一種溫度管與蒸汽管的焊接方法

2023-09-17 14:46:55

一種溫度管與蒸汽管的焊接方法
【專利摘要】本發明提供一種溫度管與蒸汽管的焊接方法，其特徵在於，包括：一、選擇高鉻鎳奧氏體不鏽鋼焊絲或鎳基焊絲作為焊接材料；二、在蒸汽管的母材側用步驟一中的焊接材料堆焊過渡層，並且過渡層至少包括五層；三、找好蒸汽管與溫度管的焊接中心，通過電焊用步驟一中的焊接材料，將溫度管與蒸汽管焊接在一起。選擇的焊接材料符合蒸汽管的母材需求，而且焊縫材料的線膨脹係數介於溫度管與蒸汽管材料線膨脹係數之間；所以能夠滿足焊縫金屬的抗熱裂性能和焊接接頭的高溫性能。
【專利說明】一種溫度管與蒸汽管的焊接方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋼材焊接【技術領域】，尤其涉及一種溫度管與蒸汽管的焊接方法。

【背景技術】
[0002]發電廠用的鍋爐中，通常會選擇將溫度管的材質選為ICr 18Ni9Ti，將蒸氣管材質選為A335P91。這是因為:lCrl8Ni9Ti含有鈦，使鋼具有較高的抗酸腐蝕性能，在不同濃度、不同溫度的某些有機酸和無機酸中，尤其是在氧化介質中都有良好的耐腐蝕性能;A335P91中含有P91鋼作為高溫承載部件廣泛應用於火力發電系統中，尤其是作為主蒸氣管道、高溫再熱管道等重要溫度承壓部件，而A335P91有很好的衝擊韌性、穩定的持久塑性、很好的抗氧化性和熱強性，以及較好的抗高溫腐蝕性能。
[0003]上述lCrl8Ni9Ti屬於奧氏體型不修耐酸鋼，這種鋼材在經過熱處理(1050?1100°C在水中或空氣中淬火)後，呈單相奧氏體組織；A335P91屬於馬氏體耐熱鋼，組織結構為回火馬氏體。由於這兩種材料的化學成分和金相組織存在很大的差異，而且物理性能差別也較大。現有技術中解決馬氏體和奧氏體焊接時，通常的解決辦法是，採用TGS-9cb，或者採用TIG0Crl8Ni9T焊絲。
[0004]但是發明人發現，在使用現有的焊接方法存在很多技術問題:1、馬氏體鋼和奧氏體鋼的線膨脹係數不同，被焊接部件在焊接過程中會受熱循環的影響，在溶合面處產生較高的熱應力，這種高溫應力容易造成界面形成焊接裂紋；2、在焊接過程中，通過機械混合和液態擴散使合金元素溶解，熔合區存在碳(C)的擴散遷移，形成脫碳層和增碳層，使得該區抗蠕變能力、持久強度和塑性等；3、焊接接頭各區域，由於化學成分和金相組織不同，塑性和硬度韌性也不同，使殘餘應力分布不均勻，在熱循環作用下易產生疲勞裂紋。


