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1绪论

1.1超超临界锅炉的意义及其发展

随着国民经济的快速发展，我国电力工业也取得了高速增长。截止2005年底，全国发电设备容量为 51718万千瓦，其中，火电39137.56万千瓦，水电11738.79万千瓦，核电684.60万千瓦。可见我国主要还是以煤电为主，但是煤电效率低、煤耗高、污染大等结构性问题仍然很突出，因此，我国要依靠科技进步，创建节约型社会，以达到保护资源，高效利用，减少污染的目的。优化发展煤电，除考虑电源的合理布局之外主要是提高燃煤发电机组的效率和减少污染物的排放。高参数、大容量的发电机组是提高效率和减少排污的有效途径。目前采用超超临界参数的机组配烟气净化装置已被公认是一种洁净煤发电技术，是优化煤电结构的主要方向。

超超临界参数（指蒸汽温度≥593℃或蒸汽压力≥3lMPa)的火力发电是有效利用能源的一项新技术，其工作的压力、温度均超过以往任何参数的机组，从而可大幅度提高机组热效率，还可节约能源。火电机组的效率随着蒸汽参数的提高而提高。根据实际运行的燃煤机组的经验，亚临界机组(17MPa，538℃/538℃)的净效率约为37%~38%，超临界机组(24MPa， 538℃/538℃)的净效率约为40%~41%，超超临界机组(28MPa，600℃/600℃)的净效率约为44%~45%。从供电煤耗看，亚临界机组约为330—340g/kWh，超临界机组约为310—320 g/kWh ，超超临界机组约为290—300 g/kWh。同时由于机组效率的提高，污染物的排放也相应减少，经济和社会效益十分明显。在提高火电厂发电效率的几种方法中，从技术难度和现实性看，超超临界技术是较易实现的。因此，我国己经把大幅度提高发电效率、加速发展洁净煤技术的超超临界机组作为我国可持续发展、节约能源、保护环境的重要措施。在国外，超超临界锅炉的相关研究开发也是一个重要的课题。 1.2超超临界锅炉对材料的要求

火电机组参数的提高与发展，主要取决于火电机组锅炉蒸汽参数的提高和锅炉用材料技术的发展。锅炉是火电机组三大主机之一，锅炉中的过热器与再热器部件是工作环境最为恶劣的受热部件，面临高温高压水蒸汽氧化、高温烟气中煤

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河南机电高等专科学校毕业论文 粉颗粒的腐蚀，所以也是对材料要求最高的部件。材料高温性能的主要衡量指标有:高温蠕变强度、热疲劳、耐腐蚀、以及抗氧化能力。在选用材料上，既要考虑材料的高温性能，又要考虑材料的工艺性能和综合经济性能。过热器与再热器所用的管子材料，其蠕变强度必须足够高，在其运行的压力与温度范围内，有充足的安全裕度，同时还要考虑管子对蒸汽侧和烟气侧的抗氧化与抗腐蚀的要求。

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2 SA213-Super304H的焊接性分析

2.1焊接性的概念

金属材料的焊接性，是指金属材料对焊接加工的适应性，主要指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。它与金属铸造性、机械加工性一样，同属于金属材料的工艺性能。

金属材料的焊接性不仅取决于金属本身的成分与组织，同时与焊接的热作用直接相关。焊接性并不是金属材料的固有性能，而是随焊接技术的发展而变化的。 2.2 SA213-Super304H钢的简介

奥氏体不锈钢SA213-Super304H管子是日本住友金属株式会社开发的锅炉钢管。在过热器和再热器的一些高温位置，过去使用的是如TP321H、TP347H这样的18—8型不锈钢管，现在开发出了—种全新的经济型的18—8型奥氏体不锈钢管SA213-Super304H。该材料是在ASMESA—213TP304H的基础上通过降低Mn含量上限，加入约3%的Cu、约0.45%的Nb和一定量的N，使该钢在服役时产生微细弥散、沉淀于奥氏体内的富铜相，并与其互相密合;该富铜相与NbC、NbN、NbCrN和M23C6一起产生极佳的强化作用，从而得到很高的许用应力。

