鍋爐異種金屬焊接的缺陷問題分析

謝迪明

摘要：隨著當(dāng)前我國社會的不斷發(fā)展以及綜合國力的不斷提升，異種金屬在實際焊接過程中的缺陷問題日益受到了關(guān)注與重視，鍋爐異種金屬在實際焊接過程中所存在的局限性大大限制了當(dāng)前我國工業(yè)化的生產(chǎn)與發(fā)展。因此本文筆者主要來闡述當(dāng)前在鍋爐異種金屬焊接過程中的主要缺陷問題以及缺陷的具體解決對策等。

關(guān)鍵詞：鍋爐異種金屬；焊接缺陷；焊縫

隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在我國工業(yè)化發(fā)展的過程中重視采用現(xiàn)代化的技術(shù)手段來提升相關(guān)機(jī)械設(shè)備的工作效率以及工作效果，同時有效的滿足人們對于耐磨性、耐高溫性的相關(guān)性能要求等。在這一背景之下，傳統(tǒng)的單一金屬焊接工程往往難以滿足人們的需求，異種金屬的焊接工作引起了社會的關(guān)注。異種金屬在實際焊接過程中能夠有效的發(fā)揮出各個不同金屬構(gòu)件的優(yōu)勢性能，通過異種金屬的焊接來發(fā)揮出金屬結(jié)構(gòu)的高性能，而且異種金屬焊接往往也能夠有效的降低設(shè)備的成本，提升企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展效果。但是目前來看異種金屬在實際的焊接過程中往往存在較大的局限性，一方面異種金屬自身的特性問題，比熱容、化學(xué)成分、物理構(gòu)造上存在較大的局限性；另一方面異種金屬在焊接面上的處理等都嚴(yán)重制約了異種金屬的焊接效果。尤其是在焊接交界面上，極容易出現(xiàn)金屬的裂縫等現(xiàn)象。鍋爐異種金屬的焊接也就存在著較大的局限性，在實際的焊接過程中人們?yōu)榱擞行У谋苊猱惙N金屬的焊接局限性，往往會采用鎳合金焊絲來降低焊接的問題和缺陷。

下面筆者具體來闡述當(dāng)前鍋爐異種金屬在焊接過程中所出現(xiàn)的一系列局限性和問題所在。

一、異種金屬熔焊缺陷

（一）奧氏體鋼熔焊

在當(dāng)前的鍋爐異種金屬的焊接過程中，根據(jù)實際的情況發(fā)展來看，奧氏體鋼焊絲焊接所出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷數(shù)量是最多的，通過實際的數(shù)據(jù)分析以及現(xiàn)狀調(diào)查來看，奧氏體鋼焊絲的焊接局限性主要表現(xiàn)在過熱器中，大多數(shù)的鍋爐異種金屬的焊接都是再熱器與過熱器之間的焊縫缺陷造成的。

過熱器和再熱器在構(gòu)造上都是采用T22鋼作為主要的材料，因此在發(fā)生異種金屬的焊接過程中所出現(xiàn)的局限性以及問題也是這一方面的原因造成的。在材料的投入運行以及缺陷發(fā)生的整個過程中，運行的具體時間、次數(shù)等都需要進(jìn)行有效的記錄，將有關(guān)數(shù)據(jù)記錄下來之后發(fā)現(xiàn)缺陷產(chǎn)生的原因是多方面的，從鍋爐的啟動方法熱態(tài)或者常態(tài)都有一定的關(guān)系。

奧氏體鋼熔焊在實際工作過程中所產(chǎn)生的焊縫主要是鍋爐運行超過30000小時以上后開始出現(xiàn)，在啟動的過程中開始出現(xiàn)缺陷的次數(shù)為啟動次數(shù)在50次以上時。在整個過程當(dāng)中最短的出現(xiàn)時間為機(jī)組啟動200次以后出現(xiàn)了相應(yīng)的缺陷問題；啟動次數(shù)最少的機(jī)組出現(xiàn)缺陷的運行時間為45000小時。

（二）鎳基熔焊

在進(jìn)行鍋爐實際異種金屬的焊接情況來看，也存不少的機(jī)組由于鎳基因素而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。通過實際的金相檢驗發(fā)現(xiàn)，鎳基熔焊在鐵元素體的附近會出現(xiàn)較大的裂縫，而且出現(xiàn)的裂縫額度主要運行時間范圍在80000小時上下，開始出現(xiàn)裂縫的平均持續(xù)時間為100000小時，鎳基熔焊出現(xiàn)局限性的主要原因與再熱器、過熱器有較大的關(guān)系，同時吸熱段的管道也出現(xiàn)了類似的狀況。

