CN106378517B - 一种膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺 - Google Patents

一种膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺，所述焊接工艺包括以下步骤：A、先焊接管子异种钢接头两侧的扁钢角焊缝，其中，控制管子异种钢接头两侧的扁钢角焊缝终止处不与管子异种钢接头的对接焊缝边界重合；B、再焊接管子异种钢接头区域的扁钢角焊缝并使其与所述管子异种钢接头两侧的扁钢角焊缝连接成为整体焊缝，其中，采用镍基焊材进行焊接。本发明选用镍基焊材焊接管子异种钢接头处扁钢角焊缝，同时通过特定的焊接顺序来保证异种钢接头扁钢管角焊缝的焊接质量，很好地解决了异种钢接头处扁钢角焊缝容易产生裂纹的问题，为大参数CFB炉的制造及高参数锅炉的开发和应用打下了良好的基础。

Description

一种膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺
技术领域
本发明属于锅炉膜式壁管屏的焊接技术领域，更具体地讲，涉及一种膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺。
背景技术
超临界循环流化床锅炉的高温再热器和高温过热器中部分管屏采用膜式壁管屏形式，该类管屏中存在着大量的马氏体钢与奥氏体不锈钢的异种钢接头；除此外，随着高参数锅炉技术的发展，上部水冷壁管屏的材质等级在不断提高，用到了马氏体钢和奥氏体不锈钢，且两种钢之间存在对接，形成了异种钢管子对接接头。该类异种钢接头由于一侧为铁素体材质，一侧为奥氏体材质，焊接难度大。
对于膜式壁管屏，在异种钢接头位置处要焊接扁钢，其扁钢材质分以下情况：
(1)当管屏主要由奥氏体不锈钢管子构成、仅在端部有较短的马氏体钢管子时，扁钢一般都采用奥氏体不锈钢扁钢，具体结构如图1所示，这种情况下，目前管屏角焊缝是采用奥氏体不锈钢焊材进行焊接，连续焊接完整条焊缝；
(2)当管屏主要由马氏体钢管子构成，仅在端部有较短的奥氏体不锈钢管子时，扁钢材质存在以下两种形式：(a)所有扁钢都采用马氏体钢扁钢，具体结构如图2所示，在这种情况下，马氏体钢管子与扁钢之间的角焊缝采用马氏体钢焊材进行焊接，管子异种钢接头以及奥氏体不锈钢管子与扁钢之间的角焊缝采用奥氏体不锈钢焊材进行焊接，连续焊接完整个焊缝；(b)在马氏体钢管子之间采用马氏体钢扁钢，在管子异种钢接头附近靠近马氏体钢管子一侧约100mm的位置、管子异种钢接头位置以及奥氏体不锈钢管子之间均采用奥氏体不锈钢扁钢，具体结构如图3所示，在这种情况下，目前扁钢角焊缝是这样焊接的：与马氏体钢扁钢焊接采用马氏体钢焊材，与奥氏体不锈钢扁钢焊接采用奥氏体不锈钢焊材，且连续完成焊接。
采用以上制造方式在管子异种钢对接焊缝上都采用奥氏体不锈钢焊材焊接，非常容易产生裂纹。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种能够解决异种钢焊缝位置的扁钢角焊缝产生裂纹问题的膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺。
本发明提供了一种膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺，所述焊接工艺包括以下步骤：
A、先焊接管子异种钢接头两侧的扁钢角焊缝，其中，控制管子异种钢接头两侧的扁钢角焊缝终止处不与管子异种钢接头的对接焊缝边界重合；
B、再焊接管子异种钢接头区域的扁钢角焊缝并使其与所述管子异种钢接头两侧的扁钢角焊缝连接成为整体焊缝，其中，采用镍基焊材进行焊接。
根据本发明膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺的一个实施例，所述焊接工艺还包括在步骤A和步骤B之后分别进行的两次探伤检查步骤以及在最后进行的热处理步骤。
根据本发明膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺的一个实施例，在步骤A中，控制管子异种钢接头两侧的扁钢角焊缝终止处距离管子异种钢接头的对接焊缝边界不小于10mm。
根据本发明膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺的一个实施例，当管子异种钢接头处及其两侧的扁钢均为奥氏体不锈钢扁钢时，采用奥氏体焊材进行奥氏体不锈钢管子与扁钢角焊缝的焊接，也采用奥氏体焊材进行马氏体钢管子与扁钢角焊缝的焊接。
根据本发明膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺的一个实施例，当管子异种钢接头处及其两侧的扁钢均为马氏体钢扁钢时，采用奥氏体焊材进行奥氏体不锈钢管子与扁钢角焊缝的焊接，采用奥氏体焊材或马氏体钢焊材进行马氏体钢管子与扁钢角焊缝的焊接。
根据本发明膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺的一个实施例，当管子异种钢接头处及其两侧100mm以内的扁钢均为奥氏体不锈钢扁钢且其余部分扁钢为马氏体钢扁钢时，采用奥氏体焊材进行奥氏体不锈钢管子与奥氏体不锈钢扁钢角焊缝的焊接，采用奥氏体焊材或马氏体钢焊材进行马氏体钢管子与马氏体钢扁钢角焊缝的焊接，采用奥氏体焊材进行马氏体钢管子与奥氏体不锈钢扁钢角焊缝的焊接。
