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氩弧焊T91小口对接焊的焊接工艺
南通职业大学技师学院 任建均 江苏南通 226007 2021/1/10 9:26:28
摘要：为了使SA213T91钢材在现场复杂环境下成功焊接。防止产生焊接过程中或结束后容易产生焊接缺陷和裂纹等问题。焊接前应充分做好焊口预热，打磨，打底冲氩，填层盖面的层间温度，焊后缓冷，热处理等焊接工艺，最终获得优良的焊口合格率。
关键词:SA213T91小管 氩弧焊 焊接性 热处理
前言
原先广泛用于这些高温高合金耐热钢不能满足要求。T91钢以其优良的高温性能在电厂高温过热器，高温再热器，主蒸汽管道上起到了广泛应用。本文将对T91的焊接工艺进行描述，以获得性能焊接接头。火力发电是我国的主要发电方式之一，制造燃煤机组，660WM机组成为电网的主要机组，锅炉的高温过热器，高温再热器，最高温度已超过600摄氏度，其焊接难度相对较高。本文将对T91现场实际焊接工艺进行描述。
1 T91化学成分分析
T91是高温（＜625℃）高压耐热钢，金相组织为马氏体，主要用于热电厂的小口径管道系统以及其他高压耐热场合。其主要化学成分如下
表1 T91化学成分表（%）
C S P Si Mn Cr Ni Mo Nb V
0.01 0.003 0.008 0.29 0.36 9.48 0.12 0.87 0.056 0.19
钢中固溶强化作用比较明显的元素，当含碳量在增加过程中，钢的短时强度会上升，并且塑性与軔性下降。 对于T91这类马氏体钢，含碳量的上升会降低钢的焊接性、耐蚀性和抗氧化性，故耐热钢一般都希望降低含碳量，但含碳太低，钢的强度将降低。
T91钢中含微量氮，氮的作用体现在两方面，一方面起固溶强化作用，增加了组织稳定性，提高了热影响区的持久强度值。另一方面，氮能与T91钢中的Al其形成A1N,能起到较好的弥散 强化作用。
耐热钢的抗氧化性、抗腐蚀能力的提升，会在铬的加入下，得到有效提升，一般情况下，含铬量达5%时，就具有良好的抗氧化性。钒与铌属于强碳化物形成元素，当将这些加如后，就会与炭产生反应，然后形成合金碳化物，且比较稳定。为保证在使用过程中温度的提升，让各碳化物能在钢中慢慢的析出，所以就要对V含量进行有效控制，且含量不能超过0.25%。C可以在微量Nb的添加下，能让C固定下来，固定的形式为NbC，这样就可以提升温度的强度。
高Cr铁素体耐热钢高温蠕变断裂强度会受到Mo的影响，作为影响元素中的重要合金元素，在其含量较高，固溶强化作用比较明显，同时碳化物（M23C6, M6C)及金属间化合物 (Fe2 Mo )析出强化作用。
2 T91焊接性分析
(1)焊接裂纹敏感性。钢中合金元素种类多，总含量达10％左右，具有相当高的空淬特性，热影响区由于淬硬倾向大，冷裂纹敏感性仍较大；同时钢中含有C、Nb等促进热裂的元素，因此该钢还有一定的热裂倾向。
(2)热影响区塑性降低。由于受焊接热循环的影响，HAZ晶粒长大倾向较大，使该区的塑性降低。
(3) 热影响区的软化。由于受焊接热循环的影响，HAZ出现软化层，恶化了该区的力学性能。
(4)焊缝金属韧性的恶化。晶粒是无法被细化的，主要是由于焊缝金属没有经过控轧和形变热处理；焊缝中的Nb、V元素在冷却期间，C、N化合物的析出是难以通过细微的方式实现的，所以相比于母材，焊缝的韧性更低。
3 焊接工艺流程
3.1焊前准备
焊接钢材期间会受到施工现场环境的影响，且环境越恶劣，就越能增加焊接的难度，因此在对钢材进行焊接前，要做好准备工作，避免对风雨对钢材造成影响。环境是影响焊接施工的重要因素，所以施工单位要确保施工环境的可靠性，减少施工环境造成的影响。需要彻底清理干净坡口的油、锈，焊接期间要避免出现裂纹与气孔。 所以，工作人员需要在施工前，要将油、锈彻底清理干净，需要打磨坡口及其附近的金属。对电路与气进行检查，确保其是通常的，检查附件和焊机设备，保证其拥有良好的运行状态。为有效避免钢材的根部出现氧化情况，需要将氩气充入到钢管内壁，这样才能在焊接期间有效保护钢管，氩气纯度要保证在99.99%以上。充入氩气的方法需要结合实际情况进行确定，氩气的充入速度一般为4.65~25L/min。观察底层的颜色，对流速进行控制。流速一定要均匀，不宜过多或者过小，过大会造成表面出现凹陷，过小则难以将空气排出，且无法对钢材进行保护。
3.2焊接工艺
（1）焊接方法
T91钢多用于薄壁小管，因此采用氩弧焊接。
（2）层间温度与预热温度
在SA213-T91焊接期间，焊缝韧性会受到层间温度和热输入的影响，一般情况下层（未完，下一页）
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