其强度在温度为650℃高出SA-213TP347H 50℅左右，用于超临界炉和超超临界炉的高温段受热面具有较大潜力。该材料已纳入ASME code CASE2328，可以在锅炉设计中选用。据报道，日本学者Sawaragi研究发现：SA213-Super304H钢管在温度650℃时的抗氧化性优于SA-213TP347H和SA—213TP304H， 相 同 条 件 下 的 氧 化 腐 蚀 仅 为SA—213TP304H的一半，稍逊于SA-213TP347H，其主要原因是晶粒度细小。该钢种在日本的电站锅炉过热器、再热器部件上的应用时间长达,10h，用量已6000余t，显示出良好的综合性能；国内，上海锅炉厂1999年完成了其在650℃下的高温持久强度试验、长期时效试验等等，结果表明SA213-Super304H的持久强度明显好于SA-213TP347H，且5000h时效后，强度、塑性和硬度均变化不大。

该钢优越的高温蠕变强度不是靠贵重的合金元素的强化获得，而是通过廉价的Cu、Nb、N，由富Cu的e相和NbcrN、M23C6质点的弥散强化获得。由于低的

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河南机电高等专科学校毕业论文 含Cr量，传统的含Cu不锈钢17—14CuMo与18—8型不锈钢相比抗腐蚀性能差，而SA213-Super304H钢具有良好的抗高温腐蚀性能和抗蒸汽腐蚀性能，还具有良好的焊接性能。其化学组成成分见表1-1。

表2-1 SA213-Super304H的化学成分 (wt%)

成分 C Si Mn P S Cr Ni Cu Nb N 含量 0.07~ 0.13 ≤ 0.30 ≤ 1.00 ≤ 0.04 ≤ 0.03 17.0~ 19.0 7.5~ 10.5 2.5~ 3.5 0.3~ 0.6 0.05~ 0.12 这种材料己经通过日本MITI标准认证，抗蠕变断裂强度、蠕变断裂延展性、韧性及抗腐蚀性能取决于Cu和Nb的含量，考虑到在运行温度下长期时效延展性的损失，对高温强度有积极作用的N的上限被限制在0.12%。

SA213-Super304H钢的特征是在18—8型不锈钢中有着基于优秀的抗蠕变断裂强度、抗腐蚀性能和优良焊接性的高的许用应力。因此，在锅炉建设中在过热器、再热器高温部位使用这种经济的钢管能带来巨大的好处。 2.2.1 SA213-Super304H的基本性能

表2—2给出了SA213-Super304H的许用应力。

表2—3给出了SA213-Super304H钢管的抗拉强度、硬度、夏比冲击韧性值。 图2—1给出了SA213-Super304H钢的高温抗拉性能。由于N的固溶强化作用，抗拉强度和屈服强度比传统的18—8型不锈钢高，延展性也几乎与TP347H相同。

表2-2 SA213-Super304H钢管的许用应力

温度（℃） 500 525 550 575 600 625 650 675 700 732 S（MPa） 85.5 84.5 83.5 82.5 81.7 80.3 77.9 61.2 47 32.4

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图2-1 SA213-Super304H钢的高温抗拉性能

SA213-Super304H取样管的蠕变断裂性能见图1-2。服役10年后，管的蠕变断裂强度还在原始材料的强度范围内。

图2-2表明:在高温和较长的断裂时间下，断裂应力具有良好的线性。由于连续地沉淀于奥氏体基体上的非常细的富Cu相的沉淀强化作用使得SA213-Super304H的蠕变断裂强度值比TP347H高20%。M23C6及Nb（C,N）和NbCrN的沉淀强化作用也有助于提高蠕变断裂强度。

表2-3 SA213-Super304H管的力学性能

名称 管子尺寸（mm） 抗拉强度（MPa） 屈服强度（MPa） 延伸率（%） 平均硬度（HRB) 夏比冲击值（0℃）（J/cm） A F54.038.0 653 321 67 82.9 221 B F54.038.0 612 286 66 79.9 236

