Gr92与低合金钢的焊接.pdf

学兔免w. ductuli第44卷第5期
锅炉技术
Vol, 44, No 5
2013年9月
BOILER TECHNOLOGY
Sept.,2013
Gr92与低合金钢的焊接
王岩
土海发电设备成套设计研究院,上海200240)
摘要:根据(Gr92钢与低合金钢焊接的特点,提出采用中匹配或低匹配来焊接Gr92钢与低合金钢。重点
分析了焊接难点,采取合适的工艺措施,保证Gr92钢侧焊鏠和热影响区的性能
关键词:Gr92;异种钢;中匹配;低匹配;回火温度
中图分类号:TG144
文就标识码:A文章编号;1672-4763(2013)05-0048-05
0前言
异种钢接头焊接。在焊接领域,行业内对Gr92
进行的研究主要是针对Gr92同种材质或者合金
随着国民经济的快速、稳定、持续发展,我国成分相近材质的焊接,这方面的研究比较深入,
对电力能源的需求快速增长。超(超)临界发电而针对Gr92的异种钢焊接,尤其像Gr92钢与碳
技术通过机组在更高的工作温度和蒸汽压力下钢、低合金钢的焊接的研究基本上是个空白,因
运行,从而大大提高燃料的工作热效率而得到大此我们研究Gr92异种钢的焊接工艺不仅能够解
力发展。随着蒸汽温度和压力的提高,对锅炉及决生产难题,同时也将填补这方面研究的空白
管道材料的高温使用性能也提出了更高的要求,具有重要意义和实用价值
为此国内外相继研发并运用了大批新型耐热钢
试验材料及方法
其中9%~12%Cr类新型马氏体耐热钢由于良
好的综合性能,得到了广泛的应用。而Gr92钢1.1试验材料
由于在此类钢种中有良好的高温热强性能,在超
考虑到异种钢焊接随着焊缝两侧母材成分
超临界机组高温受热面和主蒸汽管道中得到了差异的增大,焊接难度也会增大,本试验仅对
大量应用。
Gr92与低合金钢的异种钢焊接进行分析,选用
Gr92是国际上近年来开发出的一种新型火Gr92、Q345B作为母材。由于母材化学成分的
电厂高温高压管道用钢,在P91钢的基础上,差异,要获得优质的焊接接头必须首先选择合理
Gr92钢加人了1.5%~2.0%的W元素,同时将的焊接材料。根据Dl-/T752-2001《火力发电
Mo的含量降至0.3%~0.6%,以达到调整铁素厂异种钢焊接技术规程》的要求,马氏体类钢异
体一奥氏体元素之间的平衡,并加入了微量合金种钢焊接,宜选用与钢材级别低的一侧相配的或
元素B。相比P91等钢种,Gr92钢具有更高的高成分介于两側钢材之间的焊丝或焊条。因此在
温强度和蠕变性能。目前,国内超超临界机组普本试验中,按照低匹配和中匹配的原则选择焊接
遍采用Gr92钢作为主蒸汽管道和再热管道材材料。根据管道支吊架产品的特点,焊接方法选
料,在超超临界机组的管道支吊架设计中,用户用焊条电弧焊(SMAW)和药芯焊丝气保焊
也要求采用Gr92材料作为支吊架管部的制作材(FCAW)。低匹配焊接材料选用E71T
料,但是考虑到支吊架材料大部分仍是传统的碳(FCAW),中匹配焊接材料选用R407(SMAW)。
钢和低合金钢,所以在管道支吊架产品中不可避母材和焊材的化学成分见表1和表2。母材的力
免的存在大量Gr92钢与碳钢及低合金钢焊接的学性能参数见表3。
收稿日期:2012-11-08;修回日期:2013-06-2
作者简介:王岩(1987-),男,助理工程师。现主要从事质量管理工作
sw. xuc lllll.cm
第5期
王岩:Gir92与低合金钢的焊接
表1Gr92钢和0345B钢的化学成分
材料
Ni
Nb
N
W
B
SA.3350.070.3
0,040.031.500.001
标准~0.13~0.60
≤0.500.010≤0.020
9.50~0.60~0.2
0.09~~0.072.00~0.006
620实测0.1110.470.2340.00070.0148.8380.3160.1910.1240.0820.0481.6060.002
GB/T
≤0.201.00
81591
0.0400.040
元お20实测0.071.270.490.0020.015/
0.03
表2焊接材料的化学成分Wt%温度,还是中匹配焊接的热处理温度,对于Gr92
类型
焊条
焊条
焊丝
材料来说,回火作用都有限。回火不充分会造成
材料
R407
R407
E71'Tー
Gr92侧热影响区材料变脆,韧性变差。因此,如
规格
Φ1.2
何减少焊后热处理欠回火对Gr92侧接头的影
0.080
0.086
0.042
响,保证Gr92侧热影响区材料的性能就成为了
0.74
我们制定工艺的关键
0.009
0.016
0.010
1.2.2工艺措施
0.017
0.018
0.013
适当提高预热温度。焊前采取预热措施,可
2.18
0.03
降低焊接接头区域的温差,减缓焊接过程中Gr92
0.01
材料的冷却速度,减小焊接热影响区的淬硬倾
1.03
向;根据Gr92钢的马氏体转变温度特点,预热温
0.02
度确定在250℃~300℃。
采用多层多道、小线能量、薄层焊接方法。
表3母材机械性能
减少Gr92热影响区在高温区的停留时间。且以
母材
Gr92
Q345B
这种焊接方法施焊,后焊道对前一焊道起到一定
规格
Rm/Mpa
733
525
的回火作用,在回火温度的再加热区,当焊缝及
Rs/MPA
热影响区有淬硬组织时,因回火作用可得到回火
组织,使部分淬硬组织的强度和硬度下降,塑性
Akv/J
168,202,186
107,98,104
和切性提高。
焊后在不低于最低预热温度且不高于最大
1.2试验工艺
层间温度时马上进行消氢处理。焊后加热到200
1.2.1试验难点分析
℃~350℃,保温2h,然后缓慢冷却到室温,以减
Gr92与Q345B焊接由于母材金属化学成缓焊接接头特别是Gr92侧材料的冷却速度,降
分、组织结构、力学性能及物理性能的差异,其焊低淬硬倾向。
接性比同种钢焊接更为复杂,焊接难度也更大。
及时进行焊后热处理。除了进行按照焊
首先,Gr92钢合金含量大于10%,因此存在较大接材料选用的焊后热处理工艺外,为了提高焊
的淬硬倾向;其次,Gr92与Q345B的焊接,除了后热处理对Gr92侧热影响区性能的改善,适
选用合理的焊接材料之外,科学合理的焊后热处当提高焊后热处理温度,根据DL./T752
理.工艺也至关重要。根据焊接材料类型,低匹配2001《火力发电厂异种钢焊接技术规程》的要
焊接(E71T-1)焊后热处理温度一般为600℃
求,马氏体类钢异种钢焊接焊后热处理温度不
680℃;中匹配焊接(R407)焊后热处理温度一般超过低合金钢侧材料的相变温度Acl;由于
为670℃~720℃