CN111136398A - 一种锅炉管道对接焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种锅炉管道对接焊接工艺，锅炉管道的材质为9Cr3W3Co马氏体耐热钢，包括：对待焊接的两根锅炉管道依次进行正火处理和回火处理；在经过回火处理的两根锅炉管道的对接端设置焊接坡口；将两根锅炉管道的焊接坡口对接；对焊接坡口进行焊前预热处理，焊前预热处理的温度≥200℃；采用与锅炉管道同质的焊材在焊接坡口处进行焊接，以连接两根锅炉管道；对焊接后的两根锅炉管道的焊接处进行焊后热处理，焊后热处理的温度为760～790℃，焊后热处理的保温时间为6～8h。本方案解决目前9Cr3W3Co钢的焊接工艺导致焊接后的稳定性较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及焊接工艺技术领域，尤其涉及一种锅炉管道对接焊接工艺。
背景技术
9Cr3W3Co为一种新型马氏体耐热钢，其优点在于，9Cr3W3Co钢在630℃至650℃的温度区间内具有较好的组织稳定性能、以及具有较好的高温蠕变性能和抗蒸汽氧化性能。具体的，9Cr3W3Co钢在650℃下的持久强度为P92钢的1.5倍，同时，9Cr3W3Co钢的抗高温蒸汽氧化性能与P92钢相当，从而使得9Cr3W3Co钢可以应用于630℃至650℃温度段大口径管和集箱等厚壁部件、以及630℃至650℃小口径过热器和再热器管的制造。
通常情况下，焊接材料及其工艺技术是成功制造各类部件的关键之一。但是，由于9Cr3W3Co钢属于新型钢种，因而9Cr3W3Co钢的焊接工艺的研究在国内较少，从而使得现有的焊接工艺导致焊接后的稳定性较差，这严重制约着9Cr3W3Co钢的发展。
发明内容
本发明公开一种锅炉管道对接焊接工艺，以解决目前9Cr3W3Co钢的焊接工艺导致焊接后的稳定性较差的问题。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
一种锅炉管道对接焊接工艺，所述锅炉管道的材质为9Cr3W3Co马氏体耐热钢，包括：
对待焊接的两根所述锅炉管道依次进行正火处理和回火处理；
在经过所述回火处理的两根所述锅炉管道的对接端设置焊接坡口；
将两根所述锅炉管道的焊接坡口对接；
对所述焊接坡口进行焊前预热处理，所述焊前预热处理的温度≥200℃；
采用与所述锅炉管道同质的焊材在所述焊接坡口处进行焊接，以连接两根所述锅炉管道；
对焊接后的两根所述锅炉管道的焊接处进行焊后热处理，所述焊后热处理的温度为760～790℃，所述焊后热处理的保温时间为6～8h。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本发明实施例公开的锅炉管道对接焊接工艺中，锅炉管道的材质为9Cr3W3Co马氏体耐热钢，从而使得9Cr3W3Co马氏体耐热钢能够较好地应用于锅炉管道，从而使得锅炉管道能够具有较好的强度，最终能够提高锅炉管道的使用寿命，同时，相比于其他的9Cr3W3Co马氏体耐热钢的焊接工艺，本发明实施例中，采用同质匹配焊材进行焊接，进而使得焊接后的稳定性较好。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例公开的锅炉管道对接焊接工艺的流程示意图；
图2为本发明实施例公开的锅炉管道对接焊接时的结构示意图。
附图标记说明：
100-锅炉管道、110-焊接坡口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
