锅炉检验师培训锅炉焊接ppt课件

1、LOGOLOGOCompany name锅炉焊接锅炉焊接 上海市特种设备监视检验技术研讨院顾福明 工学博士教授级高工,国家高级平安评价师,AWS焊接检验师,国际焊接工程师:24522468 :gufuming1000126 内容1 1、锅炉的主要资料、锅炉的主要资料2 2、资料焊接、资料焊接3 3、电站锅炉受压元件的焊接、电站锅炉受压元件的焊接 1 1锅筒焊接锅筒焊接2 2集箱焊接集箱焊接 3 3受热面管焊接受热面管焊接4 4膜式水冷壁焊接膜式水冷壁焊接 7 7 锅炉钢种繁多。1锅筒俗称汽包用钢国产锅筒用钢板按GB713规定国外中高压锅筒常用钢板牌号有P335GH19Mn6、DIWA353BH

2、W35、DIWA373WB36、SA-517Gr.70、SA-299等；锅筒主要选材为20g16Mng19MngP355GHSA-515 Gr.70、SA-299BHW35WB36等。2集箱及受热面管用钢我国用于集箱及受热面管的钢管资料20G,20MnG,25MnG,15MoG,20MoG1,2CrMoG,等。 一、锅炉用资料序号钢 号化 学 成 分 （%）CSiMnCrMoPS其它120g0.200.15/0.300.50/0.900.0350.035222Mng0.300.15/0.400.90/1.500.0250.025315CrMog0.12/0.180.15/0.400.40/0.

3、700.80/1.200.45/0.600.0300.030416Mng0.200.20/0.551.20/1.600.0350.030519Mng0.15/0.220.30/0.601.00/1.600.0300.025613MnNiCrMoNbg0.150.10/0.501.00/1.600.20/0.400.20/0.400.0250.025712Cr1MoVg0.08/0.150.17/0.370.40/0.700.90/1.200.25/0.350.0300.030国产锅炉用钢板国产锅炉用钢板高压锅炉用无缝钢管 GB5310-2019序序号号钢钢 号号化化 学学 成成 分分 （% %

4、）C CMnMnSiSiCrCrMoMoSSPP1 120G20G0.17/0.240.17/0.240.35/0.650.35/0.650.17/0.370.17/0.370.0300.0300.0300.0302 220MnG20MnG0.17/0.240.17/0.240.70/1.000.70/1.000.17/0.370.17/0.370.0300.0300.0300.0303 325MnG25MnG0.22/0.300.22/0.300.70/1.000.70/1.000.17/0.370.17/0.370.0300.0300.0300.0304 415MoG15MoG0.12/0

5、.200.12/0.200.40/0.800.40/0.800.17/0.370.17/0.370.25/0.350.25/0.350.0300.0300.0300.0305 520MoG20MoG0.15/0.250.15/0.250.40/0.800.40/0.800.17/0.370.17/0.370.44/0.650.44/0.650.0300.0300.0300.0306 612CrMoG12CrMoG0.08/0.150.08/0.150.40/0.700.40/0.700.17/0.370.17/0.370.40/0.700.40/0.700.40/0.550.40/0.550.

6、0300.0300.0300.0307 715CrMoG15CrMoG0.12/0.180.12/0.180.40/0.700.40/0.700.17/0.370.17/0.370.80/1.100.80/1.100.40/0.550.40/0.550.0300.0300.0300.0308 812Cr2MoG12Cr2MoG0.08/0.150.08/0.150.40/0.700.40/0.700.500.502.00/2.502.00/2.500.90/1.200.90/1.200.0300.0300.0300.0309 912Cr1MoVG12Cr1MoVG0.08/0.150.08/0

7、.150.40/0.700.40/0.700.17/0.370.17/0.370.90/1.200.90/1.200.25/0.350.25/0.350.0300.0300.0300.030101012Cr2MoWVTiB12Cr2MoWVTiB0.08/0.150.08/0.150.45/0.650.45/0.650.45/0.750.45/0.751.60/2.101.60/2.100.50/0.650.50/0.650.0300.0300.0300.030111112Cr3MoVSiTiB12Cr3MoVSiTiB0.09/0.150.09/0.150.50/0.800.50/0.800

8、.60/0.900.60/0.902.50/3.002.50/3.001.00/1.201.00/1.200.0300.0300.0300.030121210Cr9Mo1VNb10Cr9Mo1VNb0.08/0.120.08/0.120.30/0.600.30/0.600.20/0.500.20/0.508.00/9.508.00/9.500.85/1.050.85/1.050.0100.0100.0200.02013131Cr18Ni91Cr18Ni90.150.152.002.001.001.0017.0/19.017.0/19.00.0300.0300.0350.03514141Cr19

9、Ni11Nb1Cr19Ni11Nb0.04/0.100.04/0.102.002.001.001.0017.0/20.017.0/20.00.0300.0300.0300.030国内外集箱用钢管钢号对照国内外集箱用钢管钢号对照合金系统合金系统中国中国GBGB美国美国ASMEASME欧洲欧洲ENEN日本日本碳钢碳钢2020、20G20GSA-106BSA-106B、SA-210A1SA-210A1St45.8/St45.8/STPT42STPT42SA-106CSA-106C、SA2-10CSA2-10CC-0.5MoC-0.5Mo15MoG15MoGSA-335P1SA-335P1、SA-20

10、9T1SA-209T116Mo316Mo3Ni-Cu-Mo-MbNi-Cu-Mo-Mb15NiCuMoNb5-6-415NiCuMoNb5-6-40.5Cr-0.5Mo0.5Cr-0.5Mo12CrMoG12CrMoGSA-335P2SA-335P2、SA-213T2SA-213T2STPA20STPA201Cr-0.5Mo1Cr-0.5Mo15CrMoG15CrMoGSA-335P12SA-335P12、SA-SA-213T12213T1213CrMo4-513CrMo4-5STPA22STPA222.25Cr-1Mo2.25Cr-1Mo12Cr2MoG12Cr2MoGSA-335P22SA

