導(dǎo)語：電站鍋爐焊接工藝研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:本文介紹了窄間隙焊接工藝在電站鍋爐小口徑管制造中的應(yīng)用，闡述了窄間隙坡口的加工要求、窄間隙熱絲TIG焊的參數(shù)設(shè)定、窄間隙手工氬弧焊的操作要點(diǎn)及窄間隙坡口焊接接頭在力學(xué)性能方面的優(yōu)勢等。

關(guān)鍵詞:窄間隙焊接工藝;小口徑管;鍋爐

1963年7月美國Battelle研究所開發(fā)了窄間隙焊接技術(shù)。經(jīng)過多年發(fā)展，目前窄間隙焊接方法主要有窄間隙熔化極氣體保護(hù)焊、窄間隙鎢極氬弧焊、窄間隙埋弧焊。窄間隙焊接不僅可以大幅度減少坡口截面積、大大減少焊縫金屬的填充量，而且可以在較低的焊接熱輸入下實(shí)現(xiàn)高效焊接，因而被作為一種經(jīng)濟(jì)的、能夠得到優(yōu)良力學(xué)性能的、變形小的優(yōu)質(zhì)焊接接頭的焊接方法。傳統(tǒng)的窄間隙焊接技術(shù)在厚壁工件的焊接中應(yīng)用廣泛，而電站鍋爐中壁厚在16mm以下的小口徑管對接焊口數(shù)量通常有數(shù)萬個(gè)，因而采用窄間隙坡口也具有較高的焊接經(jīng)濟(jì)性。

1應(yīng)用背景

國內(nèi)電站鍋爐受熱面部件的小口徑管接長焊接工藝經(jīng)歷了從摩擦焊、熔化極氣保焊、鎢極氬弧焊+熔化極氣保焊、熱絲TIG焊的焊接工藝方法變化過程，使20G、15CrMoG、12Cr1MoVG、SA－213T91、SA－213TP347H、SA－213TP347HFG、SA－213S30432、SA－213TP310HCbN等全系列電站鍋爐小口徑管的直管接長焊接全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，焊接接頭在高溫下運(yùn)行的可靠性也得到了逐步提高。目前國內(nèi)的哈電、東電、上氣等電站鍋爐制造企業(yè)在小口徑管的接長焊接中均采用熱絲TIG焊。傳統(tǒng)的V型坡口具有加工簡單、設(shè)備造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)管子壁厚在8mm～15mm以上時(shí)，V型坡口的熔敷金屬填充量比窄間隙坡口增加約20%～40%左右，在制造經(jīng)濟(jì)性上處于劣勢。V型坡口與窄間隙U型坡口的截面對比見圖1。

2小口徑管窄間隙焊接工藝應(yīng)用要點(diǎn)

在小口徑管熱絲TIG焊工藝中采用窄間隙坡口替代傳統(tǒng)的V型坡口，可以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、高效的目的。2．1坡口加工要求。小口徑管窄間隙焊接工藝通常采用帶鈍邊的U型坡口。推薦坡口尺寸范圍:鈍邊厚度1．5～2．5mm，鈍邊長度1～1．5mm，R1．5～2．5mm，U型傾角12～20o。坡口確定后，鈍邊的厚度、長度、U型的傾角等必須控制在一個(gè)嚴(yán)格的公差帶內(nèi)，否則易導(dǎo)致未焊透、側(cè)壁未熔合等缺陷。2．2機(jī)械焊與手工焊的通用性。通常，在小口徑管的焊接生產(chǎn)中，為了保證不同焊接方式的靈活變換，希望機(jī)械焊和手工焊采用同種焊接坡口。而窄間隙坡口在手工焊的可達(dá)性、可視性、焊炬擺動(dòng)空間等方面都存在一定難度。2．3焊接接頭性能。對一些塑性差的焊接熔敷金屬，窄間隙坡口形式更容易在ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范第Ⅸ卷、NB/T47014－2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》等標(biāo)準(zhǔn)要求的彎曲試驗(yàn)中獲得合格的結(jié)果。

3焊接工藝試驗(yàn)

為了驗(yàn)證窄間隙焊接工藝接頭的性能，采用熱絲TIG焊及手工鎢極氬弧焊進(jìn)行小口徑管對接試樣的焊接，并按照ASME第Ⅸ卷、NB/T47014進(jìn)行了焊接工藝評定。3．1機(jī)械焊焊接工藝參數(shù)的設(shè)定。窄間隙熱絲TIG焊易產(chǎn)生側(cè)壁未熔合，相比大壁厚的管道、集箱類產(chǎn)品需采用特殊窄間隙焊槍的方式，小口徑管的窄間隙熱絲TIG焊采取加大鎢極伸出長度和保護(hù)氣流量、鎢極微幅擺動(dòng)的方式可以使電弧熱量更充分地作用于坡口側(cè)壁，從而保證熔融的填充金屬與母材充分熔合。根據(jù)坡口寬度設(shè)定合適的擺動(dòng)幅值，避免鎢極與側(cè)壁接觸短路。坡口鈍邊的長度設(shè)計(jì)很關(guān)鍵，太長增加填充量，太短易導(dǎo)致未焊透。需通過實(shí)驗(yàn)確定最佳值，單側(cè)不宜小于R+1mm，達(dá)到焊接經(jīng)濟(jì)性及高質(zhì)量的目的。3．2手工焊操作方式。常規(guī)坡口的手工氬弧焊操作中，焊工通常采用焊炬(鎢極)在坡口內(nèi)左右擺動(dòng)的方式使熔融的填充金屬與母材側(cè)壁充分熔合，但在窄間隙坡口中，焊炬擺動(dòng)空間受限，試驗(yàn)證明，采用不擺動(dòng)、分道焊接技術(shù)可以保證焊接質(zhì)量，從而使窄間隙坡口在制造過程中的通用性得到了保證。3．3焊接接頭力學(xué)性能。窄間隙焊接接頭由于熱輸入量低，通常具有更優(yōu)異的塑、韌性。另外，當(dāng)焊接填充材料的延伸率較低時(shí)，在考核焊接接頭塑性的彎曲試驗(yàn)中，窄間隙坡口也體現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢，甚至直接影響焊接填充材料的可用與否。例如，超超臨界鍋爐高溫受熱面部件中常用的奧氏體鋼SA－213S30432，在直管對接的熱絲TIG焊焊接中，當(dāng)采用某一牌號(hào)的填充絲時(shí)，分別采用V型坡口和窄間隙U型坡口，其對接接頭的彎曲試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了明顯差異，前者的面彎試樣中出現(xiàn)了超標(biāo)的開口缺陷。原因是同樣壁厚的情況下，V型坡口的上表面開口尺寸大，以壁厚10mm的管子為例，V型比窄間隙坡口寬約35%左右，在彎軸直徑相同的面彎試驗(yàn)中，更多的熔敷金屬承受了拉應(yīng)力，塑性不足即導(dǎo)致開裂，而窄間隙焊接接頭中熔敷金屬塑性不足部分由周圍的母材給予了補(bǔ)充。

4結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)，確定了鍋爐受熱面小口徑管采用窄間隙熱絲TIG焊及窄間隙手工氬弧焊的焊接坡口形式及焊接工藝要點(diǎn)，按照ASME第Ⅸ卷、NB/T47014進(jìn)行焊接工藝評定的結(jié)果也完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。窄間隙熱絲TIG焊在電站鍋爐小口徑管焊接中的應(yīng)用可以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、高效的目的。

作者:王 萍 陳肈宇 單位:1.高效清潔燃煤電站鍋爐國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2.哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司