根据本发明膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺的一个实施例，采用焊条电弧焊、熔化极气保护焊或钨极氩弧焊进行焊接。
根据本发明膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺的一个实施例，所述镍基焊材为镍含量大于50wt％的焊材。
根据本发明膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺的一个实施例，所述管子异种钢接头区域的扁钢角焊缝包括管子异种钢接头的对接焊缝上的角焊缝以及管子异种钢接头两侧未焊接的区域。
根据本发明膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺的一个实施例，所述热处理为局部热处理或整体热处理。
本发明选用镍基焊材焊接管子异种钢接头处扁钢角焊缝，同时通过特定的焊接顺序来保证异种钢接头扁钢管角焊缝的焊接质量，很好地解决了异种钢接头处扁钢角焊缝容易产生裂纹的问题，为大参数CFB炉的制造及高参数锅炉的开发和应用打下了良好的基础。
附图说明
图1示出了第一种膜式壁管屏的结构示意图。
图2示出了第二种膜式壁管屏的结构示意图。
图3示出了第三种膜式壁管屏的结构示意图。
图4示出了根据本发明示例性实施例的膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺中步骤A的处理示意图。
附图标记说明：
1-马氏体钢管子、2-管子异种钢接头、3-奥氏体不锈钢管子、4-奥氏体不锈钢扁钢、5-马氏体钢扁钢、6-扁钢角焊缝。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面将对本发明膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺进行详细说明。
根据本发明的示例性实施例，所述膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺包括以下多个步骤。
步骤A：
先焊接管子异种钢接头2两侧的扁钢角焊缝6，其中，控制管子异种钢接头2两侧的扁钢角焊缝6终止处不与管子异种钢接头2的对接焊缝边界重合。图4示出了根据本发明示例性实施例的膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺中步骤A的处理示意图，本步骤的具体焊接方式如图4所示。
优选地，控制管子异种钢接头2两侧的扁钢角焊缝6终止处距离管子异种钢接头2的对接焊缝边界不小于10mm。
步骤B：
再焊接管子异种钢接头区域的扁钢角焊缝并使其与所述管子异种钢接头2两侧的扁钢角焊缝6连接成为整体焊缝。在本步骤中，采用镍基焊材进行焊接；优选地，采用的镍基焊材为镍含量大于50wt％的焊材。
其中，本步骤中所述的管子异种钢接头区域的扁钢角焊缝包括管子异种钢接头2的对接焊缝上的角焊缝以及管子异种钢接头2两侧未焊接的区域，通过本步骤的焊接处理，可以使步骤A形成的扁钢角焊缝与步骤B形成的扁钢角焊缝连接为一体，从而完成扁钢角焊缝的焊接。
根据本发明，步骤A和步骤B采取的焊接可以为焊条电弧焊、熔化极气保护焊或钨极氩弧焊等焊接方式。
并且，为了保证焊接质量，本发明的焊接工艺还包括在步骤A和步骤B之后分别进行的两次探伤检查步骤以及在最后进行的热处理步骤。其中，热处理方式需根据马氏体钢的长度确定，可以为局部热处理或整体热处理。
其中，本发明的焊接工艺所采用的具体焊材需根据不同结构的膜式壁管屏而有所差异。
图1示出了第一种膜式壁管屏的结构示意图。如图1所示，当管子异种钢接头2处及其两侧的扁钢均为奥氏体不锈钢扁钢4时，采用奥氏体焊材进行奥氏体不锈钢管子3与扁钢角焊缝的焊接，也采用奥氏体焊材进行马氏体钢管子1与扁钢角焊缝的焊接。
图2示出了第二种膜式壁管屏的结构示意图。如图2所示，当管子异种钢接头2处及其两侧的扁钢均为马氏体钢扁钢5时，采用奥氏体焊材进行奥氏体不锈钢管子4与扁钢角焊缝的焊接，采用奥氏体焊材或马氏体钢焊材进行马氏体钢管子1与扁钢角焊缝的焊接。
图3示出了第三种膜式壁管屏的结构示意图。如图3所示，当管子异种钢接头2处及其两侧100mm以内的扁钢均为奥氏体不锈钢扁钢且其余部分扁钢为马氏体钢扁钢时，采用奥氏体焊材进行奥氏体不锈钢管子3与奥氏体不锈钢扁钢4角焊缝的焊接，采用奥氏体焊材或马氏体钢焊材进行马氏体钢管子1与马氏体钢扁钢5角焊缝的焊接，采用奥氏体焊材进行马氏体钢管子1与奥氏体不锈钢扁钢4角焊缝的焊接。
其中，上述奥氏体焊材包括奥氏体不锈钢焊材，也包括镍基焊材等组织为奥氏体的焊材。上述镍基焊材是指镍含量大于50wt％的焊材，例如ERNiCr-3。上述马氏体钢焊材是指组织为马氏体的焊材，例如ER90S-B9。
本发明选用镍基焊材焊接异种钢接头处的扁钢角焊缝，同时通过特定的焊接顺序来保证异种钢接头扁钢管角焊缝焊接质量，成功地解决了异种钢焊缝位置的扁钢角焊缝产生裂纹的问题。
