SA213—T91鋼小管全氬焊接技術(shù)

周強(qiáng)

摘 要：新型耐熱鋼的焊接是電站安裝工程中的一個(gè)技術(shù)難關(guān)，隨著電站設(shè)備參數(shù)的不斷提高，新型耐熱鋼不斷發(fā)展，焊接技術(shù)難度更大。焊接工藝是影響工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行。本文闡述廣東國(guó)華粵電臺(tái)山發(fā)電廠一期工程5×600MW機(jī)組工程鍋爐末級(jí)過(guò)熱器在現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接中遇到的難點(diǎn)，以及解決這些難點(diǎn)所采取的工藝、措施和方法。實(shí)踐證明該工藝措施和方法切實(shí)可行，為以后工程安裝中遇到類似的情況能起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：SA213-T91鋼 小管全氬焊接 單面焊雙面成型 焊接工藝 方法

中圖分類號(hào)：TG136+.2 文獻(xiàn)表識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（b）-0071-02

廣東國(guó)華粵電臺(tái)山發(fā)電廠5×600MW燃煤發(fā)電機(jī)組鍋爐是由上海鍋爐有限公司設(shè)計(jì)制造的2093T/H亞臨界壓力控制循環(huán)鍋爐。鍋爐受壓件安裝焊口數(shù)量約27000個(gè)，末級(jí)過(guò)熱器集箱管排采用SA213-T91鋼制造。設(shè)計(jì)壓力為16.6Mpa，工作溫度為540 ℃，焊口屬同種鋼焊接，焊口規(guī)格為φ57×8 mm，共576道焊口（每排管有6根管子，共96排管）。鑒于末級(jí)過(guò)熱器部件材質(zhì)用T91鋼的管排為聯(lián)箱結(jié)構(gòu)，管排與管排、管與管之間空間較狹窄，如果采用GTAW+SMAW

的焊接方法，手工焊條電弧焊蓋面時(shí)焊條受空間位置的阻擋，直接影響焊接質(zhì)量。因此，為了保證T91鋼的焊接質(zhì)量，決定此部件采用GTAW焊接工藝，并制定了相應(yīng)切實(shí)可行的焊接工藝規(guī)范、措施、方案。安裝完成后，兩臺(tái)鍋爐的該部件T91鋼焊口經(jīng)檢驗(yàn)一次合格率達(dá)到97.83%。在此將該部件T91鋼的焊接技術(shù)和方法寫出來(lái)，與同行共勉。

1 SA213-T91鋼的化學(xué)成分及焊接要點(diǎn)

1.1 T91鋼的化學(xué)成分及焊接性能

T91鋼是馬氏體型耐熱鋼，是在9Cr1Mo鋼的基礎(chǔ)上降低含碳量，嚴(yán)格限制硫、磷的含量，添加少量的釩、鈮元素進(jìn)行合金化，具有良好的熱強(qiáng)性和高溫抗氧化性。T91鋼的供貨狀態(tài)為1040～1090 ℃正火加765～795 ℃回火，組織為回火馬氏體。由表1可知，T91鋼的主要元素為Cr和Mo，Cr是提高鋼材淬透性元素，其在T91鋼中含量較高，大大促進(jìn)了T91鋼的淬硬傾向。因此，焊接T91鋼時(shí)，如果不采取一定的工藝措施，T91鋼有冷裂紋傾向。T91鋼合金總含量為10.534%，根據(jù)相關(guān)資料顯示，對(duì)T91鋼進(jìn)行冷裂紋敏感性試驗(yàn)，結(jié)果表明：T91鋼具有一定的冷裂紋敏感性，焊接前必須進(jìn)行預(yù)熱。同時(shí)T91具有較敏感的熱裂傾向，焊接時(shí)必須控制焊接線能量，層間溫度不能過(guò)高。

2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝狀況及焊接要點(diǎn)

