[發(fā)明專利]馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接及組合熱處理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010911497.8
• 申請(qǐng)日: 2020-09-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111992855A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王登第;李平;苗慧霞;杜傳國(guó);李漢華;毛春生;張延濤;王偉;陳瑞;吳富強(qiáng);李海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電建集團(tuán)山東電力建設(shè)第一工程有限公司
• 主分類號(hào): B23K9/16
• 分類號(hào): B23K9/16;B23K9/235;B23K9/32
• 代理公司: 濟(jì)南鼎信專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 37245
• 代理人: 陳輝

本發(fā)明涉及G115大徑厚壁管道技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接及組合熱處理方法。本發(fā)明針對(duì)新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接過(guò)程中易產(chǎn)生質(zhì)量缺陷的問(wèn)題，優(yōu)化坡口設(shè)計(jì)形式、焊道分布設(shè)計(jì)，明確焊接及熱處理工藝參數(shù)選擇，保證焊接及熱處理質(zhì)量，解決了新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接及熱處理工藝不明的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及G115大徑厚壁管道技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接及組合熱處理方法。

背景技術(shù)

公開(kāi)該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

2006年起，鋼鐵研究院依托國(guó)際合作項(xiàng)目“650℃蒸汽參數(shù)超超臨界火電機(jī)組鍋爐鋼品種研發(fā)和性能研究”，開(kāi)展了9％Cr～12％Cr～15％Cr含量650℃耐熱鋼的成分優(yōu)化和品種篩選的探索研究，并確定了發(fā)展9％Cr含量650℃馬氏耐熱鋼的方向和基本化學(xué)成分體系。2009年起，依托國(guó)家科技部973計(jì)劃“耐高溫馬氏體鋼的組織穩(wěn)定性基礎(chǔ)研究”課題，開(kāi)展了9％Cr含量650℃馬氏體耐熱鋼的高溫組織穩(wěn)定性的基礎(chǔ)研究，提出了650℃馬氏體耐熱鋼的“選擇性強(qiáng)化設(shè)計(jì)理論”，成功開(kāi)發(fā)出10Cr9W3Co3VNbCuBN原型鋼。2012年起，依托科技部863計(jì)劃“先進(jìn)超超臨界火電機(jī)組關(guān)鍵鍋爐管開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目，開(kāi)展了G115鋼厚壁大口徑管的研發(fā)。

G115作為國(guó)家目前為630℃-650℃高參數(shù)超超臨界機(jī)組研發(fā)的新材料，與SA-335P92相比各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)異，因此成為當(dāng)前我國(guó)(也是世界)首臺(tái)630℃超超臨界機(jī)組主蒸汽管道的唯一候選材料。

目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)對(duì)9Cr-3W-3Co系列馬氏體耐熱鋼研究及基本處于研發(fā)階段的性能研究。G115作為首批我國(guó)(也是世界)首臺(tái)630℃超超臨界二次再熱機(jī)組示范工程主蒸汽管道候選材料，目前處于推廣前的試驗(yàn)驗(yàn)證階段，對(duì)于G115鋼的焊接及熱處理工藝也處于研究階段。

目前，新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接及熱處理主要有熱絲TIG焊、窄間隙自動(dòng)焊、焊后單獨(dú)的中頻感應(yīng)熱處理等焊接及熱處理工藝。本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)：G115鋼的焊接及熱處理工藝工藝存在以下不足：

(1)坡口制備未充分考慮焊接過(guò)程中焊接操作，易損壞焊材且易出現(xiàn)夾雜質(zhì)量缺陷。

(2)焊縫易產(chǎn)生冷、熱裂紋、根部未熔合、夾鎢等質(zhì)量缺陷；

(3)采用中頻感應(yīng)加熱方式預(yù)熱，設(shè)備易損壞且容易產(chǎn)生磁場(chǎng)影響焊接質(zhì)量。

(4)熱處理工藝參數(shù)不明確，只能借鑒參考執(zhí)行。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接及組合熱處理方法，該工藝適用于630℃參數(shù)超超臨界機(jī)組新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊后熱處理，解決了新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接過(guò)程中焊縫易產(chǎn)生冷、熱裂紋、根部未熔合、夾鎢等質(zhì)量缺陷的問(wèn)題以及焊材易損壞、熔合區(qū)易出現(xiàn)夾雜的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接及組合熱處理方法，包括步驟：

(1)坡口制備：對(duì)焊縫開(kāi)坡口，然后組對(duì)形成U形坡口。

(2)焊前預(yù)熱：焊接前采用柔性陶瓷電阻加熱的方式進(jìn)行預(yù)熱，每側(cè)加熱寬度每側(cè)不少于4倍壁厚且不少于100mm，預(yù)熱速度為每小時(shí)6250℃/壁厚且不大于150℃/h，預(yù)熱溫度到達(dá)后恒溫0.5h后，待溫度至150℃～250℃時(shí)，進(jìn)入定位焊工序。

(3)定位焊：采用氬弧焊(GTAW)焊接工藝在坡口根部進(jìn)行定位焊，定位焊不少于4點(diǎn)，定位長(zhǎng)度在10～15mm之間，厚度在2.5～3mm之間。