应理解，本发明详述的上述实施方式及以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
下面结合具体实施例对本发明膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺作进一步说明。
实施例：
以本公司某车间生产的高温过热器膜式壁管屏为例，管子材质为SA-213T91(马氏体钢)+SA-213TP347H(奥氏体不锈钢)，扁钢材质如下：在奥氏体不锈钢管子、异种钢接头及距离异种钢接头100mm位置的马氏体钢管子位置采用06Cr19Ni10的奥氏体不锈钢扁钢，剩余的马氏体钢管子之间采用SA-387GR91的马氏体钢扁钢(如图3所示)。管屏中存在SA-213T91+SA-213TP347H的异种钢管子对接接头和焊缝，在管子异种钢区域焊接奥氏体不锈钢扁钢角焊缝，其焊接工艺如下：
1、采用奥氏体焊材连续焊接部分SA-213T91管子与SA-387GR91扁钢角焊缝和SA-213T91管子与06Cr19Ni10扁钢角焊缝，焊接至距离管子异种钢接头的对接焊缝边界30mm处；
2、采用奥氏体焊材焊接SA-213TP347H管子与06Cr19Ni10扁钢角焊缝，焊接至距离管子异种钢接头的对接焊缝边界30mm处；
3、对两侧角焊缝进行PT探伤；
4、用砂轮打磨角焊缝端部使平滑过渡，并清理异种钢接头处呈金属光泽；
5、采用手工钨极氩弧焊焊妥异种钢接头处的扁钢角焊缝，焊接材料为镍基焊丝ERNiCr-3；焊接时，从奥氏体不锈钢管一侧的扁钢角焊缝端部起弧、焊接至马氏体钢管一侧的扁钢角焊缝端部收弧；
5、对角焊缝进行100％PT探伤。
6、管屏整体热处理。
综上所述，本发明选用镍基焊材焊接管子异种钢接头处扁钢角焊缝，同时通过特定的焊接顺序来保证异种钢接头扁钢管角焊缝的焊接质量，很好地解决了异种钢接头处扁钢角焊缝容易产生裂纹的问题，为大参数CFB炉的制造及高参数锅炉的开发和应用打下了良好的基础。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺包括以下步骤：
A、先焊接管子异种钢接头两侧的扁钢角焊缝，其中，控制管子异种钢接头两侧的扁钢角焊缝终止处不与管子异种钢接头的对接焊缝边界重合；
B、再焊接管子异种钢接头区域的扁钢角焊缝并使其与所述管子异种钢接头两侧的扁钢角焊缝连接成为整体焊缝，其中，采用镍基焊材进行焊接。
2.根据权利要求1所述膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺还包括在步骤A和步骤B之后分别进行的两次探伤检查步骤以及在最后进行的热处理步骤。
3.根据权利要求1所述膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺，其特征在于，在步骤A中，控制管子异种钢接头两侧的扁钢角焊缝终止处距离管子异种钢接头的对接焊缝边界不小于10mm。
4.根据权利要求1所述膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺，其特征在于，当管子异种钢接头处及其两侧的扁钢均为奥氏体不锈钢扁钢时，采用奥氏体焊材进行奥氏体不锈钢管子与扁钢角焊缝的焊接，也采用奥氏体焊材进行马氏体钢管子与扁钢角焊缝的焊接。
5.根据权利要求1所述膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺，其特征在于，当管子异种钢接头处及其两侧的扁钢均为马氏体钢扁钢时，采用奥氏体焊材进行奥氏体不锈钢管子与扁钢角焊缝的焊接，采用奥氏体焊材或马氏体钢焊材进行马氏体钢管子与扁钢角焊缝的焊接。
6.根据权利要求1所述膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺，其特征在于，当管子异种钢接头处及其两侧100mm以内的扁钢均为奥氏体不锈钢扁钢且其余部分扁钢为马氏体钢扁钢时，采用奥氏体焊材进行奥氏体不锈钢管子与奥氏体不锈钢扁钢角焊缝的焊接，采用奥氏体焊材或马氏体钢焊材进行马氏体钢管子与马氏体钢扁钢角焊缝的焊接，采用奥氏体焊材进行马氏体钢管子与奥氏体不锈钢扁钢角焊缝的焊接。
7.根据权利要求1所述膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺，其特征在于，采用焊条电弧焊、熔化极气保护焊或钨极氩弧焊进行焊接。
8.根据权利要求1所述膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺，其特征在于，所述镍基焊材为镍含量大于50wt％的焊材。
9.根据权利要求1所述膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺，其特征在于，所述管子异种钢接头区域的扁钢角焊缝包括管子异种钢接头的对接焊缝上的角焊缝以及管子异种钢接头两侧未焊接的区域。
10.根据权利要求2所述膜式壁管屏异种钢接头位置的扁钢角焊缝焊接工艺，其特征在于，所述热处理为局部热处理或整体热处理。
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