摘要：本文首先简要分析了火电厂管道异种钢焊接热处理问题，在此基础上提出解决火电厂管道异种焊接热处理问题的有效途径。
关键词：火电厂；管道；异种钢；焊接热处理
引言
异种钢焊接是火电厂检修及建设施工中的一个难点问题。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。
1异种钢焊接接头的分类
根据所焊母材金属组织和成分的不同，异种钢焊接接头分为2类：一类为金属组织相同而化学成分不同，如低碳钢与低合金珠光体耐热钢的 焊接；另一类为金属组织和化学成分都不相同，两者母材物理性能差别较大，如低合金钢与高合金钢的焊接、马氏体钢与奥氏体钢的焊接等 。
根据钢在室温状态材料的组织类型可以分为：奥氏体钢（A）和铁素体钢（F），其中铁素体钢的组织可能是珠光体（P）、贝氏体（B）、
马氏体（M）。由于火电站管道焊接中，涉及铁素体不锈钢的焊接很少，在此，组成下列3组6种异种钢焊接接头：P+B、P+M、P+A、B+M、B+A 、M+A。
2火电厂管道异种钢焊接热处理问题分析
在火电厂中，管道异种钢较为常见，由于异种钢的性质比较特殊，从而使其在焊接热处理过程中常常会出现各种问题，最为常见的是对焊接 接头的影响，具体体现在如下几个方面：
2.1对碳元素的影响
对异种钢进行焊接热处理会促使碳元素从低合金一侧向高合金一侧迁移，由此会造成碳前移层的宽度扩大。具体而言，焊接热处理会对管道 异种钢的碳迁移及碳化物造成影响。
（1）碳迁移
在异种钢焊接中，若是出现碳迁移问题，则会导致熔合线附近出现扩散带，并在珠光体侧形成脱碳层，同时，还会在相邻奥氏体焊缝侧形成 增碳层。当脱碳层由原本的珠光体转变为铁素体之后，其本身的硬度会随之减弱，进而出现软化，这样一来极容易引起晶粒长大；而增碳层 由于铬的碳化物析出会表现出硬化状态，从而使高温强度大幅度下降，在这一过程中，焊缝位置处的脆性会随之增大。此外，热处理的时间 越长、温度越高，扩散带增大的幅度就越大。相关研究结果表明，当异种钢熔合线附近出现碳迁移时，其接头位置处极有可能形成低应力蠕 变断裂，由此会导致接头失效。
（2）碳化物
相关研究结果表明，当焊接热处理的温度≤650℃时，异种钢碳化物的析出时间较长，并且会随着时间的推移不断长大；当焊接热处理的温 度≥675℃时，碳化物会先长大，并随着时间的推移逐步变小。如果对异种钢进行焊接热处理时温度控制的不到位，则会对碳化物造成影响 ，这样极有可能引起接头早期失效。
2.2对网状组织的影响
火电厂中有一些运行环境较为特殊的管道采用的是高合金钢，焊接热处理会促进此类钢材网状组织的形成。以高合金钢中比较常见的奥氏体 钢为例，在焊接热处理时，高温会使碳化物的析出速度大幅度提升，由此会对奥氏体钢的焊接接头产生不利影响，若是碳化物沿着奥氏体晶 界析出，则会形成网状结构，这种情况在母材的热影响区比较常见。
2.3界面应力
在异种钢接头使用中,2种不同金属的界面或两侧以及近缝区将有很复杂的应力交混存在,这种局部混合应力称为界面应力。
①由于2种不同材料的物理常数不同,特别是热膨胀系数、屈服极限等的不同,引起熔合区产生很大的热应力,而这种热应力比焊接时产生的拘 束应力还大。珠光体+奥氏体钢接头的断裂之所以发生在熔合线附近,就是因为碳迁移时高Cr侧的增碳层塑性下降,仅界面热应力作用时,它就 会产生断裂。碳迁移和热应力都是断裂的诱导因素。
②奥氏体+珠光体钢的接头由于化学成分的稀释,在奥氏体钢侧可能产生淬硬组织,因而在界面附近将伴随出现组织应力和微观应力,在马氏体 +珠光体钢的接头中更容易产生马氏体组织,因此,更加容易出现这种情况。
③在异种钢接头的界面两侧,由于碳的迁移形成了具有塑性形变能力的脱碳带和不具备形变能力的增碳层。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当接头遇冷收缩时,拘束应力在脱 碳层得到松弛,而在增碳层集中,这种情况在同类接头中不会出现。
