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1、T91与与12CCr1MMoV 异种钢钢小径管管TIGG焊接工工艺及操操作技术术发布时间间: 220099-3-16阅读读次数: 2553 次次发发布人: 中华华焊工窦怀武11 ，费费永敏22（1国国电靖远远发电有有限公司司，白银银 77309919；2。大大唐甘肃肃分公司司焊培中中心，兰兰州 77300060） 摘摘要：本本文针对对T911/122Cr11MoVV钢管的的性能，为为满足电电站检修修焊接的的需要，根根据T991/112Crr1MooV异种种钢小口口径TIIG焊口口在电站站检修更更换中焊焊接位置置困难、空空间狭小小、难度度大，易易出现缺缺陷等实实际状况况，研究究分析了了T911/
2、122Cr11MoVV异种钢钢小径管管的焊接接工艺原原则，确确定采用用高强配配比的焊焊接材料料进行焊焊接。通通过焊接接工艺评评定试验验，在焊焊材选择择、工艺艺参数选选择等方方面作了了详细论论述，形形成了一一套严格格及详细细的焊接接工艺及及及操作作技术规规范，对对现场实实际工作作有着较较高的指指导作用用。关键词：异种钢钢；小径径管；焊焊接工艺艺； 操操作技术术；TIIG。作者简介介：窦怀怀武，男男，19971年年7月出出生，甘甘肃兰州州人，大大学学历历，国电电靖远发发电有限限公司生生产技术术部金属属监督工工程师，技技师，长长期从事事电站金金属监督督及焊接接管理等等工作。1.前言言随着在电电力工业
3、业的飞速速发展，高高参数、大大容量、环环保节能能机组的的不断涌涌现。必必然涉及及到所用用钢材等等级提高高、品种种增多、焊焊接结构构日趋复复杂等诸诸多不利利因素，对对金属材材料的焊焊接可靠靠性及焊焊接修复复工作提提出了更更高的要要求，大大型电站站检修焊焊接不仅仅要求焊焊接工作作适应不不断变化化的钢材材规格、品品种及结结构的需需要，同同时要求求有足够够的焊接接可靠性性以及伴伴随产生生的结构构可修复复性。目目前随着着异种结结构的广广泛应用用，焊接接难度增增加。这这就要求求广大焊焊接工作作者除了了熟练掌掌握同种种钢材工工艺的前前提下，及及时了解解和掌握握新材料料、新工工艺，设设备更新新，更重重要的应应
4、是对多多种异种种结构的的焊接工工艺进一一步的研研究运用用，评定定实验制制定科学学合理的的焊接工工艺，提提供有效效的技术术支撑，在在人员素素质等诸诸方面调调动焊接接工作者者的整体体力量，使使之尽快快转化为为生产力力，是众众多电站站一线焊焊接工作作者面临临的首要要课题。本本文通过过对靖远远第二发发电公司司20000年3300MMW机组组#5炉炉高温段段再热器器爆管更更换减薄薄管的过过程中出出现的TT91/12CCr1MMoV异异种钢焊焊口易出出现的缺缺陷，会会同大唐唐甘肃发发电有限限公司焊焊培中心心，通过过焊接工工艺评定定试验，在在焊材选选择、工工艺参数数选择等等方面作作了详细细论述，形形成了一一
5、套严格格及详细细的焊接接工艺及及及操作作技术规规范，保保证了换换管焊接接质量。2.T991/112Crr1MooV异种种钢焊接接性分析析2.1 SA2213 -T991钢是是一种改改进的99CrllMo钢钢，它是是在9CCr1MMo钢的的基础上上通过添添加V、NNb等微微量元素素形成的的。具有有较低的的热膨胀胀系数和和良好的的导热性性，抗拉拉强度和和屈服强强度较高高，特别别是在高高温下具具有较高高的蠕变变强度和和持久强强度及许许用应力力。在美美国材料料试验学学会 (ASTTM)和和美国机机械工程程师学会会(ASSME)标准中中，T991代表表锅炉用用小管子子，属马马氏体钢钢具有有良好的的冲击性
6、性能和高高温强度度，目前前，常用用于火电电厂锅炉炉过热器器和再热热器管等等。122CrllMoVV钢是一一种常见见的珠光光体耐热热钢应应用广泛泛，常用用来制造造壁温5800 的的高压、超超高压锅锅炉过热热器管、联联箱和主主蒸汽管管道等，具具有较好好的焊接接性能。2.2 SA2213 - TT91 属于马马氏体耐耐热钢,12CCr1MMoV 属于珠珠光体耐耐热钢,化学成成分及常常温机械械性能见见表1、22。前者者淬硬倾倾向大,焊接性性能差。焊焊缝及热热影响区区极易产产生高硬硬度马氏氏体和贝贝氏体组组织,使使接头脆脆性增加加,残余余应力增增大,导导致产生生冷裂纹纹。后者者由于含含碳及合合金元素素较
