T91/t92和hr3c異種鋼的焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及T91/T92和HR3C異種鋼的焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 2014年9月份，國(guó)家發(fā)改委、環(huán)保部和國(guó)家能源局三部委聯(lián)合下發(fā)《煤電節(jié)能減排 升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》。要求新建燃煤發(fā)電項(xiàng)目采用60萬(wàn)千瓦及以上的超 超臨界機(jī)組。國(guó)內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)及在建的超超臨界百萬(wàn)機(jī)組上百臺(tái)，更高參數(shù)的新型高效機(jī)組 計(jì)劃建設(shè)和已經(jīng)在建的也有數(shù)十臺(tái)，上述機(jī)組均選用了 T22、T91、T92、TP347H、Super304H、 HR3C等新型耐熱鋼材料，然而機(jī)組參數(shù)的提高意味著材料需要耐受更高溫度以及更大壓 力。因此，在超超臨界機(jī)組鍋爐的制造、安裝及檢修過程中，超超臨界機(jī)組鍋爐用新型耐熱 材料的焊接技術(shù)成為是否能夠尚效運(yùn)彳丁超超臨界機(jī)組的核心關(guān)鍵技術(shù)。
[0003] 目前，我國(guó)的超臨界、超超臨界機(jī)組中異種鋼焊接接頭普遍存在，可分為兩類：奧 氏體鋼與鐵素體鋼（A/F)焊接接頭和鐵素體鋼與鐵素體鋼（F/F)焊接接頭。由于材料品種 多，異種鋼接頭存在多種多樣不同的組合形式，使新材料異種鋼焊接問題復(fù)雜化、多元化， T91/T92和HR3C異種鋼焊接是其中典型代表性。現(xiàn)有的焊接技術(shù)獲得的異種鋼焊接接頭主 要存在抗拉伸性能、抗沖擊性能、抗彎曲性能和布氏硬度較低的缺陷，從而導(dǎo)致焊接接頭出 現(xiàn)焊接裂紋和時(shí)效脆化等問題。
[0004] 因此，目前市場(chǎng)上亟需找到一種針對(duì)焊接T91/T92和HR3C異種鋼焊接操作工藝簡(jiǎn) 單、焊后產(chǎn)品的操作窗口寬泛、焊接質(zhì)量高且焊接接頭能夠同時(shí)具有抗拉伸性能、抗沖擊性 能和抗彎曲性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)的焊接方法，以有效降低T91/T92和HR3C異種鋼焊接接頭早期失 效的傾向，保證機(jī)組安全運(yùn)行，使得T91/T92和HR3C異種鋼能夠在超臨界、超超臨界機(jī)組中 得到廣泛的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供T91/T92和HR3C異種鋼的焊接方法，本發(fā)明的焊接方法操作 工藝簡(jiǎn)單且焊接質(zhì)量高，采用本發(fā)明焊接方法獲得的T91/T92與HR3C異種鋼焊接接頭的抗 拉伸性能、抗沖擊性能和抗彎曲性能均得到顯著的增強(qiáng)，且其布氏硬度符合DL/T 752-2001 和DL 869-2004等的相關(guān)要求，從而使得焊接得到的T91/T92和HR3C異種鋼能夠在超臨 界、超超臨界機(jī)組中得到廣泛的推廣應(yīng)用。
[0006] 本發(fā)明提供一種T91/T92和HR3C異種鋼的焊接方法，該焊接方法包括以下步驟：
[0007] (1)將待焊接的T91/T92和HR3C異種鋼母材進(jìn)行預(yù)熱；
[0008] (2)將經(jīng)預(yù)熱后的所述T91/T92和HR3C異種鋼母材進(jìn)行多層焊接，所述多層焊接 依次包括打底層焊接、填充層焊接和蓋面層焊接，且層間溫度為150-200°C，其中，
[0009] 所述打底層焊接的條件包括：焊接電流為80-90A，焊接電壓為10-14V，焊接速度 為30-40mm/min ;所述填充層焊接的條件包括：焊接電流為90-100A，焊接電壓為10-14V， 焊接速度為40-50mm/min ;所述蓋面層焊接的條件包括：焊接電流為90-100A，焊接電壓為 10-14V，焊接速度為 4〇-50mm/min ；
[0010] (3)將經(jīng)焊接后得到的T91/T92和HR3C異種鋼焊接接頭進(jìn)行焊后熱處理。
