行检查,确定无裂纹之后方可施焊.

（6）在正式焊接前需要按规范要求进行预热,加热的范围应当控制在焊缝中心位置,每一侧均不得小于焊件实际厚度的3倍.焊接过程中注意控制层间温度,层间温度过高,建议停止焊接,待层间温度降到合理范围内,再继续焊接.此外,当焊接作业完毕后,需要进行焊后热处理,该环节的加热范围每一侧不得小于焊缝实际宽度的3倍,同时,还应对加热带之外的部分采取相应的保温措施,所有的测温点都必须对称布设.

（7）当热处理温度达到400℃左右时,加热速率不得超过330℃/h,热处理的恒温时间应当根据壁厚进行确定,一般情况下,壁厚为25mm的需要恒温1h左右,最低不得少于15min,恒温期间的高低温差不得超过65℃.此外,恒温后的冷却速率不得超过260℃/h.

2.2高合金钢管焊接质量检查

在高合金钢管焊接完毕之后,需要对焊接质量进行检查,具体内容如下：

（1）应当对管道的焊缝外观进行检查,并确保其符合相关规范标准中的规定要求.同时,应在每一道焊口以及热处理工作完成之后,采用光谱分析仪对焊口进行检查,看其化学成分是否与有关要求相符,若是不符合要求,则应当及时查明原因,并采取措施进行处理.

（2）焊接完毕后,应当焊口的热硬度进行检测,合格的标准为焊缝的热硬度不超过母材本身硬度+100.

（3）在对焊缝内部质量进行检查时,可以采用超声波或是射线照射,而焊缝外表面可采用磁粉或渗透探伤,且磁粉或渗透探伤需在焊后保温彻底冷却后进行.无论采用何种方法进行检测,都必须符合相关规范标准的规定要求.

（4）当焊接接头存在超标的缺陷时,可以采取挖补的方式进行返修,需要注意的是,对于同一个位置挖补的次数高合金钢不得大于2次,并且需要按照如下规定进行：其一,必须将缺陷彻底清除；其二,补焊时必须制定相应的措施,并严格按照批准的修补工艺要求作业；其三,返修后,返修处需再次外观检查、光谱分析；其四,而后应对接头重新进行热处理；其五,热处理后返修处应进行必要的硬度测试；其六,热处理后,返修接头必须再次进行与原工艺一致的探伤检测.

3.结论

总而言之,在锅炉安装与检测中,高合金钢管的焊接是一项较为复杂其系统的工作,除了要结合管材的性能合理选择焊条和焊丝之外,还应当了解并掌握焊接工艺要点.同时,在焊接完毕后,必须对焊接质量进行检查.只有这样,才能保证高合金钢管的焊接质量,也才能确保锅炉的运行安全、稳定.在未来一段时期,应当加大对高合金钢管焊接工艺的研究力度,并在现有工艺的基础上进行不断改进和完善.