11、-335P22、SA-SA-213T22213T2210CrMo9-1010CrMo9-10STPA24STPA241Cr-Mo-V1Cr-Mo-V12Cr1MoVG12Cr1MoVG9Cr-1Mo-V9Cr-1Mo-V10Cr9Mo1VNb10Cr9Mo1VNbSA-335P91SA-335P91、SA-SA-213T91213T91X10CrMoVNb9-1X10CrMoVNb9-19Cr-2W-Mo-V9Cr-2W-Mo-VSA-335P92SA-335P92、SA-SA-213T92213T92X10CrWMoVNb9-2X10CrWMoVNb9-218Cr-9Ni18Cr-9Ni1C

12、r18Ni91Cr18Ni9SA-376TP304HSA-376TP304H、SA-SA-213TP304H213TP304HX6CrNi18-10X6CrNi18-10SUS304HTPSUS304HTP19Cr-11Ni-Nb19Cr-11Ni-Nb1Cr19Ni11Nb1Cr19Ni11NbSA-376TP347HSA-376TP347H、SA-SA-213TP347H213TP347HX7CrNiNb18-10X7CrNiNb18-10SUS347HTPSUS347HTP二、资料的焊接 o2.1 低碳钢的焊接低碳钢的焊接o1低碳钢焊接特点低碳钢焊接特点o低碳钢含碳量低，锰、硅含量少，在

13、通常情况下不会因焊接而引起严重组织低碳钢含碳量低，锰、硅含量少，在通常情况下不会因焊接而引起严重组织硬化或出现淬火组织。这种钢的塑性和冲击韧性优良，其焊接接头的塑性、硬化或出现淬火组织。这种钢的塑性和冲击韧性优良，其焊接接头的塑性、韧性也极其良好。韧性也极其良好。o2. 低碳钢焊材选用低碳钢焊材选用o(1) 焊条焊条 应根据焊缝金属强度与母材等强的原那么选用焊条，当厚度增大时，应根据焊缝金属强度与母材等强的原那么选用焊条，当厚度增大时，在同等强度等级中应选用抗裂性能好的焊条，如低氢型焊条等。在同等强度等级中应选用抗裂性能好的焊条，如低氢型焊条等。o(2) 埋弧焊焊丝和焊剂埋弧焊焊丝和焊剂 低碳

14、钢埋弧焊时，由于母材中合金成分不多，故即可低碳钢埋弧焊时，由于母材中合金成分不多，故即可采用焊丝渗合金，也可采用焊剂渗合金。采用焊丝渗合金，也可采用焊剂渗合金。 o(3) 气体维护焊焊丝气体维护焊焊丝 首先要满足焊缝金属与母材等强，焊缝化学成分与母材首先要满足焊缝金属与母材等强，焊缝化学成分与母材的一致性那么放在次要。的一致性那么放在次要。o3低碳钢焊接要点低碳钢焊接要点o(1) 焊接时不需求预热及控制层间温度和后热，整个焊接过焊接时不需求预热及控制层间温度和后热，整个焊接过程中不需采用特殊的工艺措施，焊后也不用进展热处置。程中不需采用特殊的工艺措施，焊后也不用进展热处置。o(2) 在严寒的低

15、温条件下焊接低碳钢或焊接大厚度的焊缝时，在严寒的低温条件下焊接低碳钢或焊接大厚度的焊缝时，为防止焊接裂纹，应采取以下措施。为防止焊接裂纹，应采取以下措施。o1) 焊前预热，焊接过程中坚持层间温度。焊前预热，焊接过程中坚持层间温度。o2) 采用低氢型或超低氢型焊条。采用低氢型或超低氢型焊条。o3) 定位焊时，加大电流，减慢焊速。定位焊时，加大电流，减慢焊速。o4) 整条焊缝尽量一次延续焊完。整条焊缝尽量一次延续焊完。o(3) 低碳钢埋弧自动焊时，为保证其接头的冲击韧性和冷弯低碳钢埋弧自动焊时，为保证其接头的冲击韧性和冷弯性能，应适当控制热输入量，不宜采用大规范焊接。性能，应适当控制热输入量，不宜

16、采用大规范焊接。o(4) 氩弧焊打底焊时，反面不用进展氩气维护。氩弧焊打底焊时，反面不用进展氩气维护。 o2.2 低合金高强度钢的焊接低合金高强度钢的焊接o1低合金高强钢焊接特点低合金高强钢焊接特点o低合金高强钢的含碳量普通不超越低合金高强钢的含碳量普通不超越0.20，合金元素总量普通不超越，合金元素总量普通不超越5。正是由于低合金高强钢含有一定量的合金元素，使其焊接性能。正是由于低合金高强钢含有一定量的合金元素，使其焊接性能与碳钢有一定差别，其焊接特点表如今：与碳钢有一定差别，其焊接特点表如今：o(1) 焊接接头的焊接裂纹焊接接头的焊接裂纹o1) 冷裂纹冷裂纹 低合金高强钢由于含有强化钢材的

17、低合金高强钢由于含有强化钢材的C、Mn、V、Nb等元素，等元素，在焊接时易淬硬，这些硬化组织很敏感，因此，在刚性较大或拘谨应在焊接时易淬硬，这些硬化组织很敏感，因此，在刚性较大或拘谨应力高的情况下，很容易产生冷裂纹。力高的情况下，很容易产生冷裂纹。o2) 再热裂纹再热裂纹 再热裂纹又称消除应力裂纹再热裂纹又称消除应力裂纹(SR裂纹裂纹)，是焊接接头在焊，是焊接接头在焊后消除应力热处置过程或长期处于高温运转后消除应力热处置过程或长期处于高温运转(一定范围内的再次加热一定范围内的再次加热)中发生在接近熔合线粗晶区的沿晶开裂。中发生在接近熔合线粗晶区的沿晶开裂。o低合金高强钢焊接接头普通不易产生再热

18、裂纹，如低合金高强钢焊接接头普通不易产生再热裂纹，如16MnR、15MnVR等。等。o但对于但对于Mn-Mo-Nb和和Mn-Mo-V系低合金高强钢，如系低合金高强钢，如07MnCrMoVR，由于由于Nb、V 、Mo是促使再热裂纹敏感性较强的元素，因此这一类钢是促使再热裂纹敏感性较强的元素，因此这一类钢在焊后热处置时应留意避开再热裂纹的敏感温度区，防止再热裂纹的在焊后热处置时应留意避开再热裂纹的敏感温度区，防止再热裂纹的发生。发生。 o(2) 焊接接头的脆化和软化焊接接头的脆化和软化 o1) 应变时效脆化应变时效脆化 焊接接头在焊接前需经受各种冷加工焊接接头在焊接前需经受各种冷加工(下下料剪切、