7、多,焊缝及及热影响响区容易易出现淬淬硬组织织,当焊焊件刚性性及接头头应力大大时,容容易产生生冷裂纹纹,焊后后热处理理过程中中易于产产生再热热裂纹。当当将其两两种耐热热钢对焊焊时,施施焊难度度较大。为此，对对T911与122Crll MooV异种种钢的焊焊接要依依据马氏氏体钢与与珠光体体钢的焊焊接原则则进行考考虑。表1。SSA2113 - T991 与与12CCr1MMoV 钢化学学成分( %)成分钢号CsiMnCrM0VNiNbALPS12Crr1MooV0.088 00.1550.7170.3770.91.20.2550.3550.1550.300/0.00350.0035T910.0880
8、.1220.200 00.5000.300 00.60089.50.855 11.0550.188 00.2550.0040.0660.1000.0040.0020.001表2。112CrrMoVV钢和TTP911钢母材材的常温温机械性性能性能指标标s(PPa)b(PPa)5（）HBT914155585520250012Crr1MooV255547163882116663.焊接接时出现现的问题题3.1 T911含有CCr、MMo、VV、Cbb等强碳碳化物元元素，焊焊接时焊焊缝从高高温冷却却时易产产生淬硬硬性的马马氏体组组织，焊焊缝有很很大冷、热热裂倾向向。3.2两两种母材材含有很很多的合合金元
9、素素，其熔熔融金属属的流动动性差，焊焊接时还还产生较较多的熔熔渣。3.3由由于马氏氏体钢导导热性差差，焊接接应力不不能得到到充分释释放，焊焊后焊缝缝的残余余应力很很大。3.4焊焊前不预预热，冷冷裂纹的的出现不不可避免免。为此此，为止止产生冷冷裂纹，焊焊前必须须预热（预预热温度度2000-2550），并并在焊接接过程中中保持层层间温度度不低于于预热温温度。考考虑到冷冷却速度度过慢，会会奥氏体体向铁素素体转变变，预热热及层问问温度不不宜过高高，但不不可超过过2600为易易。3.5焊焊后不易易立即进进行高温温回火处处理，一一方面可可进行消消氢处理理，减少少热应力力，防止止在冷却却程中裂裂纹的产产生；
10、另另一方面面，进行行一定时时间的恒恒温后热热处理，可可使接头头高温金金属实现现由奥氏氏体向马马氏体的的充分转转变，从从而避免免残余奥奥氏体组组织在回回火冷却却后转变变成新的的朱回火火马氏体体。后热热处理完完成后，应应及时进进行高温温回火处处理，7750 10 ，保保温300 miin的热热处理。升升温速度度3000h，冷冷却速度度3000h。冷冷却至3300以下可可不控制制。以得得到综台台性能良良好的回回火索氏氏体组织织，并消消除焊接接残余应应力。3.6焊焊接接头头性能的的劣化程程度随焊焊接线能能量的增增大而加加剧。3.7焊焊接接头头由于化化学成分分和金相相组织不不同，膨膨胀系数数也不同同，在
11、焊焊接时会会产生较较大的残残余应力力。因此，异异种钢焊焊接时，如如焊接工工艺选择择不当，焊焊工操作作不当，很很容易产产生焊接接冷、热热裂纹、夹渣等缺缺陷为为了得到到优质的的焊接接接头，有有必要从从焊接工工艺及参参数、焊焊工操作作技术等等方面进进行严格格控制。4.T991与112Crr1MooV异种种钢焊接接工艺试试验4.1焊焊接方法法及设备备：TIIG焊；ZX77-4000IGGBT。4.2材材料的规规格及焊焊接位置置与试件件数量：633.54.55；水平平固定与与垂直固固定个55件。4.3焊焊接材料料的选择择：选用用TGSS-9CCb,2.00焊丝，焊焊丝的化化学成分分见表33。4.3.1选
