江苏四方锅炉有限公司 徐州 221142
摘要：通过采用手工钨极氩弧焊对小径管TP347H及12Cr1MoVG的异种钢焊接接头进行焊接工艺评定，确定合理的焊接工艺，为设备的制造打下基础。
关键词：小径管；奥氏体不锈钢；珠光体耐热钢；焊接工艺评定
1 前言
公司承制的电站锅炉设备，蛇形管材质为TP347HΦ42×6及12Cr1MoVGΦ42×6，其中TP347H为奥氏体耐热不锈钢，12Cr1MoVG为珠光体耐热钢，它们都具有较高热强性和持久韧性，但由于它们化学成分、力学性能、金相组织及焊接性等各异，造成焊接难度大，易出现缺陷。本文将探讨两种异种钢的手工氩弧焊焊接工艺评定。
2 焊接性分析
奥氏体TP347H钢符合SA-213标准，属于18-8型铬镍奥氏体不锈钢，相当于国内1Cr19Ni11Nb，可焊性良好。12Cr1MoVG是一种常用的珠光体耐热钢，由于管壁厚较小，焊接性尚可。其化学成分和常温力学性能对照表如表1、表2所示。
表1 TP347H及12Cr1MoVG化学成分
3 焊接工艺评定
3.1 焊接方法、焊件材质规格、焊接位置及焊接接头的确定：
焊接方法手工GTAW，焊件材质规格TP347HΦ42×6及12Cr1MoVGΦ42×6，焊接位置5G（模拟产品焊接位置），坡口形式为：坡口角度70±5°、间隙2.5±0.5mm、钝边1±0.5mm。
3.2 焊接材料选择
此类异种钢的焊接，常规选择奥氏体不锈钢焊缝，此时会由于焊缝成分的稀释形成脆化过渡层和碳的扩散迁移层：
脆化过渡层：在紧邻珠光体一侧的奥氏体焊缝中，存在一个窄的低塑性过度层，对焊接接头的抗裂性能影响很大，提高焊缝金属中奥氏体形成元素镍的含量。可以降低该过渡层的宽度；
碳的扩散迁移层：异种钢焊接接头在高温条件下使用，在奥氏体焊缝侧形成增碳层，形成碳化铬，在珠光体钢一次会形成脱碳层。脱碳层硬度低、质软、晶粒粗大；增碳层由于碳化物析出，硬度高，这使焊接接头的高温持久强度和内腐蚀性能下降，脆性增大，使接头可能沿熔合区产生破坏。
综上所述，对于TP347H与12Cr1MoVG异种钢焊接采用高镍ERNiCr-3焊材应是较好的选择。
3.3 焊接预热温度及层间温度
此异种钢组成的焊接接头，12Cr1MoVG侧根据GB/T 16507.5推荐可以不预热，TP347H奥氏体钢侧根据NB/T47015推荐可以不预热，并且层间温度不宜大于150℃。所以TP347H与12Cr1MoVG异种钢焊接时，采用不预热，同时，控制层间温度140±10℃范围内。
3.4 焊接工艺参数
焊前坡口表面及坡口周围10mm范围内清理至金属光泽，焊接过程中应采用小电流、快速焊、多层多道焊。焊接工艺参数见表3
表3 焊接工艺参数
3.5 无损检测
根据相关标准，确定焊后24h后进行100%X射线检测，检测结果为I级合格。
3.8 理化试验检验结果
3.8.1按照NB/T47014进行拉伸和弯曲，检测结果见表4；
3.8.2根据DL/T438进行硬度试验，检测结果见表4。
3.8.3根据TSG G001进行金相试验：未发现试件存在裂纹、疏松、过烧和超标的异常组织，试验结果合格。
表4 理化检测结果
4 结束语：
1、TP347H与12Cr1MoVG具有冷裂纹、热裂纹倾向，焊缝金属的合金成分严重影响焊接质量，合理的焊接工艺是控制和改善该异种钢焊接接头性能的重要技术手段。
2、通过焊接试验，确定小管径TP347H与12Cr1MoVG异种钢的焊接工艺（大坡口、小电流、快速焊和低的层间温度），焊接接头能满足设备使用要求。
参考文献：
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