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【摘 要】本文根据工程的实践经验、技术资料等针对SA213-T91与12Cr1MoV异种钢的焊接，在选用合适的焊接材料、工艺参数等方面作了详细论述，为现场焊接施工的各个工序提供了依据。经过实践检验，只要使用合适的焊接工艺，并进行严格的过程控制，就能够保证获得合格的焊接接头，保证机组的安全运行。
【关键词】异种钢;小径管;TIG;焊接技术
0.前言
焊接是通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到结合的一种方法。焊接工作是电站施工建设中的重要环节，焊接质量已成为施工中最重要的因素，从而对焊接的施工质量提出了越来越高的要求。在抚顺发电厂（2×300MW）#2供热机组的工程中，其中锅炉末级过热器有一段焊口的材质为SA213-T91与12Cr1MoV的异种钢焊接（管径ф51×11）,本文结合现场实际工作条件,对SA213T91与12Cr1MoV（B类Ⅲ级与B类Ⅰ级）的焊接形成了一套严格的焊接操作技术，保证了焊接质量。
1.焊接性能分析
SA213-T91属于马氏体耐热钢,是一种改进的9CrlMo钢，它是在9Cr1Mo钢的基础上通过添加V、Nb等微量元素形成的。具有较低的热膨胀系数和良好的导热性，抗拉强度和屈服强度较高，特别是在高温下具有较高的蠕变强度和持久强度及许用应力。此钢种焊接性能差,淬硬性大.焊缝及热影响区极易产生高度马氏体和贝氏体组织,使接头脆性增加,残余应力增大,导致冷裂纹的产生。12Cr1MoV属于珠光体耐热钢,由于含碳及合金元素较多,焊缝及热影响容易出现淬硬组织,当焊件刚性及接头应力大时,容易产生冷裂纹,焊后热处理过程中容易产生再热裂纹,当将其两种耐热钢焊接时,有一定的施焊难度。
SA213-T91与2Cr1MoV钢化学成分(%)
2.焊接工艺方法及要求
以下将由我公司承担的中电投抚顺发电厂（2×300MW）#2供热机组的锅炉末级过热器（管径：ф51×11、材质：SA213-T91/12Cr1MoV）的焊接方法及要求做一简单介绍。
2.1对作业人员要求
首先按考规规定，焊工应具备相应的焊接操作资质，焊工上岗前必须按照现场实际焊接位置进行模拟培训，经考试合格后方可上岗。为避免焊接材料错用，焊工必须凭借焊接技术员签发的焊材领用单领取焊接材料。当作业条件与作业指导书要求不符时，应停止或拒绝施焊并报告技术管理人员，不得自行处理，焊后做好自检和互检工作。
2.2作业机械、工器具要求
（1）焊接设备（现场焊机为ZX7－400型）、热处理设备应具有参数稳定、调节灵活和安全可靠等性能，应满足焊接工艺的要求。
（2）每名焊工需配备焊枪、焊帽、氩气减压流量计、氩气带、保温筒、手锤、扁铲、角向、钢丝刷、白光镜、绝缘鞋以及相应劳动保护用品等各一套。
（3）热处理设备和检测器具应具有标有计量等级的出厂合格证，各种需要计量的计量器具应具有有效的检定证明。
2.3作业材料要求
（1）焊接材料入库前要有合格证件，焊接材料存放于干燥、通风良好的地方，室内的温度不低于5℃，且空气相对湿度低于60%。
（2）焊丝在使用前，应清除锈、垢和油污，露出金属光泽。
（3）钨极氩弧焊用的电极，宜采用铈钨棒，所用氩气纯度不低于99.95％，瓶内压力不得小于0.5Mpa。
2.4作业环境要求
施工场所应具有防风、防雨、等措施，位置应适合焊接作业。夜间施工时要有足够的照明。焊接现场允许的最低环境温度:B-Ⅲ为5℃。
2.5工艺流程图
对口检查→焊口预热→充氩保护→氩弧打底→填充盖面
焊缝清理→焊后自检→焊后热处理→无损检验→资料保存
2.6 SA213-T91与12Cr1MoV的异种钢焊接
2.6.1氩弧焊打底
