[發明專利]一種高熱處理溫度差的異種材料焊接方法

有效

• 申請號: 201410096180.8
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103894711A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 羅永飛;朱超兵;銀潤邦;李占雷
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司
• 主分類號: B23K9/23
• 分類號: B23K9/23;B23K9/167;B23K9/04;B23K9/18;B23K9/235;B23K103/18
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰;錢成岑

技術領域

本發明屬于焊接工藝領域。

背景技術

對于異種材料的焊接，尤其是需焊接的高熱處理溫度材料和低熱處理溫度材料，且兩種待焊接材料間無重疊熱處理溫度區間，兩種材料焊后熱處理溫度差異過大，若按照常規手段焊接后進行熱處理，熱處理溫度須按照較高的執行，這將導致低熱處理溫度材料強度大幅下降，焊接接頭及低熱處理溫度材料性能無法保證。

比如現有的600MW二次再熱機組的輔機，該設備高加的設計壓力大、設計溫度高，在結構設計和材料使用方面都有較高的要求。該設備2#蒸汽冷卻器筒身采用SA-336F91材料，規格為δ60mm；管板為20MnMo材料。筒身與管板存在環縫對接，該環縫焊后需熱處理。按照相關標準要求并結合材料本身特性，20MnMo材料焊后熱處理溫度為600～650，但該材料回火溫度通常為630℃，所以20MnMo材料最佳焊后熱處理溫度為600～620℃；而ASME規定SA-336F91材料焊后熱處理溫度最低為730℃。兩種材料焊后熱處理溫度差異過大，無重疊區間。若該環縫按照常規手段焊接后進行熱處理，熱處理溫度須按照較高的執行，這將導致20MnMo材料強度大幅下降，焊接接頭及20MnMo管板性能無法保證。

發明內容

本發明的目的在于：提出一種適用于高熱處理溫度差的兩種異種材料的焊接方法，解決兩種材料焊后熱處理溫度差異過大的問題。

本發明目的通過下述技術方案來實現：

一種高熱處理溫度差的異種材料焊接方法，包括需焊接的高熱處理溫度材料和低熱處理溫度材料，且兩種待焊接材料間無重疊熱處理溫度區間，依次包括以下步驟：

1）對兩種待焊接材料待焊接端分別堆焊鎳基材料/不銹鋼材料；

2）粗車堆焊層，對堆焊層進行探傷；

3）對兩種待焊接材料分別按其適宜熱處理溫度進行焊后熱處理；

4）精加工堆焊層，并在堆焊層上機加坡口；

5）采用與堆焊材料相匹配的焊材在兩種待焊接材料坡口處進行焊接；

6）焊后對坡口焊縫及焊縫兩側的堆焊層一起進行探傷。

上述方案中，在兩種材料的坡口側分別堆焊鎳基材料/不銹鋼材料，在不要求敏化的情況下，鎳基材料/不銹鋼材料熱處理適宜溫度寬泛，無論高溫低溫均可，且力學性能可以滿足焊接后異種材料在實際使用中的高要求，堆焊后分別進行熱處理，然后再對接焊縫，從而最終避免了兩種材料直接相焊，解決了兩種材料焊后熱處理溫度差異過大的問題。

作為選擇，所述高熱處理溫度材料為SA-336F91材料的蒸汽冷卻器筒身，所述低熱處理溫度材料為20MnMo材料的管板；所述筒身坡口端部裝圓環墊板，在筒身上堆焊鎳基材料/不銹鋼材料，堆焊寬度高于筒身厚度，堆焊時筒身在變位機上轉動，堆焊后機加掉墊板，并粗車堆焊層，對堆焊層進行PT探傷和UT探傷，探傷后對筒身進行745℃下的焊后熱處理，熱處理后精加工堆焊層，并在堆焊層上機加環縫坡口；所述管板坡口端部外壁裝圓環墊板，在墊板內側堆焊鎳基材料/不銹鋼材料，堆焊時管板平放在回轉平臺上進行堆焊，堆焊后機加掉墊板，粗車堆焊層，對堆焊層進行PT探傷和UT探傷，探傷后管板進行620℃下的焊后熱處理，熱處理后精加工堆焊層，并在堆焊層上機加環縫坡口；采用與堆焊材料相匹配的焊材，對筒身和管板環縫坡口進行焊接，焊后對環縫及環縫兩側的堆焊層一起進行100%的PT探傷、100%UT探傷和100%射線探傷。

上述方案中，在筒身坡口端部內、外壁和管板坡口端部外壁加裝墊板，方便進行堆焊；堆焊厚度高于最終要求尺寸，便于之后的粗車和精加工；粗車堆焊層，便于對堆焊層進行PT探傷和UT探傷，探傷確保堆焊質量；精加工堆焊層，使得最終筒身管板焊接成品尺寸滿足需求，同時加工環縫坡口便于最后的環縫焊接；采用100%的PT表面探傷、100%UT內部探傷和100%射線全面探傷，兩重探傷，確保探傷質量。

作為選擇，所述筒身堆焊采用TIG堆焊，堆焊厚度大于30mm。

上述方案中，筒身堆焊采用TIG堆焊，焊接效率高質量好，堆焊厚度大于30mm，可消除埋弧焊環縫對筒身的影響。TIG焊（Tungsten?Inert?Gas?arc?Welding），又稱為惰性氣體鎢極保護焊。

作為選擇，所述管板堆焊同樣采用帶極堆焊，堆焊厚度大于30mm。

上述方案中，管板堆焊采用帶極堆焊，焊接效率高質量好，堆焊厚度大于30mm，可消除埋弧焊環縫對筒身的影響。

作為選擇，所述筒身和管板環縫坡口采用埋弧自動焊焊接。