如图1～图2所示，本发明实施例公开一种锅炉管道对接焊接工艺，锅炉管道100的材质为9Cr3W3Co马氏体耐热钢。所公开的焊接工艺包括以下步骤：
S101、对待焊接的两根锅炉管道100依次进行正火处理和回火处理，从而使得待焊接的两根锅炉管道100中的内应力较小。
S102、在经过回火处理的两根锅炉管道100的对接端设置焊接坡口110。焊接坡口110可以为V形坡口，当然，焊接坡口110也可以为其他形状，本发明不限制焊接坡口110的具体形状。
S103、将两根锅炉管道100的焊接坡口110对接，从而为后续的焊接做准备。
S104、对焊接坡口110进行焊前预热处理，焊前预热处理的温度≥200℃。
S105、采用与锅炉管道100同质(即与锅炉管道100相同材质)的焊材在焊接坡口110处进行焊接，以连接两根锅炉管道100。
S106、对焊接后的两根锅炉管道100的焊接处进行焊后热处理，焊后热处理的温度为760～790℃，焊后热处理的保温时间为6～8h。
本发明公开的实施例中，对焊后热处理后的两根锅炉管道100的焊接处进行了力学性能测试，具体的，如表1所示，表1为两根锅炉管道100的焊接处的相关力学性能。由表1可知，焊接处具有较高的抗拉强度和较好的断后伸长率，同时，焊接处热影响区冲击功率和焊缝热影响冲击功均大于40J，侧弯试验合格，由此说明，焊接处具有较高的强度和较好的韧性，从而能够说明两根锅炉管道100焊接后的稳定性较好。
表1
通过上文可知，本发明实施例公开的锅炉管道对接焊接工艺中，锅炉管道100的材质为9Cr3W3Co马氏体耐热钢，从而使得9Cr3W3Co马氏体耐热钢能够较好地应用于锅炉管道100，从而使得锅炉管道100能够具有较好的强度，最终能够提高锅炉管道100的使用寿命，同时，相比于其他的9Cr3W3Co马氏体耐热钢的焊接工艺，本发明实施例中，采用同质匹配焊材进行焊接，进而使得焊接后的稳定性较好。
同时，本发明公开的实施例中，采用与锅炉管道100同质的焊材在焊接坡口110处进行焊接，可以包括以下步骤：
步骤A1、采用与锅炉管道100同质的焊丝通过手工氩弧焊在焊接坡口110处进行打底焊接，从而能够对需要焊接的两根锅炉管道100进行初步固定，进而能够防止在焊接时锅炉管道100产生偏移现象。同时，为了提高工作效率，焊丝的直径可以为2.4mm，从而实现更精细的初步焊接。
步骤A2、在打底焊接之后，可以采用与锅炉管道100同质的焊条通过手工电弧焊在焊接坡口110处进行焊接，从而提高焊接的稳定性。当然，为了提高工作效率，焊条的直径可以为2.6～3.2mm。
相应的，采用与锅炉管道100同质的焊丝通过手工氩弧焊在焊接坡口110处进行打底焊接以及采用与锅炉管道100同质的焊条通过手工电弧焊在焊接坡口110处进行焊接，均可以包括：
采用多层、多道焊接工艺在焊接坡口110处进行焊接，相比于采用单层、单道焊接工艺，采用多层、多道焊接工艺能够提高焊接的质量，具体的，在进行下一道焊接的过程中，下一道焊接所产生的高温能够对上一道焊接起到热处理的作用，从而能够提高焊接金属的塑性，进而能够提高焊接的质量。同时，采用多层、多道焊接工艺在焊接坡口110处进行焊接可以使得焊接的面积较为均衡，从而能够使得焊接效果较好。
同时，采用多层、多道的焊接工艺通过手工电弧焊在焊接坡口110处进行焊接的过程中，在优选的方案中，相邻焊道之间的厚度差可以小于焊条直径，与此同时，每一层的焊道的宽度可以小于焊条直径的三倍。此种方式下，不仅使得相邻焊道之间的热处理效果较好，还能够使得相邻焊道之间能够较好地焊接，从而使得焊接的整体质量较好。