（三）鐵素體熔焊

在實際的運行過程中，有不少的機(jī)組需要進(jìn)行鐵元素體金屬焊絲的熔焊，鐵元素體金屬焊絲熔焊也會造成缺陷。因此在進(jìn)行相應(yīng)的實驗過程中主要采用焊縫的金相對焊接交界面鐵元素鋼的裂縫進(jìn)行相應(yīng)的證明。主要的方式為將鍋爐管材的T5吸熱管運行超過25000小時，同時機(jī)組的運行次數(shù)需要超過5次，會發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)裂縫。如果將管材的材料換為T22，則在鐵素體熔焊達(dá)到80000小時以上后，才出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫問題，同時啟動的次數(shù)需要超過65次。

（四）壓力焊缺陷

在進(jìn)行鍋爐異種金屬的焊接過程中，壓力焊縫缺陷產(chǎn)生的主要原因便是當(dāng)前晶界面的裂縫原因造成的。相應(yīng)的證明過程主要是將管材為T22的材質(zhì)運行超過50000小時，啟動次數(shù)超過280次以后才會出現(xiàn)壓力焊縫缺陷?？偨Y(jié)來看，壓力焊縫缺陷在實際的鍋爐異種金屬的焊接過程中出現(xiàn)頻率不高，并且所需要的條件較為苛刻。

（五）電阻焊缺陷

異種金屬在實際的焊接過程中在相應(yīng)的物理結(jié)構(gòu)、性能以及化學(xué)元素構(gòu)成上存在極大的差異，因此異種金屬在實際焊接過程中往往都存在或多或少的局限性。在異種金屬焊接過程中焊縫位置的結(jié)構(gòu)是最為復(fù)雜的，在應(yīng)變、運行狀況以及材料的特性上都是變化的。

在當(dāng)前來看，容易造成缺陷的鐵元素應(yīng)變主要原因是一種金屬焊接過程中，鐵元素鋼管與奧氏體鋼管的熱膨脹系數(shù)差距超過20%，使得金屬材質(zhì)之間結(jié)構(gòu)上的差異造成了焊接的問題。

同時另一方面碳元素的移動以及外加復(fù)合也會造成金屬焊接的局限性。

二、金屬熔焊局限性的防控對策

在進(jìn)行異種金屬的焊接過程中存在著各種方面的問題以及局限性，針對金屬焊縫的缺陷控制應(yīng)當(dāng)從以下幾個方面入手：首先將焊縫點進(jìn)行加固和加厚，防止出現(xiàn)嚴(yán)重的局限性，同時禁止采用強(qiáng)力進(jìn)行組配，不能采用敲打的方式來進(jìn)行焊縫的處理。

在進(jìn)行異種金屬的焊接過程中，應(yīng)當(dāng)對兩種材料的相關(guān)特性進(jìn)行充分的了解，在保證兩種金屬相關(guān)特性相似的情況下進(jìn)行融合往往能夠取得不錯的效果，而且還需要對材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行了解，盡可能的降低異種金屬焊接過程中出現(xiàn)夾鎢現(xiàn)象出現(xiàn)。

三、總結(jié)

綜合上文所述，本文筆者主要從當(dāng)前階段我國鍋爐異種金屬焊接過程中所出現(xiàn)的主要局限性以及問題進(jìn)行簡單的分析和探究。能夠看出隨著當(dāng)前工業(yè)化的發(fā)展，人們對于異種金屬的優(yōu)勢性能需求愈來愈高，但是在進(jìn)行異種金屬焊接的過程中往往缺陷也是非常明顯的。奧氏體鋼熔焊的缺陷是當(dāng)前異種金屬焊接最主要的原因；鎳基熔焊、鐵元素體熔焊以及壓力熔焊等也是當(dāng)前異種金屬所主要的缺陷?？傊谶M(jìn)行異種金屬熔焊的過程中應(yīng)當(dāng)注重對兩種金屬特性的把握，保證熔焊的有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬立峰.鍋爐異種金屬焊接的缺陷問題探討[J].科技展望，2016，13：55.

[2]衛(wèi)壽亮，李玉祥，王濤.異種金屬6542鋼和65Mn鋼激光焊接表面缺陷分析[J].激光雜志，2014，11：120123.

[3]宋芳芳，金亮，恩云飛，李斌.異種金屬激光焊接的溫度場分析方法及應(yīng)用[J].焊接技術(shù)，2016，12：913.