上海鍋爐廠設(shè)計(jì)的末級(jí)過(guò)熱器聯(lián)箱屬爐膛懸吊結(jié)構(gòu)。施工中考慮到爐膛結(jié)構(gòu)與吊裝方案，決定先將管排和母管吊裝到位固定。焊口為垂直位置固定焊（即橫焊）?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)接管排較密集，管與管間距僅20 mm，管排與管排間距為150 mm，對(duì)口間距存在不均勻現(xiàn)象，因此，這些不利因素在一定程度上增加了焊工施焊操作的難度。焊接過(guò)程中，“盲區(qū)”位置使得焊槍角度極難控制，電弧熱量較難于輸送至“盲區(qū)”。如果這時(shí)仍就按常規(guī)的對(duì)口工藝和焊接操作方法，勢(shì)必會(huì)使焊工視線被焊槍瓷嘴和焊絲擋住。這樣導(dǎo)致的后果將會(huì)出現(xiàn)“盲區(qū)”接頭未熔合和根部未焊透，甚至在填充層蓋面焊接過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)層間未熔合。管排的焊接“盲區(qū)”。

由于T91鋼合金含量高，焊接時(shí)焊縫受熱溫度過(guò)高，若不采取必要的工藝措施，必然導(dǎo)致根層氧化或“過(guò)燒”；其焊接性及熔池本身流動(dòng)性較差，熔池粘度很大，焊口根部間隙過(guò)小時(shí)極易造成根部未焊透現(xiàn)象。針對(duì)此類缺陷，焊接過(guò)程前后采取如下措施。

（1）由于T91鋼液態(tài)金屬流動(dòng)性差，安裝對(duì)口時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大對(duì)口間隙（2.5～3.5 mm）、鈍邊0.5～1.0 mm，防止焊口根部未焊透。

（2）焊槍盡量使用短瓷嘴（長(zhǎng)度45 mm），保證鎢棒尖端銳度。在“盲區(qū)”位置適量將鎢棒（正常約5 mm）多伸出2 mm，這樣在焊接過(guò)程中，能正常的將電弧熱量輸送至“盲區(qū)”，使接頭熔合良好。

（3）焊縫根部打底焊時(shí)，選用合適的焊接電流和焊接速度，采用“內(nèi)加絲法”，即在坡口兩邊熔化后，再沿坡口內(nèi)加焊絲熔化，使坡口與焊絲充分熔合形成良好的接頭。這樣既能清晰地看到“盲區(qū)”接頭，又可以看到坡口的熔化程度，同時(shí)又可以保證焊縫根部完全焊透。填充焊和蓋面焊時(shí)，采用側(cè)面送絲，這時(shí)焊工視線能看到“盲區(qū)”接頭處層間熔合的良好程度。

（4）焊縫根部打底焊接時(shí)，要注意不能象焊接一般鋼材那樣，送絲要均勻，不能靠送焊絲的力量來(lái)突出根部。鐵水過(guò)渡最好采用自由過(guò)渡，否則容易造成根部焊縫出現(xiàn)未熔化的焊絲頭。收弧時(shí)特別要注意把弧坑填滿后，等焊接電流衰減下來(lái)，才移向坡口邊收弧，防止產(chǎn)生弧坑裂紋。

（5）T91鋼合金含量高，淬硬傾向大。按焊接工藝卡要求，在焊接前先將管口均勻預(yù)熱至150～200 ℃，施焊時(shí)嚴(yán)格控制焊接參數(shù)和焊接線能量，注意接頭收弧質(zhì)量，減少裂紋傾向；層間溫度控制在250～300 ℃，根據(jù)焊接規(guī)程規(guī)定，合金含量高的耐熱鋼（Cr≥3%或合金總含量>5%）在焊接過(guò)程中，為防止根層氧化或“過(guò)燒”，要對(duì)管口進(jìn)行充氬保護(hù)措施。具體實(shí)施的步驟如下：

