常用耐热钢的焊接工艺

新型奥氏体耐热钢HR3C焊接工艺评定方案编制：批准：新型奥氏体耐热钢HR3C焊接工艺评定方案镇雄电厂600MW超临界机组锅炉的末级过热器、屏式过热器选用部分HR3C，规格为Φ38×6.4、Φ44.5×6.8。

HR3C是日本住友金属命名的牌号，在日本JIS 标准中的材料牌号为SUS310JITB，在ASME标准中的材料牌号为TP310NbN。

HR3C 是SA213-TP310H钢的改良钢种(标准化学成分范围见表1，室温力学性能见表2 )，HR3C钢是在SA213-TP310H钢的基础上添加了0.20~0.60%的Nb、0.15~0.35%的N，在钢时效过程中析出NbCrN氮化物，NbCrN非常细小且特别稳定，即使长时间时效，组织也很稳定，使HR3C的高温性能大大提高，蠕变断裂强度达到181MPa(10万h、600℃)。

同时加入微量的N对抑制σ相的形成、改善韧性有效。

由于HR3C钢的综合性能较TP310系列奥氏体钢中的TP304H、TP321H、TP347H 和TP316H的任何一种更为优良，所以在TP347H、 Super304H、TP347HFG钢不能满足向火侧抗烟气腐蚀和内壁抗蒸汽氧化的工况下，选用HR3C 。

1 HR3C钢的焊接性焊接HR3C钢的主要问题是焊接高温裂纹、应力腐蚀、接头的时效和σ相脆化。

试验证明，采用刚性固定法裂纹试验，在相同条件下，HR3C的裂纹敏感性略高于TP347H 。

2 为解决HR3C钢焊接性方面存在的问题，焊接时，应采取以下措施。

2.1 为防止高温裂纹，焊接时要采用降低焊接热输入、降低层间温度的工艺方法和工艺措施，如对直径不大、管壁不厚的管子采用熔池体积小、焊接热输入低的TIG焊接工艺，采用短道焊、间断焊方法保证较低的层间温度，选用杂质含量低的焊接材料。

2.2 正确选择焊接材料，熔敷金属选择与母材成分相同且杂质含量低的材料或镍基焊材,可防止焊逢产生σ相脆化。

铬钼钢 A335 P22的焊接工艺摘要国内某炼化项目400万吨/年蜡油加氢裂化装置工艺管道铬钼钢材质A335 P22，是ASTM标准的合金钢材质钢号，成分为2.25Cr-1Mo，与国标12Cr2Mo成分最为接近，抗拉强度≥415MPa。

施工采用工厂化预制、现场管段安装的模式，管道焊接需采用氩弧焊、埋弧自动焊、手工电弧焊等焊接方法。

关键词焊接工艺；焊接；预热；后热；焊后热处理；检测前言400万吨/年蜡油加氢裂化装置铬钼钢管道A335 P22材质，管道工程量11080寸径，管径范围从φ21.3～φ711mm，壁厚范围从4.78mm～56mm；管径从DN150至DN2000管线可在管道加工厂利用带锯机、坡口机、镗孔机等机械设备切割下料，采用氩弧焊、埋弧自动焊、手工电弧焊等焊接方法预制焊接管段，形成工序流水化作业；预制管段安装以及其他管径管线在现场基本采用钨极氩弧焊、手工电弧焊焊接方法施工。

为保证管道焊缝内壁成型质量，对于管径≤50mm的焊缝,采用钨极氩弧焊打底，钨极氩弧焊盖面的方式施工。

1施工准备1.1 焊接工艺评定及焊接工艺卡（1）依据NB/T47014-2011标准选用适用的焊接工艺评定。

（2）依据选定的焊接工艺评定，根据焊接位置、坡口形式、焊接方法等制定相应的焊接工艺参数指导现场焊接作业。

（3）所选焊接工艺评定，项目部审核完毕，报监理单位批准后实施。

1.2 焊工准入依据TSG Z6002-2010《特种设备焊接操作人员考核细则》组织焊工入场考试。

参加管道焊接的焊工，持有技术监督部门颁发的压力管道焊工合格证，并且通过业主单位焊工入场考试取得焊工资格证后，方可进行现场管道焊接作业。

1.3 焊材选用焊材选用见下表：2管道焊接2.1 坡口制备（1）管道应按规定的尺寸预制坡口，坡口加工宜采用机械方法；不锈钢管道的管子和管件宜用坡口机或砂轮机进行机械加工，加工时必须采用不锈钢专用的砂轮片；其他类别管道可用氧乙炔气割加工，小于DN100的管材可采用砂轮切割机下料，砂轮切割机使用前应严格矫正，以减少管口倾斜，大于DN100的管材采用等离子或氧气乙炔焰切割下料，切口应平整，切口端面倾斜偏差不应大于管子外径的1%。