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河南机电高等专科学校毕业论文 第二，间隙过大，易造成焊缝温度过高产生“烧枯”现象和仰焊位置根部内凹，平焊位置出现焊瘤等缺陷。

图3-2 坡口型式

3.4 焊接工艺参数的选择

焊接过程中采取控制层间温度在较低范围内等工艺措施，焊接工艺参数如表3-3所示。接头采用开坡口的对接接头，用TIG方法在水平位置固定施焊，采用多层多道焊，单层焊缝金属厚度在焊丝直径以内。管内持续通氩气(≥99.99%)保护以避免根部焊缝氧化和过烧，并起到冷却作用。

表3-3 焊接工艺参数

焊接方法 极性 焊丝直径（mm） 电流(A) 电压(V) 焊速(mm/min) 氩气流量(L/min) 背面充氩气流量(L/min) TIG 正极 Φ2.4 90—100 9—12 80—110 8—15 6—8 3.5焊前准备

坡口形式和尺寸的设计原则是尽量减少焊接截面积.在保证焊缝根部焊透的前提下应尽量减小坡口角度,缩小坡口宽度,这样可以在短时间内完成焊接过程,

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河南机电高等专科学校毕业论文 容易实现等温焊接工艺。为了保证焊接质量，不影响工艺评定与焊接规程的制定，焊前对破口及其两侧20mm—30mm范围内的母材表面清理干净，可用丙酮或酒精灯有机溶剂出去油污。 3.6 焊前预热

奥氏体不锈钢的管子焊前一般都不需预热，根据若有特殊要求可采用整体预热或局部预热，局部预热应防止局部应力过大，预热范围为焊缝两侧各不小于壁厚的3倍，且不小于100mm。 3.7 试焊

按照所定的焊接工艺进行试焊。由于不锈钢的热导系数较低极易产生局部过热变形，需要氩弧焊打底前的点固间隙设置和焊接过程控制以避免管子产生变形或弯折。 3.8焊后表面处理

不锈钢管子焊接后，通常要对其进行表面处理，以增加抗锈能力。处理方法有表面抛光、酸洗和钝化处理。本次采用表面抛光法。不锈钢街头焊好后，一旦有刻痕、凹痕、粗糙点和污点等没回加快腐蚀，将不锈钢表面抛光处理就能提高其抗腐蚀能力，因为表面粗糙值越小的表面能产生一层致密而均匀的氧化膜，保护金属内部不再受到氧化和腐蚀。 3.9 焊后检验

焊后接头要进行外观检查和无损检测。检测不合格的焊接接头，其缺陷应进行返修，返修工艺正式焊接工艺相同。 3.10 焊后热处理

一般，SA213-Super304H焊后不需要进行焊后热处理，但如果在有氯离子的环境中施工，需要进行焊后热处理，工艺为高温回火，755℃左右保温50分钟。

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河南机电高等专科学校毕业论文 具体工艺如图3-3.

图3-3 热处理工艺曲线

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4焊接工艺评定的试验

4.1制定焊接工艺指导书

根据试验要求及制定的焊接工艺拟定焊接工艺指导书。 4.2 试件的准备和焊接

根据编制的焊接工艺评定指导书，按照相关标准的规定进行领料、检查材料等焊前准备。试件的焊接找熟练的技师在焊接工程师的监督和指导下进行。并记录焊接工艺参数的实测数据。不合格的试件不允许返修。试件接头外观如图4-1.

