[發明專利]一種700℃等級鍋爐用異種時效強化合金管的焊接工藝

在審

• 申請號: 202011267855.2
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112475554A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 張瑋;王林森;張明海;張濤;孔建偉
• 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: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/235;B23K33/00;B23K101/06
• 代理公司: 成都泰合道知識產權代理有限公司 51231
• 代理人: 王榮

本發明公開了一種700℃等級鍋爐用異種時效強化合金管的焊接工藝，包括：A）焊前坡口加工，清理焊接區域，并預熱；B）按要求裝配及焊接；C）焊后進行無損探傷檢驗；D）進行焊后熱處理；在步驟A）中，預熱時，對焊接區域及兩側周圍不小于3倍壁厚且不小于100mm范圍內預熱到10℃以上；步驟B)中采用的焊接材料為SFA?5.14 ERNiCrCoMo?2或SFA?5.14 ERNiCrCo?1，焊接熔池保護氣體采用（60～80）%氬氣+（40～20）%氦氣的混合氣體；本發明能消除焊縫內部夾渣、微裂紋、未熔合等缺陷，保證接頭的焊接質量及性能，為700℃及更高等級鍋爐的開發以及Inconel 740H和HAYNES 282的工程化應用創造了條件。

技術領域

本發明涉及一種合金管的焊接工藝，特別是用于700℃等級鍋爐用異種時效強化合金管的焊接工藝。

背景技術

Inconel 740H是由美國特種合金國際公司開發的一種時效強化型高溫合金，已納入ASME Code Case 2702，其典型化學成份見表1。由于其具有良好的高溫力學性能和耐蝕性能以及冷熱加工性能，被列入制造700℃以及更高等級超超臨界鍋爐高溫受熱面和集箱等關鍵部件的候選材料之一。

HAYNES 282是由美國哈氏合金國際公司開發的一種時效強化型高溫合金，其典型化學成份,見表1。由于其具有優良的高溫力學性能和耐蝕性能以及良好的冷熱加工性能，被認為是制造700℃以及更高等級超超臨界鍋爐高溫受熱面和集箱等關鍵部件的最有潛力的候選材料。

表1

對于時效強化高溫合金 Inconel 740H和HAYNES 282母材，國內外都已進行了較多的試驗研究，但對于這兩種材料之間焊接工藝的研究，尤其是大口徑、厚壁管的焊接研究相對較少，沒有成熟的焊接工藝可借鑒，采用現有焊接工藝方法，焊縫內部存在夾渣、微裂紋、未熔合等缺陷，質量及接頭性能無法得到保證，焊后接頭一次探傷合格率低。為此，通過深入分析研究這兩種材料相連接時的焊接特性，提出了一種700℃等級鍋爐用異種時效強化合金的焊接方法，能夠很好的保證接頭的焊接質量及性能，提高一次探傷合格率，為將來700℃及更高等級鍋爐的開發以及Inconel 740H和HAYNES 282的工程化應用創造了條件。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的上述不足，提供一種700℃等級鍋爐用異種時效強化合金管的焊接工藝，對于時效強化高溫合金 Inconel 740H和HAYNES 282母材，它能消除焊縫內部夾渣、微裂紋、未熔合等缺陷，保證接頭的焊接質量及性能，提高一次探傷合格率，為700℃及更高等級鍋爐的開發以及Inconel 740H和HAYNES 282的工程化應用創造了條件。

為了達到上述目的，本發明的一種700℃等級鍋爐用異種時效強化合金管的焊接工藝，包括以下步驟：A）焊前坡口加工，清理焊接區域，并預熱；B）按要求裝配及焊接；C）焊后進行無損探傷檢驗；D）探傷檢驗合格后，進行焊后熱處理；其特征在于：步驟A）中，預熱時，對焊接區域及兩側周圍不小于3倍壁厚且不小于100mm范圍內預熱到10℃以上，并保持至整個焊接過程結束；步驟B)中采用的焊接材料為SFA-5.14 ERNiCrCoMo-2或SFA-5.14ERNiCrCo-1，焊接熔池保護氣體采用（60～80）%氬氣+（40～20）%氦氣的混合氣體；

本發明通過采用SFA-5.14ERNiCrCoMo-2或SFA-5.14ERNiCrCo-1的焊材，其成分介于Inconel 740H和HAYNES 282之間，焊接時與二者的結合性好、強度高，加上氬氣與氦氣的混合作為保護氣體，熔池流動性好、熔深更深、可控制焊接缺陷，且焊前預熱時，對焊接區域及兩側周圍不小于3倍壁厚且不小于100mm范圍內預熱到10℃以上，保證適宜的焊接條件，進一步提高熔池流動性，能消除焊縫內部夾渣、微裂紋、未熔合等缺陷，保證接頭的焊接質量及性能，提高一次探傷合格率，為將來700℃及更高等級鍋爐的開發以及合金管Inconel740H和HAYNES 282的工程化應用創造了條件；