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摘要：由于异种钢材质特殊，在进行火电厂管道异种钢焊接热处理时，容易出现过热、过烧、变形与开裂、硬度升高、氧化和脱碳等缺陷，进一步引发质量问题。为了规避质量问题，应该提高焊接技术水平，优化焊接热处理工艺。
关键词：火电厂；管道异种钢；焊接；热处理问题
近年来，随着电力能源需求的增长，火电厂建设规模越来越大，其中应用的高参数机组数量逐步增加，而在这种机械设备中，常用到异种钢焊接构造。所谓异种钢，是指焊接接头两端母材化学构成、组织、功能存在明显差异的钢，这种材料性质特殊，在焊接热处理时存在较多问题，影响管道焊接质量，继而影响到火电厂的正常运行，应加以重视，及时处理[1]。鉴于此本课题围绕“火电厂管道异种钢的焊接热处理问题”进行分析研究具备一定的价值意义。
1.火电厂管道异种钢的焊接热处理问题
1.1异种钢焊后热处理工艺
在异种钢焊接后，可采取以下热处理方法：①加热和冷却方法。采用局部火焰加热、封闭炉口加热、电感应加热等方式，均衡合理地给金属加温，然后再采用局部绝热、炉内冷却、空气里冷却等方法使之冷却，严格掌控冷却速率；②整体热处理。若应力热处理工作的管道组件无焊接阀门等构件，可直接取出，于热处理炉内进行整体热处理；③分段热处理。管道焊接后，去掉应力热处理，再进行分段热处理，每段长度不超过300mm同时对未加热部分采取维护措施；④局部热处理。在这一方法中，以焊缝为中心点，加热其环形带，每端需要超过焊缝宽度的三倍，同时需超过100mm，期间对加热区外150mm范围内的管道进行保温。在进行支管和主管间的焊缝热处理时，应该以主管环为中心构建覆盖支管的加热环，热处理至所有管截面达到规定温度[2]。
1.2热处理缺陷
1.2.1过热
加热时如若处理不当，出现温度过高、焊件长时间处于高温环境，将构造粗化，退火时断口上出现粗大晶粒，淬火断口上显现粗大马氏体形状，而且可能引发裂纹现象，导致焊件的硬度、韧性、可塑性下降。
1.2.2过烧
当异种钢焊接热处理时，温度超过1300℃，或长时间处于高温状态下保温，将引起过烧现象，断口显现粗大晶粒，晶粒间汇聚大量低熔点的物质及氧化物，导致其边缘位置出现熔化、氧化等现象。焊件过烧后，其硬度、韧度、塑性会在短时间内减弱，而且无法进行补救。
1.2.3变形与开裂
焊接变形与开裂的原因如下：①在进行焊件加热冷却处理时，温度控制不合理，导致构件因内外温度失衡，出现体积变化差异，产生热应力；②焊件内部A往M转变的过程中，由于体积变化不均衡，产生结构应力。当焊件内应力超过焊件屈服上限，发生变形，当应力超过构件强度上限时，将出现裂纹。变形与开裂的焊件可进行返工，但这会耗费火电厂更多的人力物力资源。
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1.2.4硬度升高
在回火时，若温度过低，保温时间过短，将导致焊件相关检测值不符合规定，硬度升高。而且，温度过高，也会导致焊件硬度上升，比如说当焊件加热超过AC1，钢材内部形成A，迅速冷却时形成M，导致钢硬度上涨，同时，刚韧度、塑性都会减弱。要想处理这一缺陷，硬度上涨而减弱塑性与韧度[3]。要想纠正此缺陷，可再次进行回火处理，提升回火温度，延长回火保温时间。
1.2.5氧化和脱碳
异种钢在高温加热过程中，常常出现氧化、脱碳的现象，而且，这些缺陷的严重程度会随着加热温度的提升及高温保温时间的延长而提升。要想避免这一热处理缺陷，在操作时，应该严格掌控加热温度，并且根据温度确定保温时间，在应用火焰进行热处理时，禁止选用氧化性火焰，而是应该选择中性火焰或还原性火焰。
2.火电厂管道异种钢焊接热处理问题的解决方法
2.1提高焊接技术水平
2.1.1优选焊接方法