在焊接以前必须把对接接头的坡口表面及附近母材（内、外壁）的油、漆、垢、锈等清理干净，直至发出金属光泽，清理范围为坡口两侧各10—15mm。为防止根部氧化或过烧，保证背部保护效果，氩弧焊打底过程中应在管子内壁充氩气保护，充氩时要在焊缝两侧的管内进行封堵，未施焊的对口间隙处也要进行封堵，随时启封，随时焊接。焊前采取火焰加热方式，加热温度为150～200℃（专人用测温枪检测温度），加热宽度≮100mm。施焊过程中不得在管子表面引燃电弧试验电流。打底过程中，由于在平焊位置熔滴极易下坠使内侧焊缝容易产生焊瘤，因此焊工操作时，应采用外填丝并加快施焊速度，控制焊接熔池形状，避免焊缝内侧产生焊瘤。在仰焊位置焊接时由于操作不当及熔滴下坠使内侧焊缝容易产生内凹．因此焊工操作时，应采用内填丝，利用电弧的吹力托住熔滴，避免焊缝产生内凹。立焊位置焊接要选择合适电流，利用电弧的吹力托住熔滴避免焊缝产生内凹。焊工操作时要做到眼到、手到、心到，避免缺陷的产生。
2.6.2填充、盖面焊接
为保证层间温度，整个焊接过程要有专人对层间温度进行监控，层间温度控制在200-300℃（控制层间温度一方面为防止焊缝过热；另一方面是为了保持缓冷）。当焊件温度低于层间温度下线时，应对焊件进行加热。当焊件温度高于层间温度上线时，应暂时停止施焊，待焊件温度低于层间温度上线时，再继续施焊。无特殊情况，焊件一经施焊应连续完成整个焊件的焊接，如遇特殊情况，不得不中断施焊，应对焊接接头采取缓冷措施，或进行后热处理，重新施焊时，应重新预热。施焊过程中应特别注意接头和收弧质量，收弧时应将熔池填满，每层焊缝的接头要错开，焊后做好自检。
焊接工艺参数：
2.7焊后热处理
当焊接完毕后，应及时进行焊后热处理。及时有效的焊后热处理能起到改善焊缝组织，提高接头的韧性和高温持久强度以及消除焊接内应力等作用；热处理加热方式为远红外电加热，升温速度为150℃/h，加热宽度≮200mm，加热温度为750℃±10℃，恒温时间1h，降温速度150℃/h，保温宽度≮300mm。
热处理微机温度控制装置和热电偶在使用前按计量的要求进行校验，热处理过程有完善的工艺记录和自动控温曲线记录。
热处理后用HL－D型硬度计检验，均一次合格。
3.结论
对于SA213T91与12Cr1MoV异种钢的焊接，通过采用此工艺方法进行施焊和处理，得到的焊接接头经过各项检查、检验均符合要求，完全可以获得满意的焊接质量从而保证焊接接头的运行寿命，证明该工艺是合理可行的,目前该机组运行良好。
【关键词】异种钢;小径管;TIG;焊接技术
0.前言
焊接是通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到结合的一种方法。焊接工作是电站施工建设中的重要环节，焊接质量已成为施工中最重要的因素，从而对焊接的施工质量提出了越来越高的要求。在抚顺发电厂（2×300MW）#2供热机组的工程中，其中锅炉末级过热器有一段焊口的材质为SA213-T91与12Cr1MoV的异种钢焊接（管径ф51×11）,本文结合现场实际工作条件,对SA213T91与12Cr1MoV（B类Ⅲ级与B类Ⅰ级）的焊接形成了一套严格的焊接操作技术，保证了焊接质量。
1.焊接性能分析
SA213-T91属于马氏体耐热钢,是一种改进的9CrlMo钢，它是在9Cr1Mo钢的基础上通过添加V、Nb等微量元素形成的。具有较低的热膨胀系数和良好的导热性，抗拉强度和屈服强度较高，特别是在高温下具有较高的蠕变强度和持久强度及许用应力。此钢种焊接性能差,淬硬性大.焊缝及热影响区极易产生高度马氏体和贝氏体组织,使接头脆性增加,残余应力增大,导致冷裂纹的产生。12Cr1MoV属于珠光体耐热钢,由于含碳及合金元素较多,焊缝及热影响容易出现淬硬组织,当焊件刚性及接头应力大时,容易产生冷裂纹,焊后热处理过程中容易产生再热裂纹,当将其两种耐热钢焊接时,有一定的施焊难度。
SA213-T91与2Cr1MoV钢化学成分(%)
2.焊接工艺方法及要求
以下将由我公司承担的中电投抚顺发电厂（2×300MW）#2供热机组的锅炉末级过热器（管径：ф51×11、材质：SA213-T91/12Cr1MoV）的焊接方法及要求做一简单介绍。
2.1对作业人员要求