2.4应力腐蚀敏感性
应力腐蚀破坏是电厂热力设备焊接接头应予以重视的特殊问题。因为锅炉受热面管子、高温高压的汽水管道均在温度、应力和腐蚀性介质的 工况下长期工作,经常见到焊接接头热影响区出现点状、刀状或沟槽状腐蚀。这些腐蚀的出现加剧了该处的应力集中,从而又促使腐蚀速度加 快,如此恶性循环,造成其承载能力下降,最终导致破裂。
3解决火电厂管道异种焊接热处理问题的有效途径
想要有效解决管道异种钢焊接热处理引起的各种问题，就必须进一步提高焊接质量。
3.1优选焊接方法
在对异种钢进行焊接作业时，焊接方法的选择至关重要，其除了与焊接质量密切相关之外，还对焊接后的热处理质量有着一定影响。
为此，应当遵循如下原则对异种钢的焊接方法进行选择：应当确保所选的异种钢焊接方法满足相关的焊接质量要求，最大限度地减小熔合比 ，借此来避免裂纹的产生，同时还应充分考虑所选焊接方法的技术
先进性以及经济性。建议以焊条电弧焊作为首选，之所以选择这种方法对异种钢进行焊接，主要是因为焊条的种类较多，具有较强的适应性 ；珠光体钢与高铬马氏体钢焊接，则可以二氧化碳气体保护焊作为首选；高合金异种钢的焊接尽量选用氩弧焊；比较简单的异种钢构件，则 可采用钎焊或是扩散焊接等工艺。
3.2优选焊接材料
在对异种钢焊接材料进行选择时，应当以塑性较好的焊接材料作为首选，当焊缝的金属性能可以满足两种母材某一种的要求时，即可认为该 焊材为可用焊材。同时应确保所选的焊材具有良好的工艺性能，由此可使焊接后形成的焊缝更加美观。
3.3焊接工艺要点
①在对异种钢焊接接头进行设计时，应当优先考虑减小焊缝的稀释率，并放置在某些焊缝中形成应力集中问题，对壁厚较大的异种钢进行对 接时，应当采用X形或U形坡口。
②在对焊接电流、速度、层数等指标进行选择时，要尽可能以减少母材金属的熔化及提高焊缝堆积量为依据，当被焊接的两种钢有一种是淬 硬钢时，必须先进行预热处理，预热的温度可按照焊接性较低的钢材进行确定。
3.4注意事项
①异种钢的焊接必须在焊接工艺评定合格的前提下，依据该工艺的有关操作规程进行作业，焊接现场的环境温度应当与有关标准中的规定要 求相符，并且要设置有效的遮风挡雨及防寒措施。
②不允许在母材上的非焊接部位焊接临时物、卡具等；在定位焊时，要检查焊缝质量，清除缺陷，对管材直径较小的焊缝使用对口夹具，对 管材直径较大的焊缝使用临时定位焊件。
③在焊接之后，打磨好焊疤；合理确定定位焊缝的数量，控制好焊缝的厚度与长度，避免因定位焊过多而造成管材裂纹；若焊接选用镍基材 料，则要保证焊材清洁，并在焊接中控制好温度，避免焊接面产生裂纹；在氩弧焊之后检查焊缝的外观是否存在缺陷，若无缺陷则继续填充 焊接。
④在焊接过程中，严把收弧质量，保证填满熔池。若焊道接头为多层，则要错开接头进行焊接；在焊接中断过程中，要采取后热、缓冷、保 温等措施，有效避免裂纹的产生。
⑤认真检查焊接的隐蔽工程，待检查合格后方可继续施焊；不得在热处理之前拆除管道上的加载工具；及时处理不合格的焊接接头，既可以 用机械方法清除缺陷，重新进行焊接，也可采取补焊工艺，在同一位置上焊接两次，并对补焊后的接头再次进行热处理。
4结束语
综上所述，应当对焊接热处理引起的问题进行分析，并通过提高焊接技术水平的途径，解决焊接热处理引起的各种问题，从而确保管道异种 钢的焊接质量，这对于保障火电厂的正常生产运行具有重要的现实意义。
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论文作者:马亚蕾
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/17
标签：异种论文; 应力论文; 珠光体论文; 奥氏体论文; 火电厂论文; 碳化物论文; 管道论文; 《基层建设》2018年第20期论文;