19、筒体卷圆等料剪切、筒体卷圆等)，钢材会产生塑性变形，假设该区再，钢材会产生塑性变形，假设该区再经经200450的热作用就会引起应变时效。应变时效脆化的热作用就会引起应变时效。应变时效脆化会使钢材塑性降低，脆性转变温度提高，从而导致设备脆会使钢材塑性降低，脆性转变温度提高，从而导致设备脆断。断。PWHT可消除焊接构造这类应变时效，使韧性恢复。可消除焊接构造这类应变时效，使韧性恢复。o2) 焊缝和热影响区脆化焊缝和热影响区脆化 低合金高强钢易淬硬，热输入过低合金高强钢易淬硬，热输入过小，小，HAZ会出现马氏体引起裂纹；热输入过大，会出现马氏体引起裂纹；热输入过大，WM和和HAZ的晶粒粗大会呵斥接头

20、脆化。应将热输入限制在一定的晶粒粗大会呵斥接头脆化。应将热输入限制在一定范围。范围。o3) 焊接接头的热影响区软化焊接接头的热影响区软化 由于焊接热作用，低碳调质由于焊接热作用，低碳调质钢的热影响区钢的热影响区(HAZ)外侧加热到回火温度以上特别是外侧加热到回火温度以上特别是Ac1附近的区域，会产生强度下降的软化带。但普通其软化区附近的区域，会产生强度下降的软化带。但普通其软化区的抗拉强度仍高于母材规范值的下限要求。的抗拉强度仍高于母材规范值的下限要求。 o2低合金高强钢焊材选用低合金高强钢焊材选用o(1) 选择与母材强度相当的焊缝金属选择与母材强度相当的焊缝金属 o(2) 由于这类钢都具有不

21、同程度的冷裂纹倾向，所由于这类钢都具有不同程度的冷裂纹倾向，所以，在等强度原那么的前提下，严厉控制焊材中以，在等强度原那么的前提下，严厉控制焊材中的氢含量是非常重要的，应尽量选用低氢型的焊的氢含量是非常重要的，应尽量选用低氢型的焊材。并严厉控制焊材的存放和运用。材。并严厉控制焊材的存放和运用。o(3) 思索焊后加工工艺的影响。对焊后需经热处置、思索焊后加工工艺的影响。对焊后需经热处置、热卷热弯的焊件，应保证焊缝金属经热处置热卷热弯的焊件，应保证焊缝金属经热处置后仍具有要求的强度、塑性和韧性等。后仍具有要求的强度、塑性和韧性等。o3低合金高强钢焊接要点低合金高强钢焊接要点o(1) 选用低氢或超低

22、氢高韧性的焊材，且注重烘干、选用低氢或超低氢高韧性的焊材，且注重烘干、保管以及坡口的清理，以减少焊缝中的分散氢。保管以及坡口的清理，以减少焊缝中的分散氢。o(2) 普通应留意不要运用过大的热输入。普通应留意不要运用过大的热输入。 o(3) 对于碳及合金元素含量较高、屈服强度也较高的对于碳及合金元素含量较高、屈服强度也较高的低合金高强钢，在选用较小热输入的同时，还要添加低合金高强钢，在选用较小热输入的同时，还要添加焊前预热、焊后及时后热等措施。焊前预热、焊后及时后热等措施。o(4) 焊接低碳调质钢时，要严厉控制焊接热输入，焊接低碳调质钢时，要严厉控制焊接热输入，o(5) 加强对焊接接头的无损检测

23、。对再热裂纹敏感的加强对焊接接头的无损检测。对再热裂纹敏感的钢种，应在钢种，应在PWHT前后都要做射线或超声检测。前后都要做射线或超声检测。o2.3. 耐热钢的焊接耐热钢的焊接o耐热钢是以耐热钢是以Cr-Mo为基的低合金钢，具有较好的高温抗氧化性为基的低合金钢，具有较好的高温抗氧化性和热强性，是热动力设备及中、高温的主要资料。常用的钢和热强性，是热动力设备及中、高温的主要资料。常用的钢号有号有12CrMo、15CrMo、15CrMoR、14CrlMoR、12Cr2Mo、12CrlMoV、20CrMo、2.25CrlMo等。等。o1耐热钢的焊接特点耐热钢的焊接特点o(1) 淬硬性淬硬性 低合金耐

24、热钢中的主要合金元素低合金耐热钢中的主要合金元素Cr和和Mo等都能显等都能显著提高钢的淬硬性。在较高的冷却速度下能够构成全马氏体著提高钢的淬硬性。在较高的冷却速度下能够构成全马氏体组织，比如组织，比如12Cr2Mo1R焊接时，假设焊接热输入较小、钢板焊接时，假设焊接热输入较小、钢板厚度较大且不预热，就有能够发生厚度较大且不预热，就有能够发生100的马氏体转变。的马氏体转变。o(2) 冷裂纹冷裂纹 由于由于Cr-Mo钢极易产生淬硬的显微组织，再加上焊钢极易产生淬硬的显微组织，再加上焊缝区足够高的分散氢浓度和一定的焊接剩余应力共同作用，缝区足够高的分散氢浓度和一定的焊接剩余应力共同作用，焊接接头易

25、产生氢致延迟裂纹。这种裂纹在热影响区大多是焊接接头易产生氢致延迟裂纹。这种裂纹在热影响区大多是外表裂纹，在焊缝金属中通常表现为垂直于焊缝的的横向裂外表裂纹，在焊缝金属中通常表现为垂直于焊缝的的横向裂纹，也能够发生在多层焊的焊道下或焊根部位。冷裂纹是纹，也能够发生在多层焊的焊道下或焊根部位。冷裂纹是Cr-Mo钢焊接中存在的主要危险。钢焊接中存在的主要危险。o (3) 消除应力裂纹消除应力裂纹 又称为再热裂纹。又称为再热裂纹。Cr-Mo钢是再钢是再热裂纹敏感性钢种，敏感的温度范围普通在热裂纹敏感性钢种，敏感的温度范围普通在500700之间。大量实验结果阐明，钢中之间。大量实验结果阐明，钢中Cr、M

