关键词：火力发电厂；异种钢；焊接技术
异种钢焊接是火电厂检修及建设施工中的一个难点问题。其关键在于如何正确选择异种钢的焊接 和热处理工艺。异种钢焊接接头加深了金属材料在连接处的不均匀性, 因而, 降低了接头的抗裂能力, 增大了它在应力腐蚀方面的敏感性。对于在高温下长时间使用的工件而言, 由于异种钢接头的持久强 度下降, 大大缩短了它的使用寿命。为此, 在目前的火力发电厂建设中，最常见的焊接技术就是异种钢焊接技术。这种技术的水平高低将直接影响到火力发电厂建设的质量优劣，因此，需要合理的对异种钢焊接技术进行把控，确保异种钢焊接的质量，从而使得火力发电厂得到更为有效的建设。
一、概述
异种钢就是焊接接头的两侧母材在化学成分或组织及性能上有差异的钢，要把这两种不同的钢种焊接起来的焊接接头叫异种钢接头。在大型火电站高参数机组中，异种钢焊接结构应用较多，如主蒸汽管与主蒸汽集箱、主蒸汽管与汽轮机缸体、过热器管或再热器管与联箱等。
1、一些异种钢焊接头具有较强的强度，并且具有容易淬火的性质，针对这样的焊接头在进行使用的过程中，最好是采用过渡接头的方法，这样可以使得焊接头的使用效果得到最大限度的凸显，同时也可以使得熔合区域的热应力的不良影响可以得到化解。要想使得过渡接头可以高效的形成，就需要合理的应用预敷焊法，这一方法的应用，能够对焊接起到有效的影响作用，使得异种钢焊接接头得到更为合理的应用。
2、在针对异种钢接头进行焊接处理的过程中，需要密切的对焊缝的高度进行设计，将设计值尽可能的控制在标准的范围内，如果焊缝的设计值过高，那么就很有可能使得热应力高度集中于接头上，这样就会使得接头车承受的应力过大，导致接头出现变形的情况，从而使得接头的焊接质量下降。因此，在完成对异种钢接头焊接处理后，就需要采取有效的措施针对异种钢接头进行修整，保持母材与焊缝连接的平整性，从而达到平滑过渡的效果。
3、焊接接头及其外形要求。对于强度比较高和易淬火的异种钢焊接头采用过渡接头的方法效果较好，它可缓和熔合区热应力的有害影响。前面提到预敷焊法即为形成过渡接头的措施，它在焊接中具有重要的作用。在焊接接头时需要注意，焊缝高度不能超出设计值，因为若焊缝太高，就会导致所有的应力都集中在接头处，从而使接头处的的应力过大，造成焊接质量下降。为此，在接头处的焊接作业完成后，要对其外表进行相应的修整处理，使焊缝与母材之间可以实现平滑过渡。
二、异种钢焊接存在的问题
1、奥氏体钢与非奥式体钢两者的焊接区域很容易出现马氏体。在对奥式体钢以及非奥式体钢进行焊接处理的过程中，无论是采用何种形式的焊条，都会使得两者之间存在一定的马氏体，这种马氏体不仅硬，而且脆，这种马氏体的存在，很容易使得在对异种钢进行焊接处理的过程中，使得其接缝处出现裂缝问题，从而导致对接头焊接质量下降，无法满足异种钢焊接的具体需求。
2、在熔合区域容易出现碳扩散的现象。母材中含有合金的成分，而焊缝中也会相对的含有一定的合金成分，但是这两者之间的合金含量有着明显的差异，在熔合区域进行焊接处理的过程中，需要有效的针对合金进行分配。
3、熔合区域出现较大的热应力。不同类型的异种钢所含有的线膨胀系数并不相同，但是无论是何种类型的异种钢，在对其进行熔合线的过程中，则一定会产生热应力。如果理化的性能差值过大，那么就会使得所产生的热应力相应的增大，这样就会使得异种钢接头损坏的几率大大提升。
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三、异种钢焊接热处理技术应用