ZG28CrNiMo 与 Q355 的焊接工艺验证过程摘要：ZG28CrNiMo是属于耐热钢范畴的材料，在工业生产中它一般用于热处理高温加热炉的炉底板、衬板使用，也可用于采煤机摇臂壳体或加速机壳体，有高的强度、韧度和良好的淬透性和抗过热的稳定性，一般耐高温达1100——1200℃；然而，在焊接过程中工艺参数不当时，焊接连接处可能会存在微裂纹等缺陷，在运行中可能导致裂纹的扩展引起设备故障，不但影响正常生产，严重的可能引起重大安全事故。

本文就通过有关试验，对其焊接工艺进行探讨，最终得出了ZG28CrNiMo与Q355异种钢材的焊接工艺参数。

关键词：ZG28CrNiMo；耐热钢；Q355；焊接工艺；我单位计划承接采煤机摇臂壳体及半直驱减速机水道盖板焊接任务。

摇臂及加速机壳体材料为ZG28CRNiMo，水道盖板材料为Q355，焊接完成后进行0.4MPa 水压试验。

通过有关试验，对其焊接工艺进行探讨，最终得出了ZG28CrNiMo与Q355的焊接工艺参数。

1.ZG28CrNiMo的焊接性分析ZG28CrNiMo化学成分及力学性能如下：C:0.24-0.32 Si：2.5-0.55 Mn：0.80-1.10 Cr:0.70-0.90 Mo0.25-0.40% 屈服点：≥685 抗拉强度：≥850-950 伸长率：≥12 断面收缩：≥20根据化学元素可以得出该钢材在焊接时极易出现热裂纹及收缩裂纹。

由于材料中有铬（Cr）镍（Ni）锰（Mo）等元素，焊接时要使用不锈钢焊条，一般的碳钢焊条焊接效果差。

2.焊接方法及焊接材料根据ZG28CrNiMo铸钢的焊接性，焊接方法采用焊条电弧焊进行焊接，焊接材料选用A102焊条。

3. 工艺评定试验3.1焊前准备依据NB/T47018-2011《承压设备类焊接工艺评定》的要求，准备评定用试板材料为ZG28CrNiMo及Q355B，尺寸为400mm×125mm×20mm，试样每种材质各一件。

1、碳钢的焊接按照含碳量碳钢分为：低碳钢（C≤0.3%）、中碳钢（C=0.3%-0.6%）和高碳钢（C＞0.6%）三类，不同的碳钢具有不同的焊接特点。

（1）低碳钢的焊接①低碳钢的焊接特点低碳钢中的C、Mn、Si等元素含量少，通常情况下不会因为焊接产生严重的硬化组织或淬火组织。

低碳钢的焊接性能优良，一般不需要预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织。

焊接完成以后，形成的焊接接头的塑性和冲击韧性较高。

②低碳钢焊接材料的选用a.焊条焊接低碳钢时，大多使用E43XX系列的焊条，因为低碳钢结构通常使用GB700-88的Q235牌号钢材制造，这类钢材的抗拉强度平均值为417.5MPa（42.5kgf／mm2），而E43 X X系列焊条熔敷金属的抗拉强度不小于420MPa（43kgf／mm2），在力学性能上正好与之匹配。