26、o、V、Nb、Ti等强碳化物构成元素对再热裂纹构成有很大等强碳化物构成元素对再热裂纹构成有很大影响。影响。 o(4) 热裂纹热裂纹 当焊道的成形系数熔宽与熔深比小当焊道的成形系数熔宽与熔深比小于于1.21.3时，焊道中心易构成热裂纹。这是由于窄时，焊道中心易构成热裂纹。这是由于窄而深的梨形焊道，低熔点共晶聚集于焊道中心，在而深的梨形焊道，低熔点共晶聚集于焊道中心，在焊接应力作用下，导致焊道中心出现热裂纹。焊接应力作用下，导致焊道中心出现热裂纹。o(5) 回火脆性回火脆性 Cr-Mo钢及其焊接接头在钢及其焊接接头在350500温度区间长期运转过程中发生脆变的景象称为回火温度区间长期运转过程中发生

27、脆变的景象称为回火脆性。例如某厂一台脆性。例如某厂一台2.25Cr-1Mo钢制容器在钢制容器在332432运转运转30000h后，钢的后，钢的40J脆性转变温度从脆性转变温度从-37提高到了提高到了+60，并最终导致灾难性的脆性断裂，并最终导致灾难性的脆性断裂事故。事故。 o2、耐热钢焊材选用、耐热钢焊材选用o(1)不但要思索焊缝金属与母材的常温强度等强，不但要思索焊缝金属与母材的常温强度等强，同时也要使其高温强度不低于母材规范值的下限要同时也要使其高温强度不低于母材规范值的下限要求。求。o(2)焊缝金属的铬、钼含量不得低于母材规范值的焊缝金属的铬、钼含量不得低于母材规范值的下限。下限。o(3

28、)为保证焊缝金属有同样小的回火脆性，应严厉为保证焊缝金属有同样小的回火脆性，应严厉限制焊材中的氧、硅、磷、锑、锡、砷等微量元素限制焊材中的氧、硅、磷、锑、锡、砷等微量元素的含量。的含量。o(4)为提高焊缝金属的抗裂性，应控制焊材中的含为提高焊缝金属的抗裂性，应控制焊材中的含碳量低于母材的碳含量，对于低合金耐热钢的焊缝碳量低于母材的碳含量，对于低合金耐热钢的焊缝金属含碳量最好控制在金属含碳量最好控制在0.080.12范围内，这范围内，这样才会使焊缝金属具有较高的冲击韧性和与母材相样才会使焊缝金属具有较高的冲击韧性和与母材相当的高温蠕变强度。当的高温蠕变强度。 o3、耐热钢焊接要点o(1)预热与层

29、间温度 耐热钢焊前必需预热，预热的目的是为了防止冷裂纹的产生，对含铬、钼、钒等元素的耐热钢而言，预热还可以有效地防止和减少再热裂纹的产生。 o(2)焊后热处置 对于低合金耐热钢，焊后热处置的目的不仅是消除焊接剩余应力，而且更重要的是改善组织提高接头的综合力学性能，包括提高接头的高温蠕变强度和组织稳定性，降低焊缝及热影响区硬度，还有就是使氢进一步逸出以防止产生冷裂纹。 o(3)后热 Cr-Mo钢冷裂倾向大，焊后必需立刻消氢。o (4)对于低合金耐热钢而言，允许的焊接热输入范围较宽，为了防止冷裂纹的产生，希望焊接时热输入不要过小。 o2.4. 不锈钢的焊接不锈钢的焊接o所谓不锈钢是指其铬含量必需在

30、所谓不锈钢是指其铬含量必需在12以上。不锈钢奥氏体不锈钢、铁以上。不锈钢奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体一铁素体双相不锈钢，沉淀硬化素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体一铁素体双相不锈钢，沉淀硬化型不锈钢。型不锈钢。o2.4.1 不锈钢的焊接特点不锈钢的焊接特点o1奥氏体不锈钢焊接特点奥氏体不锈钢焊接特点o1焊接热裂纹焊接热裂纹 奥氏体不锈钢焊缝易构成粗大的柱状晶组织，在凝奥氏体不锈钢焊缝易构成粗大的柱状晶组织，在凝固结晶过程中，假设硫、磷、锡、锑、铌等杂质元素含量较高，就会固结晶过程中，假设硫、磷、锡、锑、铌等杂质元素含量较高，就会在晶间构成低熔点共晶，在焊接接头接受较高的拉应力

31、时，就易在焊在晶间构成低熔点共晶，在焊接接头接受较高的拉应力时，就易在焊缝中构成凝固裂纹，在热影响区构成液化裂纹，这都属于焊接热裂纹。缝中构成凝固裂纹，在热影响区构成液化裂纹，这都属于焊接热裂纹。防止热裂纹最有效的途径是降低钢及焊材中易产生低熔点共晶的杂质防止热裂纹最有效的途径是降低钢及焊材中易产生低熔点共晶的杂质元素和使铬镍奥氏体不锈钢中含有元素和使铬镍奥氏体不锈钢中含有412的铁素体组织。的铁素体组织。o2晶间腐蚀晶间腐蚀 根据贫铬实际，在晶间上析出碳化铬，呵斥晶界贫铬根据贫铬实际，在晶间上析出碳化铬，呵斥晶界贫铬是产生晶间腐蚀的主要缘由。为此，选择超低碳焊材或含有铌、钛等是产生晶间腐蚀的

32、主要缘由。为此，选择超低碳焊材或含有铌、钛等稳定化元素的焊材是防止晶间腐蚀的主要措施。稳定化元素的焊材是防止晶间腐蚀的主要措施。o3应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂 应力腐蚀开裂通常表现为脆性破坏，呵斥奥氏体应力腐蚀开裂通常表现为脆性破坏，呵斥奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的主要缘由是焊接剩余应力。焊接接头的组织变不锈钢应力腐蚀开裂的主要缘由是焊接剩余应力。焊接接头的组织变化或应力集中的存在，部分腐蚀介质浓缩也是影呼应力腐蚀开裂的缘化或应力集中的存在，部分腐蚀介质浓缩也是影呼应力腐蚀开裂的缘由。由。o2铁素体不锈钢及其焊接特点铁素体不锈钢及其焊接特点o1焊接高温作用下，在加热温度到达焊接高温作用下，在加热温