基于此，采用多层、多道焊接工艺在焊接坡口110处进行焊接的过程中，为了使得每一道焊接的效果较好，可以在相邻的两道焊接之间进行焊渣清理操作，从而防止上一道焊接所产生的焊渣影响下一道焊接的焊接效果。当然，对焊渣清理的方式可以有多种，例如，可以通过工具将焊渣敲除，优选的，焊渣清理操作可以为采用砂轮打磨的方式清理焊渣，此种方式可以使得焊渣清理过后的焊接表面较为平整，从而方便进行下一道焊接。
同时，由于下一道焊接所产生的高温只能对上一道焊接所形成的部分焊接金属起到热处理的作用，因而为了提高焊接质量，在进行下一道焊接之前均可以对焊接处进行焊前预热处理，以使焊接处的温度为240～260℃，从而能够提高每一道焊接的焊接质量。
与此同时，采用与锅炉管道100同质的焊丝通过手工氩弧焊在焊接坡口110处进行打底焊接的过程中，热输入≤13KJ/cm，单层焊接厚度≤2.4mm，单道焊缝的宽度为4～9mm。此种方式下，能够提高打底焊接的焊接质量，同时，单层焊接厚度≤2.4mm以及单道焊缝的宽度为4～9mm可以使得每一道打底焊接的焊接质量较高。
同样的，在打底焊接之后，采用与锅炉管道100同质的焊条通过手工电弧焊在焊接坡口110处进行焊接的过程中，热输入≤18KJ/cm，单层焊接厚度≤3mm，单道焊缝的宽度为8～11mm，从而使得每一道焊接的焊接质量较高。
本发明公开的实施中，焊接工艺还可以包括对锅炉管道100进行充氩保护处理，氩气能够起到隔绝空气的功能，在具体的工作过程中，氩气能够将空气隔离到焊接坡口110之外，进而能够防止焊接坡口110的氧化。
具体的，采用与锅炉管道100同质的焊材在焊接坡口110处进行焊接之前充氩流量为10L～20L/min，采用与锅炉管道100同质的焊材在焊接坡口110处进行焊接的过程中，充氩流量为8L～10L/min，氩气的纯度＞99.99％。
同时，本发明实施例中，在经过回火处理的两根锅炉管道100的对接端设置焊接坡口110之后，可以先对焊接坡口110处进行打磨清理，之后再进行焊接处理。此种方式下，经过打磨处理后的焊接坡口110的平整度较好，从而便于焊接处理。具体的，可以采用砂轮打磨，当然，还可以为其他的打磨清理的方式，本发明不限制具体的清理方式。
本发明公开的实施例中，为了使得对接后的锅炉管道100的强度较好，在采用与锅炉管道100同质的焊材在焊接坡口110处进行焊接与焊后热处理之间，还可以包括：采用150℃/h的降温速率冷却至100～200℃，保温1h，从而能够更好地进行焊后热处理。
同时，为了便于检测及控制锅炉管道100的焊前预热处理和焊后热处理过程中的温度，在本发明实施例中，焊前预热处理和焊后热处理均可以采用热电偶进行温度的检测和控制，从而使得焊后热处理的温度较容易控制，进而提高工作效率。
与此同时，对焊接后的两根锅炉管道100的焊接处进行焊后热处理之后，还可以包括：采用150℃/h的降温速率空冷至100～200℃，且保温1h之后，采用感应加热的方式以80℃/h的升温速率升温至760～790℃。此种情况下，不仅使得焊后热处理的效果较好，还能够提高工作效率。
本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种锅炉管道对接焊接工艺，所述锅炉管道(100)的材质为9Cr3W3Co马氏体耐热钢，其特征在于，包括：
对待焊接的两根所述锅炉管道(100)依次进行正火处理和回火处理；
在经过所述回火处理的两根所述锅炉管道(100)的对接端设置焊接坡口(110)；
将两根所述锅炉管道(100)的焊接坡口(110)对接；
对所述焊接坡口(110)进行焊前预热处理，所述焊前预热处理的温度≥200℃；