首先按考规规定，焊工应具备相应的焊接操作资质，焊工上岗前必须按照现场实际焊接位置进行模拟培训，经考试合格后方可上岗。为避免焊接材料错用，焊工必须凭借焊接技术员签发的焊材领用单领取焊接材料。当作业条件与作业指导书要求不符时，应停止或拒绝施焊并报告技术管理人员，不得自行处理，焊后做好自检和互检工作。
2.2作业机械、工器具要求
（1）焊接设备（现场焊机为ZX7－400型）、热处理设备应具有参数稳定、调节灵活和安全可靠等性能，应满足焊接工艺的要求。
（2）每名焊工需配备焊枪、焊帽、氩气减压流量计、氩气带、保温筒、手锤、扁铲、角向、钢丝刷、白光镜、绝缘鞋以及相应劳动保护用品等各一套。
（3）热处理设备和检测器具应具有标有计量等级的出厂合格证，各种需要计量的计量器具应具有有效的检定证明。
2.3作业材料要求
（1）焊接材料入库前要有合格证件，焊接材料存放于干燥、通风良好的地方，室内的温度不低于5℃，且空气相对湿度低于60%。
（2）焊丝在使用前，应清除锈、垢和油污，露出金属光泽。
（3）钨极氩弧焊用的电极，宜采用铈钨棒，所用氩气纯度不低于99.95％，瓶内压力不得小于0.5Mpa。
2.4作业环境要求
施工场所应具有防风、防雨、等措施，位置应适合焊接作业。夜间施工时要有足够的照明。焊接现场允许的最低环境温度:B-Ⅲ为5℃。
2.5工艺流程图
对口检查→焊口预热→充氩保护→氩弧打底→填充盖面
焊缝清理→焊后自检→焊后热处理→无损检验→资料保存
2.6 SA213-T91与12Cr1MoV的异种钢焊接
2.6.1氩弧焊打底
在焊接以前必须把对接接头的坡口表面及附近母材（内、外壁）的油、漆、垢、锈等清理干净，直至发出金属光泽，清理范围为坡口两侧各10—15mm。为防止根部氧化或过烧，保证背部保护效果，氩弧焊打底过程中应在管子内壁充氩气保护，充氩时要在焊缝两侧的管内进行封堵，未施焊的对口间隙处也要进行封堵，随时启封，随时焊接。焊前采取火焰加热方式，加热温度为150～200℃（专人用测温枪检测温度），加热宽度≮100mm。施焊过程中不得在管子表面引燃电弧试验电流。打底过程中，由于在平焊位置熔滴极易下坠使内侧焊缝容易产生焊瘤，因此焊工操作时，应采用外填丝并加快施焊速度，控制焊接熔池形状，避免焊缝内侧产生焊瘤。在仰焊位置焊接时由于操作不当及熔滴下坠使内侧焊缝容易产生内凹．因此焊工操作时，应采用内填丝，利用电弧的吹力托住熔滴，避免焊缝产生内凹。立焊位置焊接要选择合适电流，利用电弧的吹力托住熔滴避免焊缝产生内凹。焊工操作时要做到眼到、手到、心到，避免缺陷的产生。
2.6.2填充、盖面焊接
为保证层间温度，整个焊接过程要有专人对层间温度进行监控，层间温度控制在200-300℃（控制层间温度一方面为防止焊缝过热；另一方面是为了保持缓冷）。当焊件温度低于层间温度下线时，应对焊件进行加热。当焊件温度高于层间温度上线时，应暂时停止施焊，待焊件温度低于层间温度上线时，再继续施焊。无特殊情况，焊件一经施焊应连续完成整个焊件的焊接，如遇特殊情况，不得不中断施焊，应对焊接接头采取缓冷措施，或进行后热处理，重新施焊时，应重新预热。施焊过程中应特别注意接头和收弧质量，收弧时应将熔池填满，每层焊缝的接头要错开，焊后做好自检。
焊接工艺参数：
2.7焊后热处理
当焊接完毕后，应及时进行焊后热处理。及时有效的焊后热处理能起到改善焊缝组织，提高接头的韧性和高温持久强度以及消除焊接内应力等作用；热处理加热方式为远红外电加热，升温速度为150℃/h，加热宽度≮200mm，加热温度为750℃±10℃，恒温时间1h，降温速度150℃/h，保温宽度≮300mm。
热处理微机温度控制装置和热电偶在使用前按计量的要求进行校验，热处理过程有完善的工艺记录和自动控温曲线记录。
热处理后用HL－D型硬度计检验，均一次合格。
3.结论
对于SA213T91与12Cr1MoV异种钢的焊接，通过采用此工艺方法进行施焊和处理，得到的焊接接头经过各项检查、检验均符合要求，完全可以获得满意的焊接质量从而保证焊接接头的运行寿命，证明该工艺是合理可行的,目前该机组运行良好。