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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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