图4-1 试件接头外观照

4.2.1试件的检验

按DL868《焊接工艺评定规程》和DL/T869《火力发电厂焊接技术规程》对接头外观进行检查和无损检验。外观检查结果，接头焊缝金属不低于母材，焊缝及热影响区表面无裂纹、未熔合、夹渣等缺陷，均达到评定标准，焊缝余高也符合要求。对接头进行射线检测，没有发现接头内部有裂纹、气孔等缺陷。符合电力行业标准DL869《火力发电厂焊接技术规程》中，对无损检测规定的质量级别Ⅲ。 4.2.2 试样的制取

按照电力行业标准DL/T868-2004《焊接工艺评定规程》，管状焊接接头力学性能试样切取位置如图4-2所示，其中Ⅰ为拉伸试样取样位置; Ⅱ为面弯试样取样位置;Ⅲ为背弯试样取样位置;Ⅳ为冲击试样取样位置。

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图4-2管状对接焊缝试件上试样位置图

4.3试样性能检测及结果分析 4.3.1拉伸试验

焊接接头拉伸试样按电力行业标准DL868《焊接工艺评定规程》的要求截取，并按GB/T2651-1989《焊接接头拉伸试验方法》的要求进行试验。其主要特点是受试区所包含的焊接接头各部分在拉伸加载时，承受相同数值的应力。为了保证试验数据的准确性，拉伸试样的个数为2个，所得最终数据均为平均值。试样尺寸及形状如图4-3。试验后在扫描电镜下观察断口的形貌进行分析。

图4-3 拉伸试样

拉伸试验结果:

母材及其焊接接头的拉伸试验结果如表4-1所示，从结果可看出， ERNiCr-3焊丝焊接接头的抗拉强达638MPa;母材的延伸率达46.5%，因为焊缝金属的屈服强度高、不易变形，所以焊接接头的延伸率比母材小。焊接接头的拉伸断裂位置在母材。其屈服强度和抗拉强度大于母材，且符合电力行业标准DL868的要求，说

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河南机电高等专科学校毕业论文 明焊接接头常温拉伸性能性能良好。

表4-1 常温下拉伸试验结果

试样 R0.2(MPa) Rm(MPa) A% 断裂位置 母材 368 630 46.5 - A接头 391.6 638 34.35 断于母材 B接头 373 638 35.8 断于母材 C接头 401.8 629.5 34．6 断于母材

4.3.2 弯曲试验

根据工艺评定的要求，弯曲试验进行横向面弯和横向背弯试验。试样的切取按照电力行业标准DL868，结合GB/T2649-1989《焊接接头机械性能试验取样方法》进行。弯曲试样见图2-5。弯曲试验按照国家标准GB/T2653-1989《焊接接头弯曲及压扁试验方法》要求进行。其中，母材和ERNiCr-3焊丝所焊接头制备的面弯和背弯的试样个数各为两个。

图4-4 弯曲试样

弯曲试验结果：

对母材和工艺评定试件焊接接头取样进行了室温下的横向面弯和背弯试验，弯轴直径为4倍的试样厚度。试样弯曲到规定的180。后，用10倍放大镜对弯曲试样受拉面进行观察，所有试样均未发现任何形式的裂纹或裂口，也未发现任何

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河南机电高等专科学校毕业论文 形式的其他缺陷，表明焊制的SA213-Super304H钢焊接接头有足够的塑性和韧性，满足电力行业标准DL868评定规程要求。 4.3.3 冲击试验

冲击试样的切取按照电力行业标准DL868，结合国家标准GB/T2649-1989《焊接接头机械性能试验取样方法》要求进行。冲击试样采用V性缺口。冲击试样尺寸及形状见图4-5。试验完成后在扫描电镜下观察断口的形貌进行分析。冲击试验按照国家标准GB/T2650-1989《焊接接头冲击试验方法》要求进行：

(1) 试样表面如发现有肉眼可见的气孔、夹渣、裂纹或其他缺陷，不再作试样进行试验。

(2) 在同样试验条件下，同一部位所取试样数量不少于三个。

(3) 开缺口前，试样应经过腐蚀，在很清楚地显示出焊缝后，按要求画线。 (4) 试样坡断后，应进行断口检查，观察有无气孔、夹渣、裂纹或其他缺陷。如在断口处发现夹渣、气孔、裂纹或其他缺陷时，试验结果无效。

