高合金细晶粒钢的焊接

一、简述

高钛细孔隙钢，是指钢材这类钛浓度高，通过明晰孔隙，分离出来云气细小的碳、亚胺，进而获得强度更高、延展性优异的钢。T91/P9是近年来研究、合作开发的高钛细孔隙钢，目前已广泛应用于火力发电机的主蒸汽管线和低温再热蒸汽管线。T91/P91 钢是一种改进的9Cr-1Mo钢，在美国试验金属材料委员会 (ASTW)和美国机械工程师学会(ASMW)标准中，T91代表者燃煤用的小直径约钢筋，P91代表者燃煤用的大直径约钢筋，F91代表者空心。美国、法国、德国、中国 高钛细孔隙钢近似对照见图1。

图1

T91/P9钢是一种较为常用的新式电感耐热钢，这类具备较为高的耐为丛藓科扭口藓和良好的抗氧化剂性能，最高选用环境温度可达650℃。同时，T91/P91钢在低温下还具备较为高的塑性断裂强度及许用形变。二、T91/P91钢的冲压性1、冲压冷裂缝敏感度新式电感耐热钢的冲压冷裂缝敏感度，比现代电感耐热钢冲压冷裂缝敏感度低。在评判标准裂缝敏感度时，不能用碳钚Ceq或裂缝敏感指数Pom来判断 T91/P91钢的冲压裂缝敏感度，因为这些模块是在实验的基础上得到的，有着严格的适用于范围，它们只适用于低钛钢，而不适用于新式电感耐热钢。2、冲压热裂缝敏感度由于新式电感耐热钢的C和S、P等浓度都很低，虽然Nb能提升冲压热裂缝敏感度，但与现代电感耐热钢相比，冲压热裂缝敏感度还是较为低的。3、沟槽合金的延展性焊后的加热速率对沟槽合金压制延展性的影响是明显的，随着加热速率的减少，压制延展性减少。因此，此类钢冲压时，明确要求选用小热输人的冲压模块，并且在满足用户沟槽合金延展性明确要求的前提下，尽可能减少紧接著环境温度和接合处环境温度。4、追诉倾向新式电感耐热钢的追诉是不可避免的，但可以使追诉引起的延展性下降，依然能满足用户选用明确要求。新举措是提升沟槽合金的压制延展性，使追诉后的压制延展性依然能满足用户选用明确要求。然后是用减少沟槽合金的Si浓度，进而达到减少追诉效果。5、沟槽中δ相沟槽中的残留δ相，会大大减少金属材料的压制延展性和塑性断裂强度。为此，除了在冲压时优先选择合理铬钚的冲压金属材料外，还要避免过高的紧接著环境温度和接合处环境温度，优先选择较细的冲压热输人。6、接点的塑性断裂强度与现代耐热钢一样，新式耐热钢冲压接点也存在一个塑性断裂强度减少的区域，导致冲压接点的选用寿命比助焊剂和沟槽短。防止塑性断裂强度的措施有：（1）选用小的冲压热输人，快速冲压，尽可能减少紧接著环境温度和接合处环境温度。

（2）消除助焊剂原来莱氏体微结构上分布的铌，焊前需对助焊剂进行米洛韦区。

（3）利用硼元素对微结构分离出来物的稳定作用，合作开发捷伊高硼低氮的新式电感 耐热钢。三、冲压案例：T91钢筋对接水平固定手工钨极氩弧焊腮红、铜焊耐腐蚀Daye实心焊单面成型1、焊前准备（1）焊件织物：T91 钢筋，其成份见图2。

图2

机械性能见3。

图3

（2）焊件规格尺寸 (外径x管厚)为： 42mm x 4mm。（3）坡口形式V形坡口及沟槽层次见图4。

图4

（4）冲压金属材料冲压金属材料 见图5。

图5

（5）冲压设备：ZX5- 400型弧焊整流器1台，氩气瓶，氩弧焊焊枪。（6）钨极：纯钨型，直径约为2. 5mm。%辅助工具：沟槽万能量规和 铜焊保温筒等。2、焊前的装配定位（1）焊前的打磨将焊件用角磨砂轮打磨并去除坡口表面及其两侧各30mm 范围内的氧化皮、油、污，直至露出合金光泽。

（2）焊件定位按4所示的进行组装，加热定位焊冲压区，当定位焊 冲压区环境温度达到250 ~ 300℃时进行定位焊，定位沟槽长度为15 ~ 20mm，定位的冲压模块见图6。

图6

3、冲压操作

（1）冲压全沟槽时，紧接著环境温度在200 ~ 250℃，接合处环境温度控制在200~300℃ 好。在管子内侧，坡口中心两侧各250 ~ 300mm范围内填充氩气保护，T91 钢筋对接水平固定手工TIG焊腮红、铜焊耐腐蚀Daye实心焊单面成型的冲压参教见图6。（2）冲压过程选用短弧冲压为好，注意控制冲压速率。（3）冲压时，非冲压部位要禁止引弧，沟槽咬边缺陷不超过规定时，可以进 行修磨。（4）冲压过程要严格控制冲压热输人在35kJ/cm之内，接合处环境温度控制在25℃以下。

（5）铜焊焊前要经过380~400°C烘焙1h,随烘随用。（6）管子腮红焊时选用手工钨极氩弧焊，按时钟钟面位置3点→6点→9点， 可分为上、下两个半圆，冲压应由下半圆开始，可以选用内填丝法和外填丝法冲压。Daye层冲压选用铜焊耐腐蚀工艺，可以选用断弧焊法和 连弧焊法。（7）Daye冲压前，应仔细地打磨填充层表面，保持待焊层表面平整，填充层沟槽表面与焊件表面距离1.5~2mm。（8）Daye焊过程中，铜焊作锯齿形摆动，当电弧运行到坡口两侧边缘处时， 应稍作停顿，使焊道与坡口两侧边缘处充分熔合以1~2mm为宜。4.焊后热处理焊后焊件经300 ~ 350℃的消氢处理，保温2h，焊后热处理环境温度为750士 20℃，保温2h。5.冲压质量检验按中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局颁布实施的TSG Z6002一-2010 《特种设备冲压操作人员考核细则》评定:（1）沟槽外形尺寸 沟槽余高差≤2mm，沟槽宽度比坡口每侧增宽0.5~2. 5mm，宽度差≤3mm。（2）沟槽表面缺陷 咬边深度≤0.5mm，沟槽两侧咬边总长度不超过沟槽长的10%。背面凹陷深度：当管壁厚≥5mm时，深度≤20%壁厚，且≤2mm，沟槽表面不得有裂缝、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤和未焊透。（3）沟槽内部质量 沟槽按 JB/T 4730.2- -2005 《承压设备无损检测 第 2部分射线检测》 标准进行检测。