【發明內容】

[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供一種能夠焊接效果好，而且沒有焊接裂紋的溫度管與蒸汽管的焊接方法。
[0006]本發明提供的技術方案是:
[0007]—種溫度管與蒸汽管的焊接方法，其特徵在於，包括:一、選擇高鉻鎳奧氏體不鏽鋼焊絲或鎳基焊絲作為焊接材料；二、在蒸汽管的母材側用步驟一中的焊接材料堆焊過渡層，並且過渡層至少包括五層；三、找好蒸汽管與溫度管的焊接中心，通過電焊用步驟一中的焊接材料，將溫度管與蒸汽管焊接在一起。
[0008]優選地，在步驟二之前還包括對溫度管與蒸汽管的清潔步驟，其中清潔步驟之後，溫度管與蒸汽管會露出金屬光澤。
[0009]優選地，在步驟二之前還包括對溫度管的機械加工步驟；對蒸汽管的機械加工步驟包括將蒸汽管的開口加工成具有一敞開的開口，並且敞開的開口包括一個與溫度管軸線傾斜的斜面。
[0010]優選地，上述開口還包括一個與溫度管軸線平行的內壁，內壁與溫度管之間的間隙為1_ ;斜面與溫度管軸線的夾角為35°c。
[0011]優選地，上述焊接材料為Inconel 82焊絲，所述Inconel 82焊絲包括質量組分為67% 的 Ni, 0.1% 的 C，3.0%的胞，2.5% 的 Nb, 0.5% 的 Si, 0.25% 的 Cu，20% 的 Cr, 0.75%的 Ti,0.02%的 S 和 P0
[0012]優選地，步驟三種的焊接方式為手工鎢極氬弧焊；並且焊接電壓範圍為20?25V，焊接電流為直流正接，電流大小為80?90A，焊接速度為60?80mm/min。
[0013]優選地，步驟三的焊接方式中，第一層焊接速度為60mm/min，第二層焊接速度為80mm/mino
[0014]優選地，上述至少五個過渡層的厚度都為2?3mm。
[0015]採用上述優選的技術方案，選擇的焊接材料符合蒸汽管的母材需求，而且焊縫材料的線膨脹係數介於溫度管與蒸汽管材料線膨脹係數之間；所以能夠滿足焊縫金屬的抗熱裂性能和焊接接頭的高溫性能；而且採用將焊接材料在蒸汽管的母材上堆焊過渡層，可以防止焊接過程中碳的遷移；上述採用的焊接材料，各項性能都能滿足相關焊接標準的要求，能夠保證設備的安全運行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發明實施例提供的一種溫度管與蒸汽管的焊接方法的流程圖；
[0017]圖2為本發明實施例提供的一種溫度管與蒸汽管的局部結構示意圖；
[0018]圖3本發明實施例提供的一種溫度管與蒸汽管焊接後的局部示意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明，需要說明的是，這些具體的說明只是讓本領域普通技術人員更加容易、清晰理解本發明，而非對本發明的限定性解釋。
[0020]實施例
[0021]如圖1所示，優選地，本實施例提供一種溫度管與蒸汽管的焊接方法，包括:
[0022]SI，選擇焊接材料:
[0023]選擇高鉻鎳奧氏體不鏽鋼焊絲或鎳基焊絲作為焊接材料。
[0024]S2，堆焊過渡層:
[0025]在蒸汽管的母材側用步驟一中的焊接材料堆焊過渡層，並且過渡層至少包括五層。
[0026]S3，正式焊接:
[0027]找好蒸汽管與溫度管的焊接中心，通過電焊用步驟一中的焊接材料，將溫度管與蒸汽管焊接在一起。
[0028]優選地,上述焊接材料為Inconel 82焊絲,所述Inconel 82焊絲包括質量組分為67% 的 Ni, 0.1% 的 C，3.0%的胞，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。並且，各種材料的物理性能的差異:馬氏體鋼和奧氏體鋼的熱膨脹係數不同，20°C?600°C:奧氏體鋼的線膨脹係數為18.5X10-6m/°C，馬氏體鋼的線膨脹係數為12.6X10-6/°C;而Inconel 82焊絲的的線膨脹係數20°C 16X10_6m/°C。所以，能夠滿足焊縫金屬的抗熱裂性能和焊接接頭的高溫性能。
[0029]優選地，在S2之前還包括對溫度管與蒸汽管的清潔步驟，具體地，焊件在組對前應將坡口表面及附近母材兩側20毫米內外壁的油、漆、鏽、垢等清理汙乾淨，直至發出金屬光澤。其中清潔步驟之後，溫度管與蒸汽管會露出金屬光澤。
[0030]如圖2所示，優選地，在S2之前還包括對溫度管的機械加工步驟；對蒸汽管I的機械加工步驟包括將蒸汽管I的開口加工成具有一敞開的開口，並且敞開的開口包括一個與溫度管2軸線傾斜的斜面4。開口還包括一個與溫度管2軸線平行的內壁5，內壁5與溫度管2之間的間隙為Imm ;斜面4與溫度管軸線的夾角為35°C。其中，蒸汽管壁厚為H1，內壁5在溫度管2軸線方向上的高度為HO，HO為10mm。如圖2、圖3所示，在蒸汽管I外側形成焊腳3的高度為H2，並且H2〈H1。
[0031]優選地，步驟S3中焊接方式為手工鎢極氬弧焊；並且焊接電壓範圍為20?25V，焊接電流為直流正接，電流大小為80?90A，焊接速度為60?80mm/min ;優選地，步驟三的焊接方式中，第一層焊接速度為60mm/min,第二層焊接速度為80mm/min ;優選地,上述至少五個過渡層的厚度都為2?3mm。更加具體的如表I所示:
[0032]
焊絲(mm)電流範圍焊接速焊接層焊接電壓度