[0011] 通過上述技術(shù)方案得到的焊接后的T91/T92和HR3C異種鋼焊接接頭的抗拉伸性 能、抗沖擊性能和抗彎曲性能均得到顯著的增強(qiáng)，且其布氏硬度符合DL/T 752-2001和DL 869-2004等的相關(guān)要求，從而使得T91/T92和HR3C異種鋼能夠在超臨界、超超臨界機(jī)組中 得到廣泛的推廣應(yīng)用。具體地，T91/T92和HR3C異種鋼焊接接頭的抗拉強(qiáng)度R mV可以達(dá)到 645MPa以上、抗延伸強(qiáng)度Ra2pV可以達(dá)到370MPa以上以及延伸率可以達(dá)到20%以上；T91/ T92母材側(cè)熱影響區(qū)沖擊功Akv可以達(dá)到250J以上以及HR3C母材側(cè)熱影響區(qū)沖擊功Akv 可以達(dá)到IlOJ以上、焊縫沖擊功Akv可以達(dá)到175J以上；T91/T92和HR3C母材側(cè)熱影響 區(qū)布氏硬度分別為210-230HB和205-214HB，焊縫布氏硬度，185-210HB。
[0012] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0014] 本發(fā)明提供一種T91/T92和HR3C異種鋼的焊接方法，該焊接方法包括以下步驟：
[0015] (1)將待焊接的T91/T92和HR3C異種鋼母材進(jìn)行預(yù)熱；
[0016] (2)將經(jīng)預(yù)熱后的所述T91/T92和HR3C異種鋼母材進(jìn)行多層焊接，所述多層焊接 依次包括打底層焊接、填充層焊接和蓋面層焊接，且層間溫度為150-200°C，其中，所述打底 層焊接的條件包括：焊接電流為80-90A，焊接電壓為10-14V，焊接速度為30-40mm/min ;所 述填充層焊接的條件包括：焊接電流為90-100A，焊接電壓為10-14V，焊接速度為40-50mm/ min;所述蓋面層焊接的條件包括：焊接電流為90-100A，焊接電壓為10-14V，焊接速度為 4〇-50mm/min ；
[0017] (3)將經(jīng)焊接后得到的T91/T92和HR3C異種鋼焊接接頭進(jìn)行焊后熱處理。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的焊接方法，優(yōu)選情況下，在步驟⑴中，所述預(yù)熱的溫度為 200-300°C，更優(yōu)選為220-280°C。本發(fā)明對(duì)預(yù)熱T91/T92和HR3C異種鋼母材的預(yù)熱區(qū)域沒 有特別的限定，優(yōu)選預(yù)熱區(qū)域?yàn)榫嚯x待焊接的T91/T92和HR3C異種鋼母材的端點(diǎn)為5-10mm 的區(qū)域。
[0019] 在本發(fā)明的焊接方法中，用于所述預(yù)熱的方法可以有多種，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 根據(jù)常規(guī)使用的加熱方法進(jìn)行預(yù)熱，例如可以采用電加熱法和/或火焰加熱法。本發(fā)明優(yōu) 選將待焊接在一起的T91/T92和HR3C異種鋼母材加熱至稍高于上述預(yù)熱溫度30-60°C范圍 內(nèi)，然后再將該鋼管母材冷卻至200-300°C，這樣使得預(yù)熱的溫度更均勻，更有利于形成抗 拉伸性能、抗沖擊性能、抗彎曲性能和布氏硬度均大幅度增強(qiáng)的異種鋼焊接接頭。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的焊接方法，優(yōu)選情況下，在步驟（2)中，所述多層焊接使用的焊條型 號(hào)為ERNiCr-3、NiCrFe-3和T-HR3C中的至少一種；更優(yōu)選情況下，所述多層焊接使用的焊 條型號(hào)為ERNiCr-3。采用本發(fā)明上述焊條進(jìn)行多層焊接，能夠使焊接部位熔化的異種鋼母 材和熔敷金屬（焊縫中熔化的焊條部分）形成連續(xù)的固溶體，即異種鋼母材以及焊條這幾 種材料熔化后能夠形成連續(xù)的固溶體。這樣，可以防止金屬間化合物的產(chǎn)生和防止固溶體 的剩余成分的析出，從而改善焊接接頭的焊接性能。
[0021] 在本發(fā)明的焊接方法中，對(duì)所述多層焊接中的打底層焊接、填充層焊接和蓋面層 焊接使用的焊條直徑?jīng)]有特別的要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要在本領(lǐng)域常規(guī)使 用的各種范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，優(yōu)選地，所述多層焊接使用的焊條直徑為φ 1. 6_-Φ2. 4_。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的焊接方法，在步驟（2)中，在焊接部位進(jìn)行多層焊接過程中，將層間 溫度控制在150-200°C的范圍內(nèi)，如此可以降低持續(xù)的熱輸入，減少高溫停留時(shí)間，改善熔 池結(jié)晶狀態(tài)。
[0023] 本發(fā)明所述層間