图4-5 冲击试样

冲击试验结果：

冲击试验在20℃下结果如表4-2所示，从试验结果可看出，各个焊丝所焊接的接头，焊缝的冲击功均低于热影响区的冲击功，而母材的冲击功大于各个焊缝和热影响区的冲击功。母材平均冲击功为81J，各接头的平均冲击功都小于母材，但都满足电力行业标准DL868中的要求。

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表4-2冲击试样结果

缺口位置 A焊缝 A热影响区 B焊缝 B热影响区 C焊缝 C热影响区 母材 冲击功（J） 53 54 63 68 52 68.5 78 4.3.4 断口试验

(1) ERNiCr-3焊丝所焊接头的拉伸断裂位置都在母材，断口韧窝特征明显，断裂形式为韧性断裂。

(2) ERNiCr-3焊丝所焊接头焊缝冲击断口都是以脆性断裂形貌为主，母材断口呈韧窝装，韧性较好；而焊缝则为沿晶断裂形貌，树枝晶特征明显，韧性较低；HAZ断口也以沿晶断裂为主，存在部分解理断裂和韧窝断裂形貌，所以韧性介于母材和HAZ之间。 4.3.5 硬度试验

硬度试验参照GB/T2654-89《焊接接头及堆焊金属硬度试验方法》进行，测定焊接接头横截面上(包括焊缝、熔合区、HAZ及部分母材)的显微硬度分布。

硬度试验结果：

通过对SA213-Super304H钢焊接接头熔合区附近的显微硬度分布进行测试，结果显示了从焊缝中心到HAZ(从左至右)的硬度的变化情况。接头A和B焊缝的硬度最高，而C接头的熔合线附近硬度最高。A接头焊缝的硬度维持在260-300HV0.2，在熔合线附近硬度略有降低，在220- 260HV0.2之间，随后硬度值波动性降低，直至母材硬度。B接头焊缝中由于组织和成分不均匀性较大，所以硬度值在240-330HV0.2之间波动，熔合线附近的波动较小，在220-270HV0.2之间，随后硬度值波动性降低至母材。C接头熔合线附近的硬度值最高，焊缝区硬度维持在220-230HV0.2比母材硬度高30HV0.2以上。在熔合线附近，由于成分和组织的不均匀性，使其硬度波动较大，但最高硬度不超过240HV0.2，且最高和最低硬度差小于30HV0.2。在HAZ硬度逐渐降低到母材硬度值。三个接头的焊缝和熔合线附近硬度值均大于母材，符合DL/T868- 2004中有关硬度试验合格标准的规定。表明，无需热处理，焊缝硬度值符合要求，焊接热过程不会造成硬度的太大提高。

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河南机电高等专科学校毕业论文 4.3.6 金相组织分析

试样切割的尺寸以包含焊缝和母材为宜ERNiCr-3接头的试样各取一个。试样经打磨抛光后，用2.5g三氯化铁+25m1盐酸+5OmI水配制而成的腐蚀剂腐蚀，在光学显微镜下观察和分析接头各部分的组织。

在显微镜下可观察到，接头A、B熔合区熔合过渡良好且较窄，热影响区晶粒大小变化较大，呈现出大晶粒吞噬小晶粒的现象。由于焊缝金属中镍含量很高，耐腐蚀性强，所以焊缝组织未能显现。C接头焊缝金属成分与母材基本相同，所以母材和焊缝金属的组织可以同时显现。HZA的晶粒大小也有较大变化，也有大晶粒吞噬小晶粒的现象。焊缝中的组织形态有很大差异，靠近熔合线的地方，晶粒为柱状晶，晶粒较粗大，并且沿着温度梯度的方向有一定的方向性。距离熔合线较远的地方，晶粒成等轴晶，晶粒比较细小。母材组织较均匀，基体为奥氏体，中间分布有第二相质点。第二相质点的大小不同，均匀地分散在基体中。ERNiCr-3接头的热影响区组织也都是奥氏体和弥散的第二相质点，热影响区晶粒粗化倾向小与母材相比没有较大的差异。 4.3.7 性能测试结论