①在對(duì)接管口內(nèi)兩側(cè)各200 mm處用水溶性紙封住，使管壁內(nèi)腔形成一個(gè)氣室，為隔絕空氣做準(zhǔn)備。

②按焊接工藝卡要求，在焊接前應(yīng)預(yù)熱至150～200 ℃，用高溫可粘膠布將待焊管口封住，然后利用充氬裝置（皮管端裝上球針）往管口內(nèi)充氬氣。充氬時(shí)間不少于10 min，待氣室內(nèi)有氬氣流出時(shí)開(kāi)始打底，焊一段把膠布拔開(kāi)一段。為保證焊縫根部質(zhì)量，最好先將焊口根部打底1/2后，仔細(xì)檢查已焊部分確保無(wú)缺陷出現(xiàn)，再進(jìn)行管口另外1/2打底。

③當(dāng)打底至充氬孔（在焊口的最好位置預(yù)留約8 mm），并繼續(xù)往管內(nèi)充氬，待已打完底的填充層焊完，將充氬球針拉出，然后焊上預(yù)留孔，并利用氣室內(nèi)的剩余氬氣完成其填充層，最后完成蓋面層。endprint

3 焊接工藝

（1）焊接方法：鎢極氬弧焊（GTAW），單面焊雙面成型（鎢極為鈰鎢棒，直徑為φ2.5 mm，焊槍瓷嘴直徑為φ8 mm）。

（2）焊接設(shè)備：時(shí)代逆變式WS-400（PNE13-400），直流弧焊機(jī)，高頻引弧，衰減滅弧。

（3）焊接材料：選用日本神鋼生產(chǎn)的TGS-9cb（φ2.4 mm）焊絲，必須具備出廠合格證書，無(wú)銹斑，其化學(xué)成分（見(jiàn)表2）。

（4）保護(hù)氣體：氬氣，純度≥99.99%。

（5）焊工：兩名技術(shù)穩(wěn)定、經(jīng)驗(yàn)豐富的持證焊工，并且在施工前經(jīng)過(guò)焊前練習(xí)檢驗(yàn)合格。

（6）坡口形式：V型坡口70°，鈍邊0.5～1.0 mm，間隙2.5～3.5 mm，坡口內(nèi)外管壁10～15 mm處打磨出金屬光澤，清除氧化物、鐵銹、油污、油漆等對(duì)焊接有害的物質(zhì)。

（7）焊接規(guī)范參數(shù)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)組合焊口管材、規(guī)格和焊接位置，進(jìn)行一次與實(shí)際相同的模擬試焊，將試樣進(jìn)行外觀檢查及無(wú)損檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐，不斷摸索，使練習(xí)試樣合格，從而得到適合于現(xiàn)場(chǎng)操作的焊接規(guī)范參數(shù)。具體的焊接規(guī)范參數(shù)如表3所示。

4 焊接操作過(guò)程

4.1 T91鋼焊接前需進(jìn)行如下的準(zhǔn)備工作

（1）施工技術(shù)資料的準(zhǔn)備：開(kāi)工前應(yīng)準(zhǔn)備施工作業(yè)指導(dǎo)書、焊口編口、焊接工藝卡、技術(shù)交底詳情。

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)備：施工現(xiàn)場(chǎng)必須提供充足的動(dòng)力電源，做好防風(fēng)擋雨措施，有足夠數(shù)量的WS-400逆變電焊機(jī)。

（3）充氬的準(zhǔn)備：必須提供充足的氬氣，T91鋼小徑管的焊接施工中根層焊接需要充氬保護(hù)；需要準(zhǔn)備可溶紙、鋼針管或球針及氬氣管、高溫膠帶、氬氣流量計(jì)（包括減壓表）、打火機(jī)等。

4.2 作業(yè)內(nèi)容

（1）坡口加工及檢查：坡口制備用機(jī)械加工的方法，不允許使用火焰切割。由于末級(jí)過(guò)熱器為聯(lián)箱結(jié)構(gòu)，應(yīng)仔細(xì)檢查整排管口的打磨質(zhì)量以及管內(nèi)預(yù)制充氬區(qū)封堵情況，避免出現(xiàn)重新對(duì)口的返工現(xiàn)象。