采用与所述锅炉管道(100)同质的焊材在所述焊接坡口(110)处进行焊接，以连接两根所述锅炉管道(100)；
对焊接后的两根所述锅炉管道(100)的焊接处进行焊后热处理，所述焊后热处理的温度为760～790℃，所述焊后热处理的保温时间为6～8h。
2.根据权利要求1所述的锅炉管道对接焊接工艺，其特征在于，采用与所述锅炉管道(100)同质的焊材在所述焊接坡口(110)处进行焊接，包括：
采用与所述锅炉管道(100)同质的焊丝通过手工氩弧焊在所述焊接坡口(110)处进行打底焊接，所述焊丝的直径为2.4mm；
在所述打底焊接之后，采用与所述锅炉管道(100)同质的焊条通过手工电弧焊在所述焊接坡口(110)处进行焊接，所述焊条的直径为2.6～3.2mm。
3.根据权利要求2所述的锅炉管道对接焊接工艺，其特征在于，采用与所述锅炉管道(100)同质的焊丝通过手工氩弧焊在所述焊接坡口(110)处进行打底焊接以及采用与所述锅炉管道(100)同质的焊条通过手工电弧焊在所述焊接坡口(110)处进行焊接，均包括：
采用多层、多道焊接工艺在所述焊接坡口(110)处进行焊接。
4.根据权利要求3所述的锅炉管道对接焊接工艺，其特征在于，采用多层、多道焊接工艺在所述焊接坡口(110)处进行焊接，包括：
在相邻的两道焊接之间进行焊渣清理操作，所述焊渣清理操作为采用砂轮打磨的方式清理焊渣；
在进行下一道焊接之前均对所述焊接处进行所述焊前预热处理，以使焊接处的温度为240～260℃。
5.根据权利要求4所述的锅炉管道对接焊接工艺，其特征在于，采用与所述锅炉管道(100)同质的焊丝通过手工氩弧焊在所述焊接坡口(110)处进行打底焊接，包括：
采用手工氩弧焊进行所述打底焊接，热输入≤13KJ/cm，单层焊接厚度≤2.4mm，单道焊缝的宽度为4～9mm。
6.根据权利要求4所述的锅炉管道对接焊接工艺，其特征在于，在所述打底焊接之后，采用与所述锅炉管道(100)同质的焊条通过手工电弧焊在所述焊接坡口(110)处进行焊接，包括：
采用手工电弧焊进行焊接，热输入≤18KJ/cm，单层焊接厚度≤3mm，单道焊缝的宽度为8～11mm。
7.根据权利要求1所述的锅炉管道对接焊接工艺，其特征在于，还包括对所述锅炉管道(100)进行充氩保护处理，其中：
采用与所述锅炉管道(100)同质的焊材在所述焊接坡口(110)处进行焊接之前充氩流量为10L～20L/min，采用与所述锅炉管道(100)同质的焊材在所述焊接坡口(110)处进行焊接的过程中，充氩流量为8L～10L/min，氩气的纯度＞99.99％。
8.根据权利要求1所述的锅炉管道对接焊接工艺，其特征在于，在经过所述回火处理的两根锅炉管道(100)的对接端设置焊接坡口(110)之后，还包括：对所述焊接坡口(110)处进行打磨清理。
9.根据权利要求1所述的锅炉管道对接焊接工艺，其特征在于，在采用与所述锅炉管道(100)同质的焊材在所述焊接坡口(110)处进行焊接与所述焊后热处理之间，还包括：采用150℃/h的降温速率冷却至100～200℃，保温1h；
所述焊前预热处理和所述焊后热处理均采用热电偶进行温度的检测和控制。
10.根据权利要求9所述的锅炉管道对接焊接工艺，其特征在于，对焊接后的两根所述锅炉管道(100)的焊接处进行焊后热处理，包括：
采用150℃/h的降温速率空冷至100～200℃，且保温1h之后，采用感应加热的方式以80℃/h的升温速率升温至760～790℃。
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