12、择择焊接材材料的正正确是异异种钢焊焊接时的的关键，接接头质量量和性能能与焊接接材料关关系十分分密切。选选择时应应考虑在在焊接接接头不产产生裂纹纹等缺陷陷的前提提下，若若不可能能兼顾焊焊缝金属属的强度度和塑性性，则应应选用塑塑性较好好的焊接接材料；异种钢钢焊接材材料的焊焊缝金属属性能只只需符合合两种母母材中的的一种即即认为满满足技术术要求；焊接材材料应具具有良好好的工艺艺性能焊缝成成形美观观；焊接接材料应应经济、易易得。4.33.2 珠光体体钢与马马氏体钢钢异种钢钢焊接接接头热处处理时在在熔合区区可能发发生c扩扩散，井井留下一一个c扩扩散层，如如果用高高匹配焊焊接材料料进行焊焊接，则则C扩散散层
13、转移移到珠光光体钢母母材一侧侧。因珠珠光体钢钢有较好好塑性，CC扩散层层即使在在珠光体体钢这一一侧，其其接头塑塑性也较较好，利利于提高高接头的的热强性性。 综上所述述，选择择焊接材材料应综综台考虑虑上述各各个方面面，而不不能简单单依据某某种原则则。为此此，对于于T911与122CrllMo异异种钢焊焊接采用用高匹配配焊接材材料应是是较好的的选择。表3。TTGS-9Cbb焊丝化化学成分分（%）元素CSIMnPSNICr含量0.0880.2000.9550.00060.00060.6999.0224.4焊焊前准备备4.4.1清理理焊逢缝缝两侧220mmm内外壁壁的油锈锈污蚀等等,直至至发出金金属光
14、泽泽。4.4.2增大大坡口角角度,增增加焊接接层数,这样可可以减小小熔合比比,可以以有效降降低珠光光体母材材对焊逢逢的稀释释作用。所所以采用用60-700的坡坡口，小小钝边，大大间隙。4.4.3坡口口形式、焊焊接顺序序及充氩氩方式如如下图11、2、33所示： 图3。充充氩方式式4.5焊焊接工艺艺参数由于采用用手工钨钨极氩弧弧焊，氩氩弧焊的的熔合比比范固较较大因因而控控制好焊焊接工艺艺参数对对降低熔熔合比有有直接的的影响。焊焊接热输输入越大大母材材熔人焊焊缝越多多，而焊焊接热输输入又取取决于焊焊接电流流、电弧弧电压和和焊接速速度等工工艺参数数，因而而在焊接接时应在在保证焊焊缝组织织正常、熔熔合区
15、硬硬化程度度正常的的前提下下，采用用小的工工艺参数数以减少少热输入入，降低低熔合比比。水平固定定管、垂垂直固定定管焊接接工艺参参数见表表4、表表5。表4。水水平固定定焊接工工艺参数数层数焊接方法焊条（丝丝）电流范围围电压（V）速度（mmm/mmin-1）氩气流量量（L/mmin-1）牌号直径极性电流（AA）正面反面1TIGTGS-9Cbb2.00DG+80-9901922570-8808-10010-1122TIGTGS-9Cbb2.00DG+85-9951922565-775810010-112表5。垂垂直固定定焊接工工艺参数数层数焊接方法焊条（丝丝）电流范围围电压（V）速度(mm/minn
16、-1)氩气流量量（L/mmin-1）牌号直径极性电流（AA）正面反面1TIGTGS-9Cbb2.00DG+75-8851922560-665812210-1122TIGTGS-9Cbb2.00DG+80-9902322565-7758-11210-1125.焊接接操作技技术要点点5.1焊焊接过程程中内壁壁充氩，保保护焊缝缝背面，防防止氧化化。5.2接接头必须须在自由由状态下下组对，不不得强行行点固焊焊接,以以防止焊焊缝产生生较大的的拘束应应力。5.3焊焊接时，预预热温度度和焊热热处理应应在保证证接头质质最的前前提下进进行，采采取较小小的工艺艺参数比比较合适适。5.4合合金元素素多，焊焊接时产产
17、生较多多的熔渣渣，每次次熄弧后后，必须须打磨熄熄弧处，以以减少杂杂质聚集集5.5熔熔融金属属的流动动性差，且且焊接位位置为全全位置，因因此，焊焊工在焊焊接时要要通过调调整焊接接参数，运运用好操操作技术术，在焊焊缝仰位位部位，熔熔滴下挂挂，操作作不当时时，内侧侧焊缝极极易产生生内凹因此焊焊工操作作时，应应采用电电流上限限，利用用电弧的的吹力托托住熔滴滴进行焊焊缝成形形，避免免焊缝产产生内凹凹；在仰仰位向立立位过渡渡区域，熔熔滴下挂挂，操作作不当时时，内侧侧焊缝易易产生内内凹，因因此焊工工操作施施焊中应应充分利利用维弧弧电流调调节焊接接熔池形形状，利利用电弧弧的吹力力托住熔熔滴避免免焊缝产产生内凹