（2）預(yù)制充氬區(qū)：根據(jù)焊接鋼管的內(nèi)徑，裁剪可溶紙，折疊成圓錐狀，圓錐底面的直徑應(yīng)比鋼管的內(nèi)徑稍大，填塞進(jìn)鋼管里。

（3）對(duì)口：對(duì)口時(shí)應(yīng)采用專用夾具（對(duì)口鉗），嚴(yán)禁強(qiáng)力對(duì)口。對(duì)口錯(cuò)口不得超過(guò) 1.0 mm，坡口間隙應(yīng)修整到規(guī)定尺寸。遇到有錯(cuò)位的管口用預(yù)置的木尖來(lái)調(diào)整，對(duì)口尺寸如圖1所示。

（4）預(yù)熱：根據(jù)工藝卡要求，點(diǎn)焊前應(yīng)預(yù)熱到150～200 ℃（履帶式加熱器）。

（5）充氬：坡口處母材溫度符合要求后，開(kāi)始充入氬氣。充氬針頭采用球針，使用時(shí)將球針彎成90°，探進(jìn)坡口，順坡口內(nèi)壁進(jìn)行充氬。焊口環(huán)周用高溫膠帶將焊口封住。

（6）點(diǎn)焊固定：往管內(nèi)充氬時(shí)間不少于10 min后進(jìn)行根層點(diǎn)焊，點(diǎn)焊焊縫長(zhǎng)15～20 mm，厚度3 mm，點(diǎn)焊位置在11點(diǎn)到1點(diǎn)之間，為了避免其它管子由于前面焊接后的收縮而影響對(duì)口質(zhì)量，先把一整排管（6根）全部焊口點(diǎn)焊定位好，以防止對(duì)口間隙變化。點(diǎn)焊處若焊縫背面呈亮白色，則保護(hù)效果良好；若顏色發(fā)暗沒(méi)有光澤，則需要完善充氬工作。此時(shí)將被氧化的點(diǎn)焊縫磨掉，重新進(jìn)行點(diǎn)焊。

（7）打底層焊接：點(diǎn)焊自檢合格后進(jìn)行打底焊接。為了保證根層焊縫質(zhì)量，采用前后各一名焊工進(jìn)行對(duì)焊。一人打底焊，一人充氬，這樣有利于相互檢查。管徑規(guī)格φ57×8mm為控制層間溫度，保證焊接接頭質(zhì)量?jī)?yōu)良，一次預(yù)熱3個(gè)焊口為宜。焊接順序，由1-2-3-4或1-4-2-3順序進(jìn)行。

（8）填充蓋面焊接：完成打底后，仔細(xì)檢查底層焊縫，確認(rèn)無(wú)缺陷后，按表3焊接工藝參數(shù)來(lái)完成填充層、蓋面層的焊接。焊工在焊接所有后一道焊縫前，都應(yīng)確認(rèn)層間溫度，可用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀輔助驗(yàn)證，待層間溫度降到250～300 ℃的溫度后才可以開(kāi)始焊接。為了提高工作效率，采用焊完一道焊口的一個(gè)焊道后，停下來(lái)進(jìn)行第二道焊口的一道焊道的焊接，以后依次類推。在焊接過(guò)程中，焊槍與工件的角度保持在80～85°之間，焊絲與工件的角度保持在10°左右。同時(shí)要注意焊道接頭和收弧質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿，各層焊接接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，蓋面層焊道應(yīng)圓滑過(guò)渡到母材。

5 檢驗(yàn)結(jié)果

按檢驗(yàn)規(guī)程DL/T821、DL/T820-2002規(guī)定和DL/T869-2004質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)T91鋼焊縫進(jìn)行100%射線檢測(cè)并加50%超聲波檢測(cè)，1#、2#鍋爐末級(jí)過(guò)熱器T91鋼焊口一次合格率分別為：97.57%和98.09%，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。具體檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