选择科学合理的焊接方法，可有效提升异种钢焊接质量，提升焊后热处理水平。在选择焊接方法时，根据焊接质量标准，综合技术先进性及经济性进行选择，确保融熔合比最低，以免出现裂纹。焊条电弧焊是异种钢焊接方法首要选择，因为这一工艺方法适应范围广，在进行珠光体钢或高铬马氏体钢焊接时，建议选用二氧化碳气体保护焊；在进行高合金异种钢焊接时，建议选用氩弧焊。
2.1.2优选焊接材料
选择合适的焊接材料，对于提升异种钢焊接热处理水平十分重要。通常情况下，人们会选择塑性较好的焊接材料，同时，尽量确保所选材料金属性能与接头两端母材的相关要求相接近，而且，尽量选择工艺性能优良的焊接材料，从而使焊缝的美观性得到有效提升。
2.1.3焊接工艺要点
针对火电厂管道异种钢焊接热处理问题，可通过焊接工艺优化的方式处理。在异种钢焊接接头设计时，应该最大限度降低焊缝稀释率，壁厚较大异种钢对接时，可采用X形或U形坡口设计。在焊接时，应该根据焊接质量要求，合理设置焊接电流、速度、层数等参数，最大程度减少母材金属的熔化，并提高焊缝堆积量[4]。
2.2优化焊接热处理工艺
2.2.1做好处理前的准备
在进行异种钢焊接热处理前，应该做好准备工作，将接头所在管道上的温度计、孔板等仪表设施拆除，并对拆除口采取合理保护措施。然后，焊接热处理工作中需要用到电加热器、热处理设备、补偿导线、记录仪等设施，作业前需对上述设备进行全面检查，确保设备可正常平稳运行，经检校合格，再将这些设备名单及检校报告呈递给监理工程师，若通过审核，方能使用。为了保证管道异种钢焊接热处理工作顺利进行，还需对现场进行勘察，优化施工规划。比如说，管道焊接处在室外，应该提前搭设施工棚，以免恶劣天气影响工作进行。施工前，检查一下各项准备工作是否落实，然后在合适位置布设测温点。
2.2.2热处理工艺优化
为了使异种钢焊接热处理问题得到有效解决，建议选用电加热法，在进行支管角焊缝或不超过4寸管道焊缝的焊接工作时，先在焊缝上缠绕宽度超过6倍焊缝的加热绳，并将保温材料以钢带围扎在加热器上，保温长度焊缝两侧宽度大于3倍管道直径[5]。在工作时，注意以下事项：其一，加热器引线不得穿过保温层内，否则引线绝缘层很有可能由于温度过高而熔化，造成短路；其二，当焊接超过4寸管道焊缝的焊接工作时，可选用超细玻璃棉作为保温材料，选择使用加热片作为加热器。
3.结语
综上所述，科学技术的发展，带动了焊接热处理工艺技术的进步及发展。但是，在进行火电厂管道异种钢焊接热处理时，受到异种钢材质的影响，焊后热处理环节会出现异常问题，进而引发质量缺陷，部分缺陷可通过再次热处理弥补，但是部分缺陷无法挽回将导致异种钢焊接构件废弃。为了确保火电厂的安全平稳运行，应该对异种钢焊接热处理问题进行分析，然后分析发生热处理问题的原因，进一步采取有针对性的解决措施，从而使异种钢焊接热处理的质量得到有效提高。
参考文献
[1]周公文,刘俊建,吴跃,罗畅,王家庆.某火电厂锅炉末级再热器T23/TP347H异种钢接头异常组织分析[J].热加工工艺,2019,48(01):252-254.
[2]郑乔,逯世杰,李索,林旭东,王义峰,邓德安.熔敷顺序和管壁厚度对异种钢管板接头焊接残余应力与变形的影响[J/OL].机械工程学报:1-8.
[3]肖龙仁,雷玉成,朱强,李天庆,陈钢,罗梦,赵军,陈文彬.焊丝成分对T91/316L异种钢焊接接头微观组织和力学性能的影响[J].材料导报,2018,32(20):3601 -3605.
[4]雷正龙,熊鹰,黎炳蔚,海卫东,卫国强.焊接热输入对Q890/Q550异种钢激光-MAG复合焊接头组织及力学性能的影响[J].焊接,2018(05):5-11.
[5]张志博,马翼超,范志东,牛坤,杨光锐,马剑民.某超临界机组锅炉受热面异种钢焊口开裂原因分析[J].理化检验(物理分册),2018,54(05):368-373.
论文作者:龚涛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期
论文发表时间:2019/6/12
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