18、凹；在平平焊位置置，熔滴滴下挂，内内侧焊缝缝极易下下挂并产产生焊瘤瘤。因此此焊工操操作时，应应采用外外加丝，加加快施焊焊速度，控控制焊接接熔池形形状，避避免焊缝缝内侧产产生焊瘤瘤。6.焊接接试样检检验结果果6.1焊焊后经外外观检验验合格，取取二件进进行断口口试验，结结果全部部合格。6.2焊焊件进行行X射线线探伤，结结果全部部为I级级，符合合标准要要求。6.3 T911/122Cr11MoVV焊接试试件模拟拟工艺力力学性能能见表66，面弯弯、背弯弯各二件件,试验验结果无无裂纹。表6 模拟工工艺力学学性能统统计表项目部位SMPabMPa10%AK（VV）JHB其他水平固定定焊缝552.0663.0
19、14.5571.5596,1116,1200224拉力断于于母材热影响区区545.5672.014.5571.55198,2100,2117195拉力断于于母材母材-216,2177,2224195垂直固定定焊缝513.0653.014.5571.55128,1388,1446227拉力断于于母材热影响区区535.0657.015.0071.55224,2288,2336197拉力断于于母材母材-226,2288,2332197注：拉力力试样断断于母材材，侧面面弯曲大大于5000，断断面未见见缺陷，射射线拍片片均为一一级片。6.4 T911/122Cr11MoVV焊接试试件微观观金相检检验结果
20、果见7。焊焊接接头头的金相相检验结结果，组组织为回回火索氏氏体、板板条马氏氏体，未未发现宏宏观缺陷陷、微观观裂纹及及网状组组织，说说明焊接接材料的的选择与与使用，预预热温度度、层间间温度的的控制和和热处理理规范是是正确的的但从组组织分析析，原奥奥氏体晶晶粒粗大大，马氏氏体的位位向比较较明显，焊焊缝金相相组织见见图4。表7。TT91/12CCr1MMoV焊焊接试件件微观金金相检验验结果取样位置置微观组织织母材2G12Crr1MooV侧组组织：铁铁素体珠光体体 TT19侧侧组织：回火索索氏体5G12Crr1MooV侧组组织：铁铁素体珠光体体 TT19侧侧组织：回火索索氏体焊缝2G回火马氏氏体5G回
21、火马氏氏体热影响区区2G12Crr1MooV侧组组织：铁铁素体珠光体体 TT19侧侧组织：回火马马氏体回火索索氏体5G12Crr1MooV侧组组织：铁铁素体珠光体体 TT19侧侧组织：回火马马氏体回火索索氏体金相照片片4000 扫描电电镜照片片5000图4。焊焊缝金相相组织7.结论论7.1选选用高匹匹配的TTGS-9Cbb焊接材材料是合合适的。7.2采采用合适适的焊接接工艺(包括充充氩保护护、预热热温度、层层间温度度的控制制、焊接接工艺参参数的选选择等)是TT91/12CCrl MoVV异种钢钢小径管管获得优优质焊接接接头的的关键7.3严严格控制制焊前预预热在1150以上，层层间温度度在266
22、0以以下是避避免焊缝缝从高温温冷却时时产生淬淬硬性的的马氏体体组织和和防止焊焊接裂纹纹的重要要环节。7.4实实际检修修焊接中中必须须结合具具体条件件，对每每个焊接接工艺参参数慎重重考虑，必必要时，先先进行工工艺试验验，然后后再正式式焊接。7.5机机组实际际运行至至今工作作状况良良好，说说明该工工艺可行行，对于于焊接此此类异种种钢小径径管有较较高的现现场指导导作用。参考文献献：1张张金昌锅炉、压压力容器器的焊接接裂纹与与质量控控制MM天天津：天天津科学学技术出出版社.198852周周振丰，张张文钺. 焊接接冶金与与金属焊焊接性【MM】.北北京：机机械工业业出版社社.I99883钱钱吕黔 . 耐耐热钢焊焊接MMl.北北京：水水利电力力出版社社.199884火火力发电电厂异种种钢焊接接技术规规程DDL/TT 7552-00015火火力发电电厂焊接接技术规规程DDL/TT8699-20004备注：此此篇论文文被评为为二类优优秀论文文并收入入到中中国职工工焊接技技术协会会20008焊接接技术论论文集。