電流(L/min )
數方法兔號胡格極[■生(V) ( mm/m
(A).、





in J
^Inconel直流 80 ~8 ~
第 I 層 ffsΦ 2.020 ~ 25 60
82正接 9010
^Inconel直流 80 ~
第 2 層 WsΦ 2.024 ~ 26 80—
82正接 90
^Inconel直流 80 ~
第 3 層 WsΦ，O24 ~ 26 80—
82正接 90
^Inconel直流 80 ~
第 4 層 WsΦ 2, O24 ~ 26 80—
82正接 90.1nconel直流i 80 ~
第 5 層 WsΦ 2.024 ~ 26 80—
82正接 900
[0033]表1.水平固定焊接工藝參數
[0034]同時，步驟S3中，鎢極氬弧焊的熔合比的變化範圍很大，它可以在10-100%之間，當不使用填充材料時熔合比可達到100%，正式施焊時要採用較小的焊接規範，嚴格控制焊接熱輸入量，減少融合比，焊接是要特別注意與P91側母材的熔合情況。控制每層之間的溫度> 300°C。採用多層多道焊接工藝，要保證焊道之間的融合情況，避免形成層間未熔和缺陷；焊縫表面與母材要圓滑過渡。
[0035]優選地，在步驟S3之後，還包括檢驗步驟。其中，檢驗過程可以按照《火力發電廠焊接技術規程》DL/T 869-2012評定，焊接接頭外觀檢查合格；按照《承壓設備無損檢測》JB/T4730-2005,角焊縫PT探傷未發現表面超標缺陷。
[0036]採用上述優選的技術方案之後，可以有如下有益效果:1、形成的焊接接頭抗裂性能好。2、工藝穩定性、可靠性好。3、焊縫性能滿足高溫強度及高溫運行工況需要。
[0037]最後需要說明的是，上述說明僅是本發明的最佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，都可利用上述揭示的做法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和簡單的替換等，這些都屬於本發明技術方案保護的範圍。
【權利要求】
1.一種溫度管與蒸汽管的焊接方法，其特徵在於，包括: 一、選擇高鉻鎳奧氏體不鏽鋼焊絲或鎳基焊絲作為焊接材料； 二、在蒸汽管的母材側用步驟一中所述的焊接材料堆焊過渡層，並且過渡層至少包括五層; 三、找好蒸汽管與溫度管的焊接中心，通過電焊用步驟一中所述的焊接材料，將所述溫度管與所述蒸汽管焊接在一起。
2.如權利要求1所述的溫度管與蒸汽管的焊接方法，其特徵在於，在步驟二之前還包括對所述溫度管與所述蒸汽管的清潔步驟，其中清潔步驟之後，所述溫度管與所述蒸汽管會露出金屬光澤。
3.如權利要求1所述的溫度管與蒸汽管的焊接方法，其特徵在於，在步驟二之前還包括對所述溫度管的機械加工步驟；對所述蒸汽管的機械加工步驟包括將所述蒸汽管的開口加工成具有一敞開的開口，並且敞開的開口包括一個與所述溫度管軸線傾斜的斜面。
4.如權利要求3所述的溫度管與蒸汽管的焊接方法，其特徵在於，所述開口還包括一個與所述溫度管軸線平行的內壁，所述內壁與所述溫度管之間的間隙為Imm ;所述斜面與所述溫度管軸線的夾角為35°C。
5.如權利要求1所述的溫度管與蒸汽管的焊接方法，其特徵在於，所述焊接材料為Inconel 82焊絲，所述Inconel 82焊絲包括質量組分為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。
6.如權利要求1所述的溫度管與蒸汽管的焊接方法，其特徵在於，所述步驟三種的焊接方式為手工鎢極氬弧焊；並且焊接電壓範圍為20?25V，焊接電流為直流正接，電流大小為80?90A，焊接速度為60?80mm/min。
7.如權利要求6所述的溫度管與蒸汽管的焊接方法，其特徵在於，所述焊接方式中，第一層焊接速度為60mm/min,第二層焊接速度為80mm/min。
8.如權利要求1所述的溫度管與蒸汽管的焊接方法，其特徵在於，所述至少五個過渡層的厚度都為2?3mm。
【文檔編號】B23K9/23GK104191073SQ201410460618
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年9月11日
【發明者】王沛, 王飛虎 申請人:蘭州西固熱電有限責任公司