电站锅炉用SA—213T23耐热钢管焊接质量控制技术要点

摘 要：电站锅炉用的SA-213T23钢在焊接后，可不进行焊后热处理，只需采用焊后缓冷即可达到符合安全的组织性能，这样可减少施工工作量。但是，该材质钢管与SA-213T91钢的异种钢焊接对接接头，在锅炉运行一段时间后，易产生裂纹。本文将对这些情况进行深入的分析，探寻其发生的原因。

关键词：SA-213T23耐热钢管；焊接质量；控制要求

0 引言

T23钢管壁厚小于8mm的一般不进行热处理，而大于8mm以上的，还是要进行热处理的。

1 SA-213T23管材焊后热处理工艺

1.1 母材及焊接材料

SA-213T23的母材料是T23钢，其是T22的改进版，碳和Mo含量比T22低一些，W、V、Nb、B等含量有所增加，每种元素的增减都是为了选择性地，改善母材料的性能。同时，加入管材的焊后热处理工艺可以有效地增加T23钢的强度和应力大小。碳是一种柔性原料，其降低正是为了增加T23钢的强度，以及降低T23钢焊接时的温度。W、V、Nb、B的增加是为了改变T23钢的应力，虽然量不大，但是应力提升效果明显。

1.2 焊接工艺方案

T23钢的焊接工艺相比较T22做了相当大的改进，最主要的就是T23采用了最新的手工氩弧焊或热丝TIG焊。在正式进行焊接前，需要做好充足的准备工作。进行T23钢的焊接时，首先需要让焊接管成V形的口，坡口的角度一般在60°左右，焊接管的长度大约50mm，直径大约8mm，并且管子的内壁都必须清理干净。焊接时的温度需要保持在300°左右，焊接管对接口需要保持大约2～3mm的宽度。

在焊接后的热处理中，需要准确地把握热处理的温度，通常热处理的进炉温度在400°左右（安装等现场施工焊接后应立即进行局部热处理），出炉的温度需要保持不变（施工现场焊后热处理在降温过程中要控温，要等到温度降至300℃以下方可不必控制温度——空冷），才能保证热处理的质量。同时在炉中处理的时候，温度的上升速度不能太快，需要小于220°/h，降温速度也需要保持在270°/h以下。热处理的时间根据实际情况会有所不同，在30～120分钟之间，在这个过程中炉中的温度应保持不变。

1.3 使用2CrWV焊丝的接头性能

前文提到T23钢采用手工氩弧焊工艺处理，按照要求，手工氩弧焊需要专门采用2CrWV焊丝，且该种焊丝在热处理的时候需要特别注意一些参数。一般抗拉强度需要保持在570～620Rm/Mpa之间，断裂的位置设置在焊口处，焊丝长度在7.9～8.3mm之间，焊丝的直径在12.6～12.8mm之间，焊丝的极限荷载大约控制在60F/kN左右，面弯需要控制在D=3a/180°左右，背弯和面弯需要保持一样。实际焊接过程中，科学地设定接头的各项性能和参数，可以有效地避免焊接时出现裂纹，确保母材和焊缝都不会出现缺陷，从而有效的增加焊缝的硬度。

1.4 使用UnionIP23焊丝的接头性能

新型焊接工艺中有时会采用UnionIP23焊丝，相比手工氩弧焊，UnionIP23焊丝的抗拉强度要更高，在600～650Rm/Mpa之间，断裂的位置不变，设置在焊口处，焊丝长度会增加，在7.9～8.8mm之间，焊丝的直径会变小，在12.1～12.4mm之间，焊丝的极限荷载也大约控制在60F/kN左右，面弯和背弯保持不变，需要控制在D=3a/180°左右。

2 SA-213T23异种钢焊接工艺

2.1 T23钢的焊接性分析

经过科学计算，SA-213T23异种钢焊接时的CEN大约为1.3%，因此我们认为SA-213T23异种钢焊接具备空淬倾向，相比较SA-213T23管材在焊接时更容易出现裂纹。为了避免裂纹的出现，我们在焊接时就必须采用预热处理，并且预热处理的温度大约在70°～160°之间。此外，T23钢焊接性能保持的关键在于控制焊接区的组织转变进程，在焊接进程中温度需要严格保持在300°左右，并且焊接完成温度降低之后需要立即进行热处理。

2.2 T23异种钢焊接时应注意的问题

T23异种钢焊接时需要注意很多问题。首先，T23异种钢焊接采用的是T91钢，这种钢材具有更强的耐热性能，所以焊丝母材的选取需要用不含W的B类异种钢。

其次焊接的时候根层焊缝需要防止一些金属的氧化。在高温环境中，焊丝中含有的Cr，Mo，V等金属会与氧气发生化学反应，产生相应的金属氧化物，这些金属氧化物会大大地降低焊接的性能。因此在高温焊接的时候需要采取充氩操作，保证焊接过程在无氧环境中进行。

最后，T23异种钢焊接时需要对焊接处的金属进行稀释处理，因为焊接材料对含有Cr，Mo，V等稀有金属量的要求非常苛刻，需要保证在严格的范围内。焊接处由于焊丝和母材的融合，Cr，Mo，V等稀有金属的含量会成倍增加，从而降低材料的性能，所以在焊接之后需要对焊接处的一些稀有金属进行稀释处理，以保证材料的优异性能。

3 总结

电站锅炉用的SA-213T23钢在热处理的过程中，受母材及焊接材料的影响，会采用特殊的焊接工艺方案，一般会使用2CrWV焊丝和UnionIP23焊丝，并且接头性能也有特殊要求。只要参数和性能选择合理，选择UnionIP23焊和手工氩弧焊都可有效地避免焊接出现裂纹，达到良好的效果。

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