白曉琳

在生產(chǎn)過(guò)程中為了避免單獨(dú)做最后焊縫的局部最終熱處理，設(shè)備重疊時(shí)常常在最后的重疊口焊縫中采用耐熱、耐蝕性能的鎳基焊材。我公司為某石化公司制造兩臺(tái)內(nèi)壁全堆焊的2.25Cr-1Mo換熱器，兩臺(tái)換熱器以焊接形式重疊在一起，其設(shè)備重疊口在設(shè)計(jì)圖紙就要求采用鎳基焊材，通過(guò)查閱許多相關(guān)資料，制造前按照NB/T47014-2011進(jìn)行了焊接工藝評(píng)定，確定了重疊口的焊接工藝。

1焊接性分析

我公司購(gòu)買由日本神戶制鋼生產(chǎn)的2.25Cr-1Mo鋼板，這是一種珠光體耐熱鋼，具有很好的抗氧化性和熱強(qiáng)性，最高工作溫度可高達(dá)600℃，廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)和化學(xué)工業(yè)。2.25Cr-1Mo鋼應(yīng)采用電爐或氧氣轉(zhuǎn)爐加真空脫氣精煉工藝冶煉，應(yīng)為本質(zhì)細(xì)晶粒鎮(zhèn)靜鋼。

珠光體耐熱鋼的焊接主要問(wèn)題是熱影響區(qū)的硬化、冷裂紋、軟化以及焊后熱處理或高溫長(zhǎng)期使用中的再熱裂紋。此外，還有Cr-Mo鋼還具有明顯的回火脆化現(xiàn)象。2.25Cr-1Mo鋼的碳當(dāng)量非常大，淬硬傾向大，產(chǎn)生冷裂紋的可能性極大，因此在條件許可的情況下應(yīng)適當(dāng)?shù)靥岣咂漕A(yù)熱和層間溫度，以避免冷裂紋的產(chǎn)生。

鎳基焊材無(wú)論是堆焊時(shí)，還是同材質(zhì)焊接時(shí)主要應(yīng)防止熱裂紋的產(chǎn)生。解決的辦法除選擇熱裂紋敏感性低的焊接材料外，還應(yīng)做到降低線能量、降低預(yù)熱和層間溫度。

無(wú)論母材還是焊材都有較高的裂紋傾向，如何做才能有效防止冷、熱裂紋的產(chǎn)生和確保焊接接頭具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能是此次焊接工作的關(guān)鍵。

2焊接材料的選擇

鎳基合金焊材應(yīng)用較小線能量的手工鎢極氬弧焊和焊條電弧焊，需焊材的抗熱裂性能較好，且熔敷金屬具有良好的綜合力學(xué)性能。

3 焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)和結(jié)果

焊接前我公司按標(biāo)準(zhǔn)制作了焊接工藝評(píng)定試板，尺寸為 600mm ×300 mm ×（38 + 6 ）mm，其中38mm為2.25Cr-1Mo，6mm為E309L/E347L的堆焊層厚度。坡口堆焊時(shí)用焊條電弧焊，對(duì)接焊縫使用手工鎢極氬弧焊兩層焊條電弧焊填充、面層。焊接規(guī)范如下：

焊接工藝評(píng)定完全模擬實(shí)活，先在2.25Cr-1Mo板上按正常焊條電弧焊堆焊E309L/E347L堆焊試板表面，機(jī)加坡口，待堆焊面MT，預(yù)熱100-120℃，焊條電弧焊堆焊坡口端面，焊后最終熱處理，機(jī)加出坡口，氬弧焊兩層，焊條電弧焊填充、面層，RT檢測(cè)，機(jī)加試樣，理化試驗(yàn)。理化試驗(yàn)后得出下列結(jié)果。

焊接接頭的力學(xué)性能如下：

按標(biāo)準(zhǔn)要求該焊接工藝評(píng)定合格，說(shuō)明此焊接工藝可用于實(shí)際生產(chǎn)。

4設(shè)備的焊接

4.1焊前準(zhǔn)備

按常規(guī)方法首先在2.25Cr-1Mo接管內(nèi)壁堆焊E309L、E347L，堆焊完畢后機(jī)加出接管一端的單U型外坡口。焊前在坡口表面及兩側(cè)20mm范圍內(nèi)進(jìn)行清理，不得有氧化皮、油污及水銹等雜質(zhì)。

4.2坡口端面堆焊

堆焊采用焊條電弧焊，堆焊第一層時(shí)預(yù)熱100-120℃，堆焊完第一層后立即進(jìn)行350℃x2h消氫處理，其余層不預(yù)熱但層間溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在100℃以下。焊接時(shí)盡量用小直徑焊條，采用短弧、小電流快速焊。堆焊10-12mm后，再機(jī)加出單U型外坡口，且必須保證機(jī)加后堆焊厚度不小于8mm。

4.3重疊

待接管及其附件與主體組焊后做最終熱處理690℃X（4-6）h。兩換熱器水壓試驗(yàn)合格后組對(duì)重疊。接管端部堆焊面及兩側(cè)20mm范圍內(nèi)應(yīng)重新清理。組對(duì)間隙保證2-4mm，錯(cuò)邊量小于2mm。

4.4焊接

重疊口封底時(shí)用鎢極氬弧焊，背面充氬保護(hù)。整臺(tái)設(shè)備處于充氬狀態(tài)，兩重疊口用寬膠帶封住，邊焊邊打開(kāi)膠帶。氬弧焊兩層后，再采用焊條電弧焊。焊接時(shí)層間溫度嚴(yán)格控制在100℃以下。運(yùn)條時(shí)盡量減少線能量，焊條盡量不擺動(dòng)，若擺動(dòng)可適當(dāng)斜向擺動(dòng)。焊接完畢時(shí)降下電流填滿弧坑，防止弧坑裂紋。焊接過(guò)程中需每焊一層進(jìn)行一次滲透檢測(cè)，檢查合格后焊下一層。滲透檢驗(yàn)后一定要清洗掉滲透劑和顯像劑，防止影響焊縫質(zhì)量。

5結(jié)論

（1） 嚴(yán)格按上述工藝要求順利完成兩條重疊焊縫的焊接，進(jìn)行100%射線檢測(cè)，探傷一次合格。整體水壓試驗(yàn)一次合格。產(chǎn)品上的成功運(yùn)用說(shuō)明了所采用的焊接材料和焊接工藝的可行性，具有推廣的價(jià)值。

（2） 按照NB/T47014-2011對(duì)焊接接頭做了接伸、彎曲試驗(yàn)，其結(jié)果合格說(shuō)明此焊接接頭具有良好的力學(xué)性能。