33、度到达1000以上的热以上的热影响区特别在近缝区的晶粒会急剧长大，焊后即使快速影响区特别在近缝区的晶粒会急剧长大，焊后即使快速冷却，也无法防止因晶粒粗大化引起的韧性急剧下降及冷却，也无法防止因晶粒粗大化引起的韧性急剧下降及较高的晶间腐蚀倾向。较高的晶间腐蚀倾向。o2铁素体钢本身含铬量较高，有害元素碳、氮、氧等铁素体钢本身含铬量较高，有害元素碳、氮、氧等也较多，脆性转变温度较高，缺口敏感性较强。因此，也较多，脆性转变温度较高，缺口敏感性较强。因此，焊后脆化景象较为严重。焊后脆化景象较为严重。o3在在400600长时间加热缓冷时，会出现长时间加热缓冷时，会出现475脆化，使常温韧性严重下降。在脆化

34、，使常温韧性严重下降。在550820长时间加长时间加热后，那么容易从铁素体中析出热后，那么容易从铁素体中析出相，也明显降低其塑、相，也明显降低其塑、韧性。韧性。 o3马氏体不锈钢及其焊接特点马氏体不锈钢及其焊接特点oCr13型马氏体不锈钢焊缝和热影响区的淬硬倾向型马氏体不锈钢焊缝和热影响区的淬硬倾向特别大，焊接接头在空冷条件下便可得到硬脆的特别大，焊接接头在空冷条件下便可得到硬脆的马氏体，在焊接拘谨应力和分散氢的作用下，很马氏体，在焊接拘谨应力和分散氢的作用下，很容易出现焊接冷裂纹。当冷却速度较小时，近缝容易出现焊接冷裂纹。当冷却速度较小时，近缝区及焊缝金属会构成粗大铁素体及沿晶析出碳化区及焊

35、缝金属会构成粗大铁素体及沿晶析出碳化物，使接头的塑、韧性显著降低。物，使接头的塑、韧性显著降低。o低碳及超级马氏体不锈钢的焊缝和热影响区冷却低碳及超级马氏体不锈钢的焊缝和热影响区冷却后，虽然全部转变为低碳马氏体，但没有明显的后，虽然全部转变为低碳马氏体，但没有明显的淬硬景象，具有良好的焊接性能。淬硬景象，具有良好的焊接性能。o2.4.2 用不锈钢焊材选用用不锈钢焊材选用o1奥氏体不锈钢焊材选用奥氏体不锈钢焊材选用o保证焊缝金属的耐蚀性能及力学性能与母材根本保证焊缝金属的耐蚀性能及力学性能与母材根本相当，或高于母材，普通要求其合金成分大致与相当，或高于母材，普通要求其合金成分大致与母材成分匹配。

36、母材成分匹配。o2铁素体不锈钢焊材选用铁素体不锈钢焊材选用o铁素体不锈钢焊材根本上有三类：铁素体不锈钢焊材根本上有三类：1)成分根本与成分根本与母材匹配的焊材；母材匹配的焊材；2)奥氏体焊材；奥氏体焊材；3)镍基合金焊镍基合金焊材，由于其价钱较高，故很少选用。材，由于其价钱较高，故很少选用。 o3马氏体不锈钢焊材选用马氏体不锈钢焊材选用o焊缝成分应尽量接近母材的成分。为了防止冷裂焊缝成分应尽量接近母材的成分。为了防止冷裂纹，也可采用奥氏体焊材，这时的焊缝强度必然纹，也可采用奥氏体焊材，这时的焊缝强度必然低于母材。低于母材。 o2.4.3、用不锈钢焊接要点、用不锈钢焊接要点o1奥氏体不锈钢焊接要

37、点奥氏体不锈钢焊接要点o总的来说，奥氏体不锈钢具有优良的焊接性。几乎一切的总的来说，奥氏体不锈钢具有优良的焊接性。几乎一切的熔化焊接方法均可用于焊接奥氏体不锈钢，熔化焊接方法均可用于焊接奥氏体不锈钢，o(1) 由于奥氏体不锈钢导热系数小而热膨胀系数大，焊接时由于奥氏体不锈钢导热系数小而热膨胀系数大，焊接时易于产生较大的焊接变形和应力，因此应尽能够选用焊接易于产生较大的焊接变形和应力，因此应尽能够选用焊接能量集中的焊接方法。能量集中的焊接方法。o(2) 由于奥氏体不锈钢导热系数小，在同样的焊接电流下，由于奥氏体不锈钢导热系数小，在同样的焊接电流下，可比低合金钢得到较大的熔深，焊接电流较小。可比低

38、合金钢得到较大的熔深，焊接电流较小。o(3) 焊接规范。采用小热输入。焊条电弧焊时，宜采用小直焊接规范。采用小热输入。焊条电弧焊时，宜采用小直径焊条，快速多道焊径焊条，快速多道焊o4奥氏体不锈钢焊接时普通不需求预热。应控制较低的奥氏体不锈钢焊接时普通不需求预热。应控制较低的层间温度，普通不超越层间温度，普通不超越150。o2铁素体不锈钢焊接要点铁素体不锈钢焊接要点o在焊接铁素体不锈钢时，应尽量采用小的热输入，即采在焊接铁素体不锈钢时，应尽量采用小的热输入，即采用能量集中的方法，并严厉控制层间温度。用能量集中的方法，并严厉控制层间温度。o铁素体不锈钢在热影响区的高温区产生敏化，焊后经铁素体不锈钢