采用根部充氩气的手工钨极氩弧焊工艺、ERNiCr-3、焊接材料、小电流、小线能量连续焊并控制层间温度适用于SA213-Super304H的焊接。满足工艺试验要求。

4.4 编写焊接工艺评定报告

根据试验内容编制焊接工艺评定报告。详见hj011

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5 制定SA213-Super304H焊接工艺规程

通过查阅资料，对SA213-Super304H的焊接性做出了分析，并对SA213-Super304H钢管做了焊接性能试验，拟定了焊接工艺，进行了焊接工艺评定。进而对这种新型钢材有了更深入的了解。最后在焊接工艺评定的基础上并结合生产中的实际情况，尝试制定了此钢材管道的焊接工艺规程，供大家一起学习交流！ 5.1 焊接材料

母材：SA213-Super304H； 填充材料：ERNiCr-3

(1) SA213-Super304H奥氏体不锈钢管道焊接材料的采购和入库(一级库)由公司物资部负责，按《物资采购控制程序》和《焊接材料保管程序》执行。

(2) 焊丝应有制造厂的质量合格证，领取和发放有焊材管理员统一管理。焊丝在使用前应除油锈及其他污物，露出金属光泽。

(3) 氩气瓶上应贴有出厂合格标签，其纯度不低于 99.95%。所用流量为6-15L/Min，气瓶中的氩气不能用尽，瓶内余压不得低于0.5MPa,以保证充氩的纯度。

5.2.1 焊接设备

焊机可选用逆变氩弧焊机或可控硅整流焊机等；选用的氩气减压流量计应开闭自如，没有漏气现象。切记不能先开流量计，后开气瓶，造成高压气流直冲低压损坏流量计，关闭时先关流量计而后关氩气瓶；输送氩气的胶皮管，不得与输送其他气体的胶皮管相互串用。其他工具还有手锤、电磨轮及钢丝刷等。 5.2.2 技术交底

SA213-Super304H钢管道焊接前由焊接技术人员向焊工热处理人员、 焊接检验员等有关人员进行技术交底， 并作好技术交底记录。技术交底的基本内容：焊接及焊后热处理工艺、要点及措施；焊接工具；焊接质量要求等其他有关

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致谢

首先要感谢我的导师公永建老师，仔细审阅了我的毕业论文的全部内容并针对我的毕业设计内容提出了许多建设性建议。公永建老师渊博的知识，诚恳的为人，使我受益匪浅，在毕业设计的过程中，特别是遇到困难时，他给了我鼓励和帮助，在此我向他表示真诚的感谢！

然后，感谢我的母校——河南机电高等专科学校的辛勤培育之恩！感谢材料工程系给我提供的良好学习及实践环境，使我学到了许多新的知识，掌握了一定的操作技能。

再者，感谢和我在一起进行课题研究的同窗付欢利同学，在这段做毕业论文的时间里一块讨论、研究使我受益非浅。

最后，我非常庆幸在三年的学习、生活中认识了很多可敬的老师和可亲的同学，并感激师友的教诲和帮助！

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参考文献

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河南机电高等专科学校毕业论文 SA213-Super304H焊接工艺特殊要求、重点、注意事项。 5.2.3 装配要求

(1)管子装配前，应清除赃物和干燥处理；

(2)两管对接装配时，要对中，其内壁错位不得超过壁厚的1/4，最大不超过1mm；

(3)定位焊有持证焊工焊，定位焊要求与工件焊缝的相同，高度与宽度不得超过正式的焊缝，反面成型与焊缝一致。定位焊上如有缺陷要将其打磨掉，决不能留在焊缝中，定位焊应不少于3点，长度约10mm。 5.3 焊接要求 5.3.1 焊接环境要求