6 結(jié)論

檢驗(yàn)結(jié)果表明：末級(jí)過(guò)熱器T91鋼只要采用合理的焊接參數(shù)，嚴(yán)格控制對(duì)口間隙、預(yù)熱溫度、層間溫度、焊接熱輸入量，運(yùn)用正確的操作方法，合理安排焊接順序，采取必要的工藝措施，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)范，最大限度的減少了焊接“盲區(qū)”未熔合、焊縫根層“過(guò)燒”和根部未焊透接頭的出現(xiàn)，并能獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，保證機(jī)組的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄒勇，梁亞軍，薛龍，等.焊接機(jī)器人管道全自動(dòng)打底焊研究[J].電焊機(jī)，2008（8）.

[2] 樊立奎，鄧偉.提高鎢極氬弧焊不銹鋼薄壁管質(zhì)量的分析研究[J].鋼管，2000（5）.

[3] 王中文，姚智遠(yuǎn).管道焊接中手工鎢極氬弧焊（TIG）單面焊雙面成形技術(shù)[J].平頂山工學(xué)院學(xué)報(bào)，2007（2）.endprint

3 焊接工藝

（1）焊接方法：鎢極氬弧焊（GTAW），單面焊雙面成型（鎢極為鈰鎢棒，直徑為φ2.5 mm，焊槍瓷嘴直徑為φ8 mm）。

（2）焊接設(shè)備：時(shí)代逆變式WS-400（PNE13-400），直流弧焊機(jī)，高頻引弧，衰減滅弧。

（3）焊接材料：選用日本神鋼生產(chǎn)的TGS-9cb（φ2.4 mm）焊絲，必須具備出廠合格證書，無(wú)銹斑，其化學(xué)成分（見(jiàn)表2）。

（4）保護(hù)氣體：氬氣，純度≥99.99%。

（5）焊工：兩名技術(shù)穩(wěn)定、經(jīng)驗(yàn)豐富的持證焊工，并且在施工前經(jīng)過(guò)焊前練習(xí)檢驗(yàn)合格。

（6）坡口形式：V型坡口70°，鈍邊0.5～1.0 mm，間隙2.5～3.5 mm，坡口內(nèi)外管壁10～15 mm處打磨出金屬光澤，清除氧化物、鐵銹、油污、油漆等對(duì)焊接有害的物質(zhì)。

（7）焊接規(guī)范參數(shù)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)組合焊口管材、規(guī)格和焊接位置，進(jìn)行一次與實(shí)際相同的模擬試焊，將試樣進(jìn)行外觀檢查及無(wú)損檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐，不斷摸索，使練習(xí)試樣合格，從而得到適合于現(xiàn)場(chǎng)操作的焊接規(guī)范參數(shù)。具體的焊接規(guī)范參數(shù)如表3所示。

4 焊接操作過(guò)程

4.1 T91鋼焊接前需進(jìn)行如下的準(zhǔn)備工作

（1）施工技術(shù)資料的準(zhǔn)備：開(kāi)工前應(yīng)準(zhǔn)備施工作業(yè)指導(dǎo)書、焊口編口、焊接工藝卡、技術(shù)交底詳情。

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)備：施工現(xiàn)場(chǎng)必須提供充足的動(dòng)力電源，做好防風(fēng)擋雨措施，有足夠數(shù)量的WS-400逆變電焊機(jī)。

（3）充氬的準(zhǔn)備：必須提供充足的氬氣，T91鋼小徑管的焊接施工中根層焊接需要充氬保護(hù)；需要準(zhǔn)備可溶紙、鋼針管或球針及氬氣管、高溫膠帶、氬氣流量計(jì)（包括減壓表）、打火機(jī)等。

4.2 作業(yè)內(nèi)容

（1）坡口加工及檢查：坡口制備用機(jī)械加工的方法，不允許使用火焰切割。由于末級(jí)過(guò)熱器為聯(lián)箱結(jié)構(gòu)，應(yīng)仔細(xì)檢查整排管口的打磨質(zhì)量以及管內(nèi)預(yù)制充氬區(qū)封堵情況，避免出現(xiàn)重新對(duì)口的返工現(xiàn)象。