39、在热影响区的高温区产生敏化，焊后经700850退火处置，使铬均匀化，可恢复其耐蚀性。退火处置，使铬均匀化，可恢复其耐蚀性。o普通高铬铁素体不锈钢可采用焊条电弧焊、气体维护焊、普通高铬铁素体不锈钢可采用焊条电弧焊、气体维护焊、埋弧焊等熔焊方法。为了防止裂纹，改善接头塑性和耐埋弧焊等熔焊方法。为了防止裂纹，改善接头塑性和耐蚀性，以焊条电弧焊为例，可以采取以下工艺措施。蚀性，以焊条电弧焊为例，可以采取以下工艺措施。o(1) 预热预热100150左右，使资料在富有韧性的形状下左右，使资料在富有韧性的形状下焊接。含铬越高，预热温度应越高。焊接。含铬越高，预热温度应越高。o(2) 采用小的热输入、不摆动焊

40、接。多层焊时，应控制层采用小的热输入、不摆动焊接。多层焊时，应控制层间温度不高于间温度不高于150。o(3) 焊后进展焊后进展750800退火处置。由于碳化物球化和退火处置。由于碳化物球化和铬分布均匀，可恢复耐蚀性，并改善接头塑性。铬分布均匀，可恢复耐蚀性，并改善接头塑性。o3马氏体不锈钢焊接要点马氏体不锈钢焊接要点o对于对于Cr13型马氏体不锈钢型马氏体不锈钢 o(1) 预热。预热温度随钢材含碳量的添加而提高，预热。预热温度随钢材含碳量的添加而提高，普通在普通在100350范围内。范围内。o(2) 后热。对于含碳量较高或拘谨较大的焊接接后热。对于含碳量较高或拘谨较大的焊接接头，焊后采取后热措

41、施，以防止焊接氢致裂纹。头，焊后采取后热措施，以防止焊接氢致裂纹。o(3) 焊后热处置。为改善焊接接头塑、韧性和耐焊后热处置。为改善焊接接头塑、韧性和耐蚀性，焊后热处置温度普通为蚀性，焊后热处置温度普通为650750。o对于超级及低碳马氏体不锈钢，普通可不采取预对于超级及低碳马氏体不锈钢，普通可不采取预热措施，当拘谨较大或焊缝中含氢量较高时，采热措施，当拘谨较大或焊缝中含氢量较高时，采取预热及后热措施，预热温度普通为取预热及后热措施，预热温度普通为100150，焊后热处置温度为，焊后热处置温度为590620。o2.5 异种钢的焊接异种钢的焊接o在大容量高参数电站锅炉中，受热面管的高温部位到达在

42、大容量高参数电站锅炉中，受热面管的高温部位到达600以上，因此在温度较高的部位选用蠕变强度较高和抗以上，因此在温度较高的部位选用蠕变强度较高和抗氧化才干较强的奥氏体铬氧化才干较强的奥氏体铬-镍不锈钢，而与之衔接的较低温镍不锈钢，而与之衔接的较低温度区那么采用珠光体贝氏体马氏体系列耐热钢，在长度区那么采用珠光体贝氏体马氏体系列耐热钢，在长期高温高压的工况条件下，这类接头容易产生过早失效。期高温高压的工况条件下，这类接头容易产生过早失效。o1、异种钢焊接的特点、异种钢焊接的特点o1焊缝稀释焊缝稀释 焊接时由于母材金属熔化而使焊缝金属稀焊接时由于母材金属熔化而使焊缝金属稀释。释。o2过渡层过渡层 异

43、种钢焊接时，在毗邻铬异种钢焊接时，在毗邻铬-钼钢一侧熔合线钼钢一侧熔合线附近的焊缝金属中，构成一层与内部焊缝金属成分不同的附近的焊缝金属中，构成一层与内部焊缝金属成分不同的过渡层。过渡层中，合金元素比铬过渡层。过渡层中，合金元素比铬-钼多，比奥氏体钢少，钼多，比奥氏体钢少，往往构成马氏体，高硬度的马氏体组织会使脆性添加，塑往往构成马氏体，高硬度的马氏体组织会使脆性添加，塑性显著降低。性显著降低。o3碳迁移碳迁移 异种钢接头在焊接过程焊后热处置及长期高温异种钢接头在焊接过程焊后热处置及长期高温运转中，存在碳的分散迁移。在高温条件下，铬运转中，存在碳的分散迁移。在高温条件下，铬-钼合金钢中的碳钼合

44、金钢中的碳向奥氏体焊缝金属分散迁移，结果在铬向奥氏体焊缝金属分散迁移，结果在铬-钼合金钢中产生脱碳层，钼合金钢中产生脱碳层，构成软化带；奥氏体钢一侧那么由于增碳而构成硬化带。在长期构成软化带；奥氏体钢一侧那么由于增碳而构成硬化带。在长期高温运转时，脱碳层母材由于碳元素的减少，而成薄弱部分。提高温运转时，脱碳层母材由于碳元素的减少，而成薄弱部分。提高焊缝金属含镍量，提高铬高焊缝金属含镍量，提高铬-钼合金钢碳化物构成元素的含量，能钼合金钢碳化物构成元素的含量，能显著减弱碳的分散迁移。显著减弱碳的分散迁移。o4膨胀系数差别大膨胀系数差别大 奥氏体钢膨胀系数比珠光体类钢大奥氏体钢膨胀系数比珠光体类钢大

45、3050%，在加热冷却及长期高温运转条件下，都会在熔合区产生，在加热冷却及长期高温运转条件下，都会在熔合区产生较大的热应力。由于异种钢接头长期失效根本上发生在低合金钢较大的热应力。由于异种钢接头长期失效根本上发生在低合金钢一侧熔合面上。一侧熔合面上。o5蠕变强度不匹配蠕变强度不匹配 异种钢接头奥氏体与铬异种钢接头奥氏体与铬-钼低合金钢随温钼低合金钢随温度升高而蠕变强度下降的规律是不一样的，珠光体钢蠕变开场温度升高而蠕变强度下降的规律是不一样的，珠光体钢蠕变开场温度低于奥氏体钢，随着温度的升高，珠光体钢蠕变强度下降幅度度低于奥氏体钢，随着温度的升高，珠光体钢蠕变强度下降幅度很大，奥氏体钢的蠕变强