在焊接环境中，风速不能超过2m/s；在焊接电弧1m的范围内的相对湿度不大于90%；非雨雪天气。当环境条件不符合要求时必须停止焊接，或者采取挡风、防雨、防寒等有效措施。 5.3.2 引弧

焊工应经焊接培训中心培训，并按国家劳动人事部颁发的《锅炉压力容器焊工考试规则》经考试合格后取得资格，其合格项目满足所承担的奥氏体不锈钢的焊接工作；焊接时，引弧应在坡口或引弧板上进行，禁止在非焊接部位引弧。电弧擦伤的弧坑须经修磨，修磨深度不大于该部位的厚度的5%且不大于2mm，否则进行补焊。

5.3.3 焊接工艺及操作要点

(1) 焊接工艺规范应严格按焊接工艺卡的规定执行；

(2) 宜采用小电流、短电弧、小摆动、小线能量的焊接方法； (3) 严禁在被焊件表面引弧、试电流或随意焊接临时支撑物； (4) 打底焊后的根层焊缝经检查合格后，方可焊接次层，直至完成； (5) 引弧前应先在管子内充氩气将管内空气置换干净后在进行焊接，焊接过

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河南机电高等专科学校毕业论文 程中焊丝不能与钨极接触或直接深入电弧的弧柱区，否则造成夹钨和破坏电弧稳定，焊丝端部不得抽离保护区，以避免氧化，影响质量；

(6) 无论什么位置的焊接，钨极都要垂直于管子的轴心，这样能更好的控制熔池的大小，而且可使喷嘴均匀地保护熔池不被氧化。施焊中， 应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满。多层多道焊的接头应错开；

(7) 焊接时钨极端部离焊件距离2mm，焊丝要顺着管子的切点送到熔池的前端，利用熔池的高温将焊丝熔化。电弧引燃后，在坡口一端预热，带金属熔化后立即送进第一滴焊丝熔化金属，然后电弧摆到坡口另一端，给送进第二滴焊丝熔化金属，使二滴铁水连接形成焊缝的根基，然后电弧做横向摆动，两边稍作停留，焊丝均匀地、断续死送进熔池向前施焊。

(8) 施焊过程除工艺和检验上要求分次焊接外， 应按层间温度的控制要求进行，当层间温度过高时，应停止焊接。再焊时，应仔细检查并确认无裂纹后，方可按照工艺也要求继续施焊。焊完后进行检查清理并盖上焊工钢印代号。

表5-1 焊接工艺参数选取表

壁厚mm 5—6 7—8 9—10 焊丝直径mm 2.4 2.4 2.4 钨极直径mm 3 3 3 焊接电流A 80—100 90—110 90—120 氩气流量L/min 8—10 8—12 10—15 焊接层次 2—3 3 3—4 喷嘴直径mm 8 8 10 焊缝余高mm 1—2 1—2 1—2 焊缝宽度mm 6 8—9 10—12 5.3.4 焊接施工程序

图5-3 焊接工序图

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河南机电高等专科学校毕业论文 5.4 焊后热处理

(1) 焊后热处理采用电加执的方法。

(2) 热处理的加热宽度，从焊缝中心算起，每侧不小于管子璧厚的3倍，且不小于60mm.

(3) 热处理的保温宽度，从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的 5 倍，以减少温度梯度。

(4) 焊缝的焊后热处理温度、恒温时间及升降温速度， 应严格按照热处理工艺卡的规定执行。

(5) 热处理加热时，力求内外壁和焊缝间侧温度均匀， 恒温时在加热范围内注意两测点间温差应低于50℃。

(6) 进行热处理时，测温点应对称布置在焊缝中心内侧，目不得少于网点，水平管道的测点应上下对称布置。

(7) 焊接接头热处理的过程必须有热处理曲线记录图，并填写热处理报告。 5.5 质量检查

焊接检验按技术监督部门戒合同规定的技术要求进行。焊工对所有焊缝的表面质量必须作100%的自检， 并填写焊工自检记录表，焊缝外观的质量必须符合下述要求：

(1) 焊缝表面不允许有裂缝、气孔、未熔合、超规格的咬边等缺陷； (2) 焊缝的外形尺寸应符合设计要求， 焊缝边缘圆滑过渡到母材； (3) 焊缝不允讷有严重氧化或过烧(指焊缝的正面或反面发黑 、 起渣等)； (4) 焊接检验员根据技术规程或合同规定的要求进行专检， 及时填写焊接“分项工程焊接接头质量检验评定表”；