（2）預(yù)制充氬區(qū)：根據(jù)焊接鋼管的內(nèi)徑，裁剪可溶紙，折疊成圓錐狀，圓錐底面的直徑應(yīng)比鋼管的內(nèi)徑稍大，填塞進(jìn)鋼管里。

（3）對(duì)口：對(duì)口時(shí)應(yīng)采用專用夾具（對(duì)口鉗），嚴(yán)禁強(qiáng)力對(duì)口。對(duì)口錯(cuò)口不得超過(guò) 1.0 mm，坡口間隙應(yīng)修整到規(guī)定尺寸。遇到有錯(cuò)位的管口用預(yù)置的木尖來(lái)調(diào)整，對(duì)口尺寸如圖1所示。

（4）預(yù)熱：根據(jù)工藝卡要求，點(diǎn)焊前應(yīng)預(yù)熱到150～200 ℃（履帶式加熱器）。

（5）充氬：坡口處母材溫度符合要求后，開(kāi)始充入氬氣。充氬針頭采用球針，使用時(shí)將球針彎成90°，探進(jìn)坡口，順坡口內(nèi)壁進(jìn)行充氬。焊口環(huán)周用高溫膠帶將焊口封住。

（6）點(diǎn)焊固定：往管內(nèi)充氬時(shí)間不少于10 min后進(jìn)行根層點(diǎn)焊，點(diǎn)焊焊縫長(zhǎng)15～20 mm，厚度3 mm，點(diǎn)焊位置在11點(diǎn)到1點(diǎn)之間，為了避免其它管子由于前面焊接后的收縮而影響對(duì)口質(zhì)量，先把一整排管（6根）全部焊口點(diǎn)焊定位好，以防止對(duì)口間隙變化。點(diǎn)焊處若焊縫背面呈亮白色，則保護(hù)效果良好；若顏色發(fā)暗沒(méi)有光澤，則需要完善充氬工作。此時(shí)將被氧化的點(diǎn)焊縫磨掉，重新進(jìn)行點(diǎn)焊。

（7）打底層焊接：點(diǎn)焊自檢合格后進(jìn)行打底焊接。為了保證根層焊縫質(zhì)量，采用前后各一名焊工進(jìn)行對(duì)焊。一人打底焊，一人充氬，這樣有利于相互檢查。管徑規(guī)格φ57×8mm為控制層間溫度，保證焊接接頭質(zhì)量?jī)?yōu)良，一次預(yù)熱3個(gè)焊口為宜。焊接順序，由1-2-3-4或1-4-2-3順序進(jìn)行。

（8）填充蓋面焊接：完成打底后，仔細(xì)檢查底層焊縫，確認(rèn)無(wú)缺陷后，按表3焊接工藝參數(shù)來(lái)完成填充層、蓋面層的焊接。焊工在焊接所有后一道焊縫前，都應(yīng)確認(rèn)層間溫度，可用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀輔助驗(yàn)證，待層間溫度降到250～300 ℃的溫度后才可以開(kāi)始焊接。為了提高工作效率，采用焊完一道焊口的一個(gè)焊道后，停下來(lái)進(jìn)行第二道焊口的一道焊道的焊接，以后依次類推。在焊接過(guò)程中，焊槍與工件的角度保持在80～85°之間，焊絲與工件的角度保持在10°左右。同時(shí)要注意焊道接頭和收弧質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿，各層焊接接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，蓋面層焊道應(yīng)圓滑過(guò)渡到母材。

5 檢驗(yàn)結(jié)果

按檢驗(yàn)規(guī)程DL/T821、DL/T820-2002規(guī)定和DL/T869-2004質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)T91鋼焊縫進(jìn)行100%射線檢測(cè)并加50%超聲波檢測(cè)，1#、2#鍋爐末級(jí)過(guò)熱器T91鋼焊口一次合格率分別為：97.57%和98.09%，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。具體檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