46、度下降幅度小。随着温度升高，两者的很大，奥氏体钢的蠕变强度下降幅度小。随着温度升高，两者的蠕变强度差值愈来愈大，特别是采用蠕变强度差值愈来愈大，特别是采用Inconel 82作为填充金属时，作为填充金属时，其蠕变强度高于奥氏体钢，这样铬其蠕变强度高于奥氏体钢，这样铬-钼低合金钢与焊缝蠕变强度差钼低合金钢与焊缝蠕变强度差别更大，致使低合金钢侧产生蠕变开裂。提高异种钢接头低合金别更大，致使低合金钢侧产生蠕变开裂。提高异种钢接头低合金钢侧蠕变强度，有助于提高异种钢接头寿命。钢侧蠕变强度，有助于提高异种钢接头寿命。o2 2、异种钢焊接工艺：、异种钢焊接工艺：o1 1焊接异种钢接头时，要求焊缝金属稀释率

47、低，但接近焊缝界面的熔合区焊接异种钢接头时，要求焊缝金属稀释率低，但接近焊缝界面的熔合区和焊缝根部的实践稀释率要比其它部位大得多，普通要求根部焊缝的平均稀和焊缝根部的实践稀释率要比其它部位大得多，普通要求根部焊缝的平均稀释率控制在释率控制在30%30%以下。为了降低熔合比，减少焊缝金属尤其是焊缝根部的稀释，以下。为了降低熔合比，减少焊缝金属尤其是焊缝根部的稀释，应采用较大的坡口，引荐采用角度不小于应采用较大的坡口，引荐采用角度不小于7070无钝边的无钝边的V V型坡口或型坡口或U U型坡口。型坡口。o2 2采用较小的焊接热输入采用较小的焊接热输入, ,以利于防止热裂纹和降低稀释率。以利于防止热

48、裂纹和降低稀释率。o3 3不预热焊接会增大铬不预热焊接会增大铬- -钼钢侧热影响区的淬硬倾向，但采用镍基填充金钼钢侧热影响区的淬硬倾向，但采用镍基填充金属，焊缝金属溶解氢的才干较大，塑性较好，接头的组织应力较小，同时管属，焊缝金属溶解氢的才干较大，塑性较好，接头的组织应力较小，同时管子对接的拘谨程度也不大，因此异种钢焊接时不预热或采用较低的预热温度子对接的拘谨程度也不大，因此异种钢焊接时不预热或采用较低的预热温度是可行的。是可行的。o4选择适宜的焊接资料选择适宜的焊接资料o在焊缝金属被稀释的情况下，保证异种钢接头特别是熔合区仍有称在焊缝金属被稀释的情况下，保证异种钢接头特别是熔合区仍有称心的高

49、温性能，那么熔合区过渡层要窄，焊缝金属要有足够的抗碳心的高温性能，那么熔合区过渡层要窄，焊缝金属要有足够的抗碳迁移才干，同时焊缝金属的膨胀系数要接近铬迁移才干，同时焊缝金属的膨胀系数要接近铬-钼低合金钢。根据上钼低合金钢。根据上述原那么，引荐采用述原那么，引荐采用Inconel 82镍基填充资料。镍基填充资料。o5采用过渡段采用过渡段o采用过渡段的目的是尽能够改善资料的蠕变强度差别。采用过渡段的目的是尽能够改善资料的蠕变强度差别。o6焊后热处置焊后热处置o消费实际证明，采用镍基焊接资料，拘谨应力较小时，在淬硬倾向消费实际证明，采用镍基焊接资料，拘谨应力较小时，在淬硬倾向不严重时，或者进展焊前预

50、热，焊后可以不进展热处置。在拘谨应不严重时，或者进展焊前预热，焊后可以不进展热处置。在拘谨应力较大，或焊前不预热时，焊后应该进展热处置，由于异种钢接头力较大，或焊前不预热时，焊后应该进展热处置，由于异种钢接头采用镍基资料焊接，焊缝中有大量的石墨化元素采用镍基资料焊接，焊缝中有大量的石墨化元素Ni，故不会产生严，故不会产生严重的碳迁移，但焊后热处置应采用较低的热处置温度和较短的热处重的碳迁移，但焊后热处置应采用较低的热处置温度和较短的热处置时间，防止碳元素的迁移。置时间，防止碳元素的迁移。o普通是按照热处置温度要求高的一侧母材来选定异种钢接头的普通是按照热处置温度要求高的一侧母材来选定异种钢接头

51、的PWHT温度，此时一定要事先做焊接工艺评定，以防使强度低的一温度，此时一定要事先做焊接工艺评定，以防使强度低的一侧母材强度严重下降，出现强度不合格。侧母材强度严重下降，出现强度不合格。 超超临界超超临界 (USC, Ultra-Supercritical) 是指蒸汽运转压力高于是指蒸汽运转压力高于24MPa、温度超越、温度超越593的火力发的火力发电技术。与超临界电技术。与超临界(SC)机组相比，其热效率可提高机组相比，其热效率可提高4%以上，以上，CO2排放量能降低排放量能降低2025%，符合国，符合国家节能减排政策。家节能减排政策。 为此，开展了大批适用于为此，开展了大批适用于USC机组

52、的新型耐热钢资料，其高温热强性、蠕变性能、抗氧化性能得机组的新型耐热钢资料，其高温热强性、蠕变性能、抗氧化性能得到了显著提高。其中，到了显著提高。其中，T/P 91、92系列马氏体钢运用较为广泛，前者我国已能自行研制，但对后系列马氏体钢运用较为广泛，前者我国已能自行研制，但对后者的研讨那么起步较晚。者的研讨那么起步较晚。26 新型热强钢2.6.1:新型热强钢的根本焊接特点 oT91 /P91，T92 /P92，T23 /P23，T122 /P122都是属于调质形状下运用的回火马氏体钢，具有类似的根本特点，碳、硫、磷含量减少；Nb、V、N等元素作为微合金化而微量添入，新型热强钢除了固溶强化和沉淀

