[發明專利]用于借助于峰值溫度回火焊接來焊接薄壁管的方法

有效

• 申請號: 201210281010.8
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN103056492A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: A·赫爾姆里希;A·科普;K·伊爾迪林;T·鮑姆加滕
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通技術有限公司
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K33/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;嚴志軍

技術領域

本發明涉及用于連接兩個鄰近的部件特別是管壁調風器(register)的兩個管以產生鍋爐壁的方法。蒸汽發生器的鍋爐壁包括介質流過其中的管，所述管通過設置在管上的帶條而連接到彼此上，并且形成閉合式鍋爐壁。管壁調風器可沿著圓形焊縫調風器鄰接部借助于帶條調風器鄰接部上的帶條和/或通過管而連接到彼此上。通過焊接，特別是借助于鎢極惰性氣體焊接方法來完成連結。

背景技術

在運行期間，蒸汽發生器的鍋爐壁會經受大的應變。特別地考慮到介質材料流過其中的管，因此必要的是，使用可受壓的材料。鍋爐壁包括封閉鍋爐的燃燒室的燃燒室壁和煙道氣通道的貼近的包壁。燃燒室壁以及包壁必須能夠移除足夠的熱。為了滿足這些要求，可用于壁的材料是馬氏體鋼合金。但是，這些材料熱需要進行后續熱處理，這就是為什么使用避免進行后續熱處理的材料是合乎需要的。因此，優選地使用鐵素體、貝氏體或貝氏體-馬氏體鋼合金。由于它們的化學成分的原因，即使在預熱下進行焊接，這些合金中的一些往往在從焊接溫度冷卻下來時會增加硬化。在下文中，這樣的合金將稱為是“空氣硬化式”的。具體而言，使用材料T23(7CrWVMoNb?9-6)或T24(7CrMoVTiB?10-10)，這些材料由歐洲標準EN?10216以及由美國材料實驗協會(美國賓西法尼亞West?Conshohocken的ASTM?International)的ASTM?A213/A213M-09a所限定和/或標準化。材料T24稱為7CrMoVTiB?10-10。基于用于在壓力下運行的無縫鋼管(DIM?EN10216-2)的技術輸送條件，待連結的構件的碳含量可為0.05wt％-0.10wt％(wt％＝重量％)。

已經發現由這樣的材料特別是材料T24和T23制成的管會在蒸汽發生器的運行期間經受損害。材料在焊接操作期間完全硬化，使得由于根部中的幾何構造不規則性的原因，由于高壓的原因和由于高溫的原因，在管的內側上形成裂紋，然后所述裂紋造成損害，并且最終導致管中有泄漏。

這里，具有高達5mm至最大10限度mm的壁厚的管稱為薄壁管。VD(德國技術控制協會)材料數據表533/2不會在經TIG(鎢極惰性氣體)焊接的具有≤10mm的壁厚的薄壁管中提供后續熱處理。實際上，在回火溫度處進行后續熱處理會消除焊接中的硬度增加；但是，已經發現，這不僅昂貴，而且還可導致裂紋的形成，以及導致經熱處理的構件變形。在大型鍋爐中，這個方法不可行。

到現在為止，已經考慮到的另一種解決方案是在馬氏體開始溫度以上進行焊接。但是，這個溫度非常高，并且因而這個建議在實際應用中還不合適。這個方法會產生超熱結構，并且伴隨著材料屬性的惡化。

發明內容

因此，本發明的目標是提供一種用于焊接管壁調風器的焊接方法，該方法也適于空氣硬化式鋼合金，并且特別適于材料T23和T24，并且特別適于薄壁管。

用展示了專利權利要求1的特征的方法來實現此目標。

在兩個構件的接頭焊接中，例如兩個管或兩個帶條的接頭焊接中，在接頭中形成多層焊縫。首先，產生根部層。根部層位于在兩個管焊接在一起時而形成的內側上，所述內側由與介質相關聯的管形成。優選地，接頭從內側朝相對的外側變寬。接頭可為具有三角形或梯形橫截面的V形接頭。

隨后，對根部層施用至少一個填充層，如果可能的話，所述填充層填充待連接的兩個構件之間的接頭高達基本外側的高度。通過使用類型與待連結的構件的材料相同的焊接填料材料來完成對同樣類型的管道的接頭焊接。因此，例如，用對應的焊接填料材料WZCrMo2VTiNb來將由T24制成的兩個管焊接在一起。另外，焊接方法可用于不同的類型的焊接接頭，其中，待連結的構件中的至少一個和/或焊縫展示空氣硬化的屬性。將所謂的鎢極惰性氣體焊接(TIG焊接)方法用作焊接方法。

可適當地確定用于根部層和填充層的焊接條件。這樣做時，在根部層的區域中形成硬化區，在這種情況下，在所述硬化區中，α混合晶體已經轉變成γ混合晶體。γ混合晶體會顯示較大的碳可溶性，在冷卻過程期間，這會在受熱影響的區中以及在堆焊本身中導致材料有應變晶格和伴隨的增加的硬化。這個硬度增加也出現在待連結的構件的內側的區域中，這是特別關鍵的。這個極端硬度會使構件(例如管壁調風器)易于形成裂紋，可選地還易于在連結位點處特別是在內表面處有應力裂紋侵蝕。另一個存在的關鍵硬化機制是特殊的碳化物在550℃的溫度范圍中分離。這樣的特殊的碳化物會導致受熱影響的區域敏感化，并且導致對所謂的松馳裂紋形成損害機制的易感性增加。