1、焊接材料选择。在 DL752《火力发电厂异种钢焊接技术规程 》中, 珠光体+奥氏体钢异种钢焊接规定了高档选择的原则，异种钢接头它规定选用镍基焊条;珠光体 +马氏体钢, 即M类异种钢焊接规定了低档选择的原则, 也就是选用与钢材级别低的一侧相配的或成分介于两侧之间的焊材。有试验表明 :P91与 12Cr1MoV(珠光体 +马氏 体型接头 )焊接时, 分别使用低档 (热 317) 、中档 (热 407) 、高档 (热 707)和奥氏体及镍基焊材进行焊接, 发现中档性能最好, 低档次之, 高档选择和奥氏体焊缝使矛盾转移到低档母材的热影响区或焊缝 界面上。镍基焊材虽然能抑制碳迁移现象, 但在高温持久试验时发现问题:一是熔合线的破坏;另一个是持久强度下降 40%左右。因此, 珠光体+马氏体型接头焊接时选择中档焊接材料更佳。 因此, 对珠光体+马氏体接头以中档选择焊条比较适合,对珠光体+奥氏体接头尽量选择高档为宜。在某电厂 600MW机组工程建设中, 遇到了除氧器接管座与辅汽管道的异种钢焊接接头, 使用 Ni317焊条 ;在600 MW机组工程建高温段再热器安装时, 遇到了 T91 +12Cr1MoV接头, 使用了 R407焊条, 效果良好。二是预热温度。由于火电厂用热强钢一般都具有焊接冷裂纹和 再热裂纹敏感性, 且管道对接焊缝的拘束度大, 而电焊条的熔化金属的氢溶量较高, 因此, 在实际焊接中, 当焊接壁厚小于6mm的奥氏体 +珠光体或 贝氏体钢接头时, 不进行预热。奥氏体 +马氏体钢 接头预热 100～150 ℃;马氏体+贝氏体或珠光体接头预热 250～350℃。
3、焊接方法。由于氩弧焊工艺具有焊缝应力小、热影响区小、焊接能量集中、内部缺陷小、易操作等特点, 而且可以有效减小熔金属氢含量、减少裂纹几率, 因此, 推荐使用全氩弧焊或氩弧焊打底、电弧焊盖面的焊接方法。
4、焊后热处理。在 DL752《火力发电厂异种钢焊接技术规程》中规定 :壁厚小于6 mm的奥氏体 +珠光体或贝氏体接头不进行热处理 ;壁厚大的奥氏体+珠光体或贝氏体接头按照非奥氏体一侧钢材来选择热处理工艺的。马氏体钢异种钢接头在在焊接后应缓冷到 100～150℃并保温, 以保证马氏体充分转化, 然后 进行热处理, 热处理温度保证不超过合金含量低一 侧的相变温度AC1。
5、及时进行监督检验 异种钢接头应该列为金属监督检查的重点部 位, 尤其是应力较大或在高温区长期工作的异种钢 接头存在早期损坏的可能, 随机组大小修进行外观 检验或无损探伤及金相检验都是十分必要的。
火电厂在异种钢的焊接，异种钢焊接最关注的是可靠性和使用寿命问题。相对于同种钢焊接而言，其焊接热处理规范对异种钢焊接接头的组织、残余应力等会带来更复杂的影响，热处理不当会加速火电站异种钢焊接接头的早期失效，甚至造成事故。但要使用正确和合适的热处理工艺，应重视电站异种钢焊接的热处理问题，还应重视管座异种钢接头的热处理控制及新建超超临界机组新的异种钢焊接与热处理问题。
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论文作者:王海鹏
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 第18期
论文发表时间:2020/4/9
标签：异种论文; 珠光体论文; 奥氏体论文; 火力发电厂论文; 应力论文; 火电厂论文; 焊条论文; 《当代电力文化》2019年 第18期论文;