通过主蒸汽阀门的焊接浅谈异种钢焊接的问题

摘要:异种钢的焊接一直是焊接施工的难点,本文通过生产中的实例――主蒸汽阀门的焊接,初步探讨异种钢的焊接问题,以期为其它异种钢的焊接提供参考。

Abstract: Dissimilar steel weld is difficult in weld construction. Through the production instance - the main steam valve welding,the paper discusses the problem of dissimilar steels welding in hope to provide reference for other dissimilar steels welding.

关键词:异种钢;焊接;问题

Key words: dissimilar steel;welding;problem

中图分类号:TG40 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)30-0240-02

0引言

异种钢的焊接是焊接施工中经常遇到的问题,一直以来也是焊接工作的难点,主要是因为异种钢焊接接头的化学成分不均匀性及由此导致的组织和力学性能的不均匀性的缘故。因此,如何选择合适的焊接材料和方法、制定合理的焊接工艺成为保证焊接质量的关键。某公司由于生产需要新建一个热电站,由一台UG-260/5.3-M3型煤粉炉组成,笔者有幸参加了锅炉的焊接施工管理工作,通过主蒸汽阀门的焊接施工,对异种钢的焊接有了更进一步的理解、更深一层的体会。

1焊接性分析

集汽集箱本体材质为12Cr1MoVG,属低合金耐热钢,规格为?准273×36。主蒸汽阀门的材质为ZG20 CrMoV,属低合金耐热铸钢,规格为?准273×36。其主要成分如表1所示:

通过对比可知,ZG20 CrMoV的 Cr、Mo、V的含量较高,这一方面提高了钢的高温强度,另一方面也增加了焊接接头的再热裂纹倾向。因此,应选择合适的焊材和预热温度以及热处理规范。

2焊接方法

根据管径大、壁厚的实际情况,决定采用手工钨极氩弧焊打底,手工电弧焊填充盖面,层间采用单道多层焊。这主要由于钨极氩弧焊具有低氢、工艺适应性强、易于实现单面焊双面成形的特点非常适合封底层焊道,但钨极氩弧焊效率低不能满足大管径、厚壁焊口的焊接施工,因此采用氩电联焊。焊接施工时由两名焊工同时、对称焊接。钨极氩弧焊打底以及电弧焊填充盖面后要立即进行层间检查,经查合格后要及时进行下一层的填充盖面,否则应去除缺陷后再进行下一层的焊接。

3焊接材料

由于设计图纸上没有明确要求采用何种焊接材料,因此根据《电力建设施工及验收技术规范》(火力发电厂焊接篇)》的有关规定,对焊接性分析后决定:手工钨极氩弧焊打底采用TiG-R31焊丝,手工电弧焊盖面采用E5515B2V(R317)焊条。焊接前,焊丝应保证无锈、无油污等。焊条应经350℃烘干1.5小时。

主要焊接材料的化学成分见表2。

4焊接施工

4.1 焊前准备

焊接前应先用磨光机把坡口两侧20mm范围内的铁锈、油污等清理干净。在施焊场地搭设防风棚,以保证钨极氩弧焊的防风要求。

4.2 焊前预热

用火焰加热法将焊口预热到150~250℃(可以用测温笔测量是否达到要求的预热温度)。因为定位焊也是正式焊缝的一部分,因此对于定位焊的预热也应达到的要求温度。

4.3 焊接工艺参数

4.4 焊后热处理

根据《电力建设施工及验收技术规范》(火力发电厂焊接篇)的规定,应对焊口进行焊后热处理,热处理的温度为720~750℃恒温保持1小时。其中,升温速度应小于250℃/h,降温过程中降到300℃以下可不控制。

4.5 无损检测

由于焊口的不等壁厚(焊口处有斜凸台),对焊口应进行超声波探伤,合格标准为DL/T5048-95《电力建设施工及验收技术规范(管道焊缝超声波检验篇)》Ⅰ级合格。

5实际焊接施工时遇到的问题

班组施工时,第一天进行了手工钨极氩弧焊打底,经检查后没有发现裂纹。第二天准备进行填充盖面时,发现焊口出现裂纹。经调查分析认为有以下两个原因造成焊口出现裂纹:

①焊接前的预热没有达到所要求的温度;

②焊接施工过程中,由于时间关系氩弧焊打底焊完成以后经层间检查合格后没有及时填充盖面。

6发现问题后采取的措施

在明确了焊口产生裂纹的原因后,焊口返修时要求班组严格执行制定的焊接工艺,并进行全过程跟踪。焊前预热到250℃左右(包括定位焊),钨极氩弧焊打底焊后经检验合格及时进行了次层的填充盖面,直到整个焊口完成为止。焊后又按照规定进行焊口热处理。热处理后焊口的布氏硬度值为240,符合要求,24小时后进行了超声波探伤检验,结果为Ⅰ级合格,完全达到了预想的效果。

7小结

通过主蒸汽阀门的焊接可以看出,对于异种钢的焊接,确定合适的焊接材料、焊接方法、制定合适的焊接工艺的确很难。只要认真进行焊接性分析,清楚各成分所起的作用以及各自的性能,严格的执行有关的规范要求就能制定出好的焊接工艺。笔者认为,异种钢的焊接应注意以下几个方面的问题:

①不均匀性问题。

异种钢焊接接头中,不仅焊缝与母材往往成分不同,就连焊缝本身成分也是不均匀的(特别是在多层焊时);此外,焊缝与母材交界的过渡区成分也往往既区别与母材又不同于焊缝。这种不均匀性对异种钢焊接接头的整体性能有重要影响。因此,在选择焊接材料、焊接方法,制定焊接工艺时应充分估计到其影响的后果。

②焊前预热和焊后热处理问题。

对焊前预热和焊后热处理的重要性应有正确的认识,因为它是保证焊接接头性能的关键。焊前预热可以有效降低焊接接头的淬火裂纹倾向,预热温度通常按淬硬倾向较大的钢种确定。焊后热处理的目的是改善接头的组织和性能,消除部分焊接残余应力,并促使焊缝中的氢逸出。焊后热处理温度应按两侧钢材及所用焊条(焊丝)综合考虑,一般不超过合金钢成分低侧钢材的下临界点AC1。

③焊接工艺执行问题。

在实际的焊接施工前,工程技术人员应对施工的要点和难点进行技术交底,使每名焊工都清楚每道工序的意义和必要性。同时加大过程控制的力度,提高焊工的质量意识和责任感,可以适当的实行奖惩制度,对违反工艺纪律的焊工要坚决进行处罚。