6 結(jié)論

檢驗(yàn)結(jié)果表明：末級(jí)過(guò)熱器T91鋼只要采用合理的焊接參數(shù)，嚴(yán)格控制對(duì)口間隙、預(yù)熱溫度、層間溫度、焊接熱輸入量，運(yùn)用正確的操作方法，合理安排焊接順序，采取必要的工藝措施，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)范，最大限度的減少了焊接“盲區(qū)”未熔合、焊縫根層“過(guò)燒”和根部未焊透接頭的出現(xiàn)，并能獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，保證機(jī)組的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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3 焊接工藝

（1）焊接方法：鎢極氬弧焊（GTAW），單面焊雙面成型（鎢極為鈰鎢棒，直徑為φ2.5 mm，焊槍瓷嘴直徑為φ8 mm）。

（2）焊接設(shè)備：時(shí)代逆變式WS-400（PNE13-400），直流弧焊機(jī)，高頻引弧，衰減滅弧。

（3）焊接材料：選用日本神鋼生產(chǎn)的TGS-9cb（φ2.4 mm）焊絲，必須具備出廠合格證書，無(wú)銹斑，其化學(xué)成分（見(jiàn)表2）。

（4）保護(hù)氣體：氬氣，純度≥99.99%。

（5）焊工：兩名技術(shù)穩(wěn)定、經(jīng)驗(yàn)豐富的持證焊工，并且在施工前經(jīng)過(guò)焊前練習(xí)檢驗(yàn)合格。

（6）坡口形式：V型坡口70°，鈍邊0.5～1.0 mm，間隙2.5～3.5 mm，坡口內(nèi)外管壁10～15 mm處打磨出金屬光澤，清除氧化物、鐵銹、油污、油漆等對(duì)焊接有害的物質(zhì)。

（7）焊接規(guī)范參數(shù)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)組合焊口管材、規(guī)格和焊接位置，進(jìn)行一次與實(shí)際相同的模擬試焊，將試樣進(jìn)行外觀檢查及無(wú)損檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐，不斷摸索，使練習(xí)試樣合格，從而得到適合于現(xiàn)場(chǎng)操作的焊接規(guī)范參數(shù)。具體的焊接規(guī)范參數(shù)如表3所示。

4 焊接操作過(guò)程

4.1 T91鋼焊接前需進(jìn)行如下的準(zhǔn)備工作

（1）施工技術(shù)資料的準(zhǔn)備：開(kāi)工前應(yīng)準(zhǔn)備施工作業(yè)指導(dǎo)書、焊口編口、焊接工藝卡、技術(shù)交底詳情。

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)備：施工現(xiàn)場(chǎng)必須提供充足的動(dòng)力電源，做好防風(fēng)擋雨措施，有足夠數(shù)量的WS-400逆變電焊機(jī)。

（3）充氬的準(zhǔn)備：必須提供充足的氬氣，T91鋼小徑管的焊接施工中根層焊接需要充氬保護(hù)；需要準(zhǔn)備可溶紙、鋼針管或球針及氬氣管、高溫膠帶、氬氣流量計(jì)（包括減壓表）、打火機(jī)等。

4.2 作業(yè)內(nèi)容

（1）坡口加工及檢查：坡口制備用機(jī)械加工的方法，不允許使用火焰切割。由于末級(jí)過(guò)熱器為聯(lián)箱結(jié)構(gòu)，應(yīng)仔細(xì)檢查整排管口的打磨質(zhì)量以及管內(nèi)預(yù)制充氬區(qū)封堵情況，避免出現(xiàn)重新對(duì)口的返工現(xiàn)象。

（2）預(yù)制充氬區(qū)：根據(jù)焊接鋼管的內(nèi)徑，裁剪可溶紙，折疊成圓錐狀，圓錐底面的直徑應(yīng)比鋼管的內(nèi)徑稍大，填塞進(jìn)鋼管里。