(5) 焊缝成焊接接头的无损检验，硬度、光谱、金相试验、机械性能测试技《检验和试验控制程序》进行；

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(6) 焊接组装的质盐由焊工自检、焊接检验员随机抽查。

(7) 施焊时的过程外观检查由子质量员进行不定期的抽查，包括焊接工艺参数，外观成形情况、焊缝外观检查等， 并做好记录。 5.6 焊接返修

生产中影响焊接质量的因素很多，当焊接接头有超标缺的时必须进行返修，并应遵守下列规定2

(1) 焊缝返修工艺，经焊接责任工程师批准后才能实施；

(2) 经无损检验需返修挖补的焊缝， 按返修工艺要求立即进行返修，并填写 “焊接返修工艺报批单”；

(3) 返修工艺报批单须经焊接专职工程师审核，工项目总或项目主任工程师批准方可返修施焊。

(4) 对合格的焊接接头，应查明原因，采取对策，并对缺陷进行消除， 确认缺陷消除后方可返修；

(5) 同一部位的返修次数一般不得超过2次， 当焊缝进行二次返修或以上者，以及焊缝质量批量不合格者，必须由焊接技术人员会同焊工、焊接检验员制定返修工艺及填报 “焊接返修工艺报批单”；

(6) 对焊后有热处理要求的焊件，应在热处理前返修，若在热处理后进行返修，返修后应再做热处理；

(7) 焊缝返修后仍按质量检查要求的规定进行检查。

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结论

本文通过用镍基焊丝ERNiCr-3 ,采TIG焊方法制备了SA213-Super304H钢管接头，进行了工艺评定试验，并初步制定了其焊接工艺规程。对SA213-Super304H的焊接特性和影响焊接质量的技术环节有了一定程度的了解和掌握，今后还有待作进一步的摸索和探讨，现就目前取得的一些结果总结如下:

(1) ERNiCr-3焊丝所焊接头焊缝组织由奥氏体和一些弥散相组成，无裂纹、未熔合、夹渣、气孔等缺陷。拉伸断裂位置都在母材，断口韧窝特征明显，断裂形式为韧性断裂。ERNiCr-3焊丝所焊接头焊缝冲击断口都是以脆性断裂形貌为主，树枝晶特征明显，韧性较低，存在部分解理特征。ERNiCr-3所焊接头热影响区冲击断口是解理+韧窝的断裂形貌，解理断裂为主。

(2) 保证焊接质量的关键是控制坡口尺寸，特别是钝边厚度应控制在1 mm左右，降低焊工手工操作的难度，确保焊缝根部熔合良好。并且要严格控制对口间隙和焊缝错口，为内加丝焊法创造良好的焊接条件。

(3) 在焊接过程中，由于焊缝金属粘度大，铁水流动性差，故实际焊接操作时适当增大焊枪横向摆动宽度，以提高焊缝金属的流动性。

(4) 焊接过程中，存在对前层焊缝的二次熔化，所以层间焊接和盖面焊时管子的内壁还必须保持氩气的充分保护，以免根部过烧。

(5) 因奥氏体不锈钢线膨胀系数大，焊接收缩量大，在接头区易造成较大的应力，因此宜采用小线能量并控制层间温度不能过高。线能量一般控制在15 kJ/cm以下，焊接过程中，严格控制焊缝层间温度，不得高于150℃，有利于得到合格的金相组织。

(6) 采用镍基焊丝ERNiCr-3制备的SA213-Super304H焊接接头常温力学能符合DL868《焊接工艺评定规程》的技术条件要求。

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