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氬弧焊T91小口對(duì)接焊的焊接工藝
南通職業(yè)大學(xué)技師學(xué)院 任建均 江蘇南通 226007 2021/1/10 9:26:28
摘要：為了使SA213T91鋼材在現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境下成功焊接。防止產(chǎn)生焊接過(guò)程中或結(jié)束后容易產(chǎn)生焊接缺陷和裂紋等問題。焊接前應(yīng)充分做好焊口預(yù)熱，打磨，打底沖氬，填層蓋面的層間溫度，焊后緩冷，熱處理等焊接工藝，最終獲得優(yōu)良的焊口合格率。
關(guān)鍵詞:SA213T91小管 氬弧焊 焊接性 熱處理
前言
原先廣泛用于這些高溫高合金耐熱鋼不能滿足要求。T91鋼以其優(yōu)良的高溫性能在電廠高溫過(guò)熱器，高溫再熱器，主蒸汽管道上起到了廣泛應(yīng)用。本文將對(duì)T91的焊接工藝進(jìn)行描述，以獲得性能焊接接頭。火力發(fā)電是我國(guó)的主要發(fā)電方式之一，制造燃煤機(jī)組，660WM機(jī)組成為電網(wǎng)的主要機(jī)組，鍋爐的高溫過(guò)熱器，高溫再熱器，最高溫度已超過(guò)600攝氏度，其焊接難度相對(duì)較高。本文將對(duì)T91現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際焊接工藝進(jìn)行描述。
1 T91化學(xué)成分分析
T91是高溫（＜625℃）高壓耐熱鋼，金相組織為馬氏體，主要用于熱電廠的小口徑管道系統(tǒng)以及其他高壓耐熱場(chǎng)合。其主要化學(xué)成分如下
表1 T91化學(xué)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
鋼中固溶強(qiáng)化作用比較明顯的元素，當(dāng)含碳量在增加過(guò)程中，鋼的短時(shí)強(qiáng)度會(huì)上升，并且塑性與軔性下降。 對(duì)于T91這類馬氏體鋼，含碳量的上升會(huì)降低鋼的焊接性、耐蝕性和抗氧化性，故耐熱鋼一般都希望降低含碳量，但含碳太低，鋼的強(qiáng)度將降低。
T91鋼中含微量氮，氮的作用體現(xiàn)在兩方面，一方面起固溶強(qiáng)化作用，增加了組織穩(wěn)定性，提高了熱影響區(qū)的持久強(qiáng)度值。另一方面，氮能與T91鋼中的Al其形成A1N,能起到較好的彌散 強(qiáng)化作用。
耐熱鋼的抗氧化性、抗腐蝕能力的提升，會(huì)在鉻的加入下，得到有效提升，一般情況下，含鉻量達(dá)5%時(shí)，就具有良好的抗氧化性。釩與鈮屬于強(qiáng)碳化物形成元素，當(dāng)將這些加如后，就會(huì)與炭產(chǎn)生反應(yīng)，然后形成合金碳化物，且比較穩(wěn)定。為保證在使用過(guò)程中溫度的提升，讓各碳化物能在鋼中慢慢的析出，所以就要對(duì)V含量進(jìn)行有效控制，且含量不能超過(guò)0.25%。C可以在微量Nb的添加下，能讓C固定下來(lái)，固定的形式為NbC，這樣就可以提升溫度的強(qiáng)度。
高Cr鐵素體耐熱鋼高溫蠕變斷裂強(qiáng)度會(huì)受到Mo的影響，作為影響元素中的重要合金元素，在其含量較高，固溶強(qiáng)化作用比較明顯，同時(shí)碳化物（M23C6, M6C)及金屬間化合物 (Fe2 Mo )析出強(qiáng)化作用。
2 T91焊接性分析
(1)焊接裂紋敏感性。鋼中合金元素種類多，總含量達(dá)10％左右，具有相當(dāng)高的空淬特性，熱影響區(qū)由于淬硬傾向大，冷裂紋敏感性仍較大；同時(shí)鋼中含有C、Nb等促進(jìn)熱裂的元素，因此該鋼還有一定的熱裂傾向。
(2)熱影響區(qū)塑性降低。由于受焊接熱循環(huán)的影響，HAZ晶粒長(zhǎng)大傾向較大，使該區(qū)的塑性降低。
(3) 熱影響區(qū)的軟化。由于受焊接熱循環(huán)的影響，HAZ出現(xiàn)軟化層，惡化了該區(qū)的力學(xué)性能。
(4)焊縫金屬韌性的惡化。晶粒是無(wú)法被細(xì)化的，主要是由于焊縫金屬?zèng)]有經(jīng)過(guò)控軋和形變熱處理；焊縫中的Nb、V元素在冷卻期間，C、N化合物的析出是難以通過(guò)細(xì)微的方式實(shí)現(xiàn)的，所以相比于母材，焊縫的韌性更低。
3 焊接工藝流程
3.1焊前準(zhǔn)備
焊接鋼材期間會(huì)受到施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響，且環(huán)境越惡劣，就越能增加焊接的難度，因此在對(duì)鋼材進(jìn)行焊接前，要做好準(zhǔn)備工作，避免對(duì)風(fēng)雨對(duì)鋼材造成影響。環(huán)境是影響焊接施工的重要因素，所以施工單位要確保施工環(huán)境的可靠性，減少施工環(huán)境造成的影響。需要徹底清理干凈坡口的油、銹，焊接期間要避免出現(xiàn)裂紋與氣孔。 所以，工作人員需要在施工前，要將油、銹徹底清理干凈，需要打磨坡口及其附近的金屬。對(duì)電路與氣進(jìn)行檢查，確保其是通常的，檢查附件和焊機(jī)設(shè)備，保證其擁有良好的運(yùn)行狀態(tài)。為有效避免鋼材的根部出現(xiàn)氧化情況，需要將氬氣充入到鋼管內(nèi)壁，這樣才能在焊接期間有效保護(hù)鋼管，氬氣純度要保證在99.99%以上。充入氬氣的方法需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行確定，氬氣的充入速度一般為4.65~25L/min。觀察底層的顏色，對(duì)流速進(jìn)行控制。流速一定要均勻，不宜過(guò)多或者過(guò)小，過(guò)大會(huì)造成表面出現(xiàn)凹陷，過(guò)小則難以將空氣排出，且無(wú)法對(duì)鋼材進(jìn)行保護(hù)。
3.2焊接工藝
（1）焊接方法
T91鋼多用于薄壁小管，因此采用氬弧焊接。
（2）層間溫度與預(yù)熱溫度
在SA213-T91焊接期間，焊縫韌性會(huì)受到層間溫度和熱輸入的影響，一般情況下層（未完，下一頁(yè)）
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