（3）對(duì)口：對(duì)口時(shí)應(yīng)采用專用夾具（對(duì)口鉗），嚴(yán)禁強(qiáng)力對(duì)口。對(duì)口錯(cuò)口不得超過(guò) 1.0 mm，坡口間隙應(yīng)修整到規(guī)定尺寸。遇到有錯(cuò)位的管口用預(yù)置的木尖來(lái)調(diào)整，對(duì)口尺寸如圖1所示。

（4）預(yù)熱：根據(jù)工藝卡要求，點(diǎn)焊前應(yīng)預(yù)熱到150～200 ℃（履帶式加熱器）。

（5）充氬：坡口處母材溫度符合要求后，開(kāi)始充入氬氣。充氬針頭采用球針，使用時(shí)將球針彎成90°，探進(jìn)坡口，順坡口內(nèi)壁進(jìn)行充氬。焊口環(huán)周用高溫膠帶將焊口封住。

（6）點(diǎn)焊固定：往管內(nèi)充氬時(shí)間不少于10 min后進(jìn)行根層點(diǎn)焊，點(diǎn)焊焊縫長(zhǎng)15～20 mm，厚度3 mm，點(diǎn)焊位置在11點(diǎn)到1點(diǎn)之間，為了避免其它管子由于前面焊接后的收縮而影響對(duì)口質(zhì)量，先把一整排管（6根）全部焊口點(diǎn)焊定位好，以防止對(duì)口間隙變化。點(diǎn)焊處若焊縫背面呈亮白色，則保護(hù)效果良好；若顏色發(fā)暗沒(méi)有光澤，則需要完善充氬工作。此時(shí)將被氧化的點(diǎn)焊縫磨掉，重新進(jìn)行點(diǎn)焊。

（7）打底層焊接：點(diǎn)焊自檢合格后進(jìn)行打底焊接。為了保證根層焊縫質(zhì)量，采用前后各一名焊工進(jìn)行對(duì)焊。一人打底焊，一人充氬，這樣有利于相互檢查。管徑規(guī)格φ57×8mm為控制層間溫度，保證焊接接頭質(zhì)量?jī)?yōu)良，一次預(yù)熱3個(gè)焊口為宜。焊接順序，由1-2-3-4或1-4-2-3順序進(jìn)行。

（8）填充蓋面焊接：完成打底后，仔細(xì)檢查底層焊縫，確認(rèn)無(wú)缺陷后，按表3焊接工藝參數(shù)來(lái)完成填充層、蓋面層的焊接。焊工在焊接所有后一道焊縫前，都應(yīng)確認(rèn)層間溫度，可用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀輔助驗(yàn)證，待層間溫度降到250～300 ℃的溫度后才可以開(kāi)始焊接。為了提高工作效率，采用焊完一道焊口的一個(gè)焊道后，停下來(lái)進(jìn)行第二道焊口的一道焊道的焊接，以后依次類推。在焊接過(guò)程中，焊槍與工件的角度保持在80～85°之間，焊絲與工件的角度保持在10°左右。同時(shí)要注意焊道接頭和收弧質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿，各層焊接接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，蓋面層焊道應(yīng)圓滑過(guò)渡到母材。

5 檢驗(yàn)結(jié)果

按檢驗(yàn)規(guī)程DL/T821、DL/T820-2002規(guī)定和DL/T869-2004質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)T91鋼焊縫進(jìn)行100%射線檢測(cè)并加50%超聲波檢測(cè)，1#、2#鍋爐末級(jí)過(guò)熱器T91鋼焊口一次合格率分別為：97.57%和98.09%，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。具體檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

6 結(jié)論

檢驗(yàn)結(jié)果表明：末級(jí)過(guò)熱器T91鋼只要采用合理的焊接參數(shù)，嚴(yán)格控制對(duì)口間隙、預(yù)熱溫度、層間溫度、焊接熱輸入量，運(yùn)用正確的操作方法，合理安排焊接順序，采取必要的工藝措施，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)范，最大限度的減少了焊接“盲區(qū)”未熔合、焊縫根層“過(guò)燒”和根部未焊透接頭的出現(xiàn)，并能獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，保證機(jī)組的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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