53、强化外，还经过微合金化、控轧、形变热处置及控冷获得高密度位错和极细晶粒，使钢进一步强化和显著韧化。o新型热强钢由于降低了碳和杂质元素的含量，降低了焊接裂痕的敏感性。o焊缝金属不能控轧和形变热处置，晶粒不能够细化，而且焊缝金属中的Nb和V在凝固冷却过程中难以呈微细的碳氮化合物析出，所以焊缝的韧性远不如母材。oHAZ性能的劣化程度随焊接线能量的添加而加剧。o热影响区蠕变断裂强度低，控制8501100热影响区宽度非常重要，这需求经过控制线能量和层间温度来实现。 2.6.2:P92钢大口径厚壁管道焊接的主要问题o1:我国电力行业规范DL/T715-2000规定：钢材在250、1h时效以后，其冲击韧度下

54、降率应不大于50%，室温最低冲击韧度不得低于3035J/cm。o2:英国BS-5500-1976附录D“非直接受火焊接压力容器规范所列的宽板实验和V形缺口冲击实验的结果给出：对于b450MPa和b450MPa的钢而言，V形缺口冲击吸收功应分别到达27J和40J，才是防止脆性破坏的最低要求。o3:美国EPRI的报告建议，对于燃煤电站来说，V形缺口冲击吸收功以41J作为目的，才是可以接受的。o按照这些规定的技术要求，SA335-P92钢焊后焊缝的V形缺口冲击吸收功应到达41J以上。o由于P92钢具有明显的时效倾向， 与母材成分相近的焊缝也会有同样的倾向。为了防止焊缝金属时效后韧度过低，提高焊缝金属

55、时效前的原始韧度，为时效留出一定的余量，是P92钢大口径厚壁管道焊接的主要问题。o焊缝金属时效前的原始韧度的影响要素:焊材的选型、焊接中的预热、层间温度、焊接热输入量表现为每层焊道的焊缝增高厚度、热处置温度以及大口径厚壁管道焊后热处置方法等诸多方面2.6.3SA335-P92钢36056mm焊接工艺方案1焊接方法：采用GTAW/SMAW为防止根部氧化，打底层和第二层采用GTAW焊接法，焊接过程中均采用反面充氩气和混合气体维护。其他各层的焊接为SMAW，2.5mm焊条焊二层，其他均采用3.2mm焊条。2焊接资料选用德国蒂森公司消费的焊丝和焊条，焊材型号均为MTS 616。35G位置的焊接，采用宽

56、摆快速薄层多道焊，每道焊缝的增厚需控制在2.5mm，摆动幅度宜控制在25mm范围内。56mm壁厚要求焊23层，18层为单道焊，913层为一层二道焊，其他为一层三道焊。2G和6G位置的焊接，采用多层多道焊，焊速应150mm/min，每道焊缝的增厚2.5mm，56mm壁厚要求焊23层，第一层为单道焊，第二层为一层二道焊，其他各层均为一层多道焊。4预热温度 GTAW：100150；SMAW：200250。预热采用柔性陶瓷电阻加热，热电偶控温，每侧预热宽度不小于壁厚的三倍。5层间温度：200250层间温度不应超越250，尽量控制在下限。采用远红外测温仪和测温笔对层间温度进展测温。6焊接后需冷至8010

57、0，恒温2h。7热处置a. 采用柔性陶瓷电阻加热器加热；b. 加热宽度不小于400mm，保温宽度不小于500mm；c. 升温速度100/ h，降温速度150/ h；d. 热处置温度760107h思索到工艺评定的管壁厚度，采用柔性陶瓷电阻加热会产生内外壁温差，故热处置恒温时间由原来实验时的6小时，改为7小时，以确保焊缝的韧度。8P92钢36056mm焊接和热处置工艺曲线图，参见图4。图图4 P92钢钢36056mm焊接和热处置工艺曲线图焊接和热处置工艺曲线图9焊接检验焊接检验a. 试件外观检查试件外观检查b. 试件做试件做RT和和UT检验检验c. 硬度自检硬度自检10焊接接头按焊接接头按DL/T

58、868-2019的要求，需做的要求，需做如下各项性能实验。如下各项性能实验。a. 接头拉伸实验接头拉伸实验b. 接头弯曲实验接头弯曲实验c. 接头冲击实验：焊缝近外表、中间、近内外表；热影响区接头冲击实验：焊缝近外表、中间、近内外表；热影响区近外表、中间、近内外表。冲击试样取样表示图见图近外表、中间、近内外表。冲击试样取样表示图见图5。d. 硬度检验：硬度检验：GTAW部分和部分和SMAW部分部分e. 金相微观检验：金相微观检验：GTAW部分和部分和SMAW部分部分图图5.冲击试样取样表示图冲击试样取样表示图2.6.4SA335-P92钢36056mm焊接工艺评定1P92钢焊接工艺评定是按DL

59、/T868-2019进展的。2P92钢焊接工艺评定实验报告内容解读钢焊接工艺评定实验报告内容解读1实验报告中，焊缝的力学性能分实验报告中，焊缝的力学性能分GTAW和和SMAW部分。实验中部分。实验中屈服强度屈服强度Re和抗拉强度和抗拉强度Rm以及延伸率以及延伸率A的三项目的三项目的均符合焊接接头的力学性能要求。的均符合焊接接头的力学性能要求。2实验报告中接头的弯曲实验，弯曲实验按实验报告中接头的弯曲实验，弯曲实验按GB/T 2653规范进展，每根侧弯由规范进展，每根侧弯由SMAW部分或部分或SMAW+GTAW部分组成，部分组成， 侧弯实验角度均为侧弯实验角度均为180。3实验报告中的冲击实验：

60、焊接接头冲击试样，分焊缝和热影响实验报告中的冲击实验：焊接接头冲击试样，分焊缝和热影响区。焊缝部分的冲击试样由焊缝近外表区。焊缝部分的冲击试样由焊缝近外表SMAW、1/2壁厚处壁厚处的焊缝的焊缝SMAW和焊缝近内外表和焊缝近内外表GTAW三部分构成，共三部分构成，共9块。块。o冲击实验数据满足焊接接头冲击功41J的要求.o4硬度实验报告：每个位置工程的焊接接头的硬度检验取GTAW和SMAW部位，每个检验部位由母材、热影响区和焊缝组成。o5金相检验报告：每个位置工程的焊接接头的金相试样取GTAW和SMAW部分。GTAW焊缝的显微组织均为回火索氏体组织，SMAW焊缝的显微组织均为坚持马氏体位向的回