b.埋弧焊焊丝和焊剂低碳钢埋弧焊一般选用实心焊丝H08A或H08E，它们与高锰高硅低氟熔炼焊剂HJ430、HJ431、HJ433或HJ434配合，应用甚广。

焊接时，焊剂中的MnO和SiO2在高温下与铁反应，Mn与Si得以还原，。

熔池冷却时，Mn和Si既成为脱氧剂，使焊缝脱氧，同时又可有足够数量余留下来，成为合金剂，保证焊缝力学性能。

c.气体保护焊焊丝碳钢实心焊丝主要由CO2气体保护，且主要配合50公斤级母材，其型号为ER49-1（牌号MG-49-l，即过去的H08Mn2SiA），强度稍低。

d.电渣焊焊丝和焊剂电渣焊熔池温度比埋弧焊低，焊接过程中焊剂更新量又少，所以焊剂的Si、Mn还原作用也弱。

低碳钢电渣焊时，如果仍按埋弧焊选用H08A、H08E焊丝与高锰高硅低氟焊剂配合，则焊缝得不到足够数量的Si和Mn，特别是母材和焊丝中原有的Mn还会烧损。

另一方面，Mn的过渡量与焊剂碱度有关，碱度愈大，过渡量也愈大。

为此，低碳钢电渣焊时，往往选用中锰高硅中氟熔炼焊剂HJ360与H10Mn2或H10MnSi焊丝配合。

T/P91钢焊接工艺及过程控制(Ll5)摘要：本文通过作者长期对焊接T/P91钢焊接工艺、热处理工艺及其它重要工艺过程控制进行了阐述。

关键词：T/P91钢预热温度多层多道焊层间温度恒温时间断电后热处理升降温速度前言T/P91钢在高温高压下仍然具有较好的耐蚀性，较高的强度，因此广泛应用于中大型火力发电机组主汽、高温过热器、高温再热器连接管等, T/P91钢的焊接工艺也成为火电建设焊接工艺研究的重点.本文从焊接性分析、焊接工艺、焊接热处理等多个角度对T/P91钢的焊接进行了阐述,最终得出了要获得良好的焊接接头需要控制的几个工艺要点.1T/P91焊接性分析T/P91属于马氏体高合金耐热钢，正火状态下为马氏体，回火状态下为贝氏体+铁素体，由于材料中含有少量的Nb,V等合金元素可使组织细化，强度及韧性提高；由于此钢种在正火及焊接状态下极易转变为马氏体，故而焊接性差，易出现裂纹，晶粒不均匀，塑性下降等问题。

采取合理的焊接及热处理工艺，避开马氏体形成及转变区域，获得铁素体+贝氏体组织可防止冷裂纹的产生。

2焊接工艺2.1焊接材料及设备（1）焊接材料选用表1 焊接材料选用表序号材料名称及规格焊丝焊条1 T91（φ42×5）MTS 3(德国蒂森) ￠2.0 /2 P91（φ457×45）MTS 3(德国蒂森) ￠2.0 chromoT91￠3.2化学成份C Si Mn P S Cr Mo Ni Nb N V Cu Al 含量% 0.13 0.24 0.55 0.005 0.004 8.95 0.96 0.66 0.05 0.039 0.193 0.04 0.01化学成份C Si Mn P S Cr MoNiNb N V Cu Al含量% 0.08 0.30 0.65 0.009 0.007 8.59 1.00 0.65 0.05 0.030 0.20 0.03 0.002 （2）焊接及热处理设备焊接设备选用ZX7-400STG焊机，该焊机带高频引弧及自动衰减装置。

奥氏体不锈钢 Super304H(A213-S30432 )焊接工艺关键词：Super304H (A213-S30432) ；焊接；裂纹1 Super304H的化学成分及力学性能1.1 Super304H的化学成分Super 304H 钢是一种改良自高碳18Cr-8Ni（TP304H）类不锈钢而开发出的新型奥氏体耐热钢。

与传统的TP304H 类钢种相比，其主要的合金化措施是在材料中加入了大约3%的铜、0.4 %的铌以及少量的氮元素，同时提高了碳的含量范围；其它的微合金化还包括微量的铝和硼元素的加入。

在高温服役条件下，Super 304H钢的显微组织中会析出非常细小并弥散分布于奥氏体基底中的碳化物、碳-氮化物，如M23C6、Nb(C,N)和NbCrN 等。

1.2 Super304H的力学性能这些弥散分布的析出相的共同作用，使材料的力学性能，特别是高温蠕变性能得到了显著的提高。

大量的性能试验表明该钢的组织和力学性能稳定，而且价格便宜，是超超临界锅炉过热器、再热器的首选材料。

表1 列出了Super 304H钢母材金属的成分范围，表2为该钢种的常温拉伸性能和最高硬度，表3 是在475℃~725℃温度范围内材料的最大许用应力。

表1 Super304H的化学成分(Wt%)表2 Super304H钢管的室温力学性能2 Super304H钢的焊接性能分析2.1 晶间腐蚀倾向晶间腐蚀是奥氏体耐热钢一种极其危险的破坏形式。

在碳质量分数高于0.02%的奥氏体不锈钢中，碳与铬能生成碳化物（Cr23C6）。

这些碳化物高温淬火时呈固溶态溶于奥氏体中，铬呈均匀分布，使合金各部分铬质量分数均在钝化所需值，即12%Cr以上。

如果加热到敏化温度范围(500～850 ℃)内，晶界上就会形成敏化组织即晶界上析出的连续的、网状的碳化物（Cr23C6），铬便从晶粒边界的固溶体中分离出来。

该情况下碳化铬和晶粒呈阴极，贫铬区呈阳极，迅速被侵蚀。

Super304H钢小管径焊口焊接工艺评定及应用摘要：本文介绍了Super304H钢小径管氩弧焊工艺的评定试验，以及Super304H焊接工艺应用于某电厂三期扩建工程2×600MW超超临界机组#5锅炉高温再热器的具体情况。

关键词：Super304H钢；焊接；工艺评定；现场应用一、Super304钢焊接概述Super304H钢是由日本住友金属株式会社和三菱重工在SA-213TP304H的基础上，通过降低Mn含量上限，加入约3％的铜、0．45％的铌和微量的氮，使该钢在服役运行时产生细小弥散、沉淀于奥氏体内的富铜相，并与其互相密合，从而达到高温强度、高温塑性及抗高温氧化的最佳组合。

据日本相关资料介绍，该钢在温度为650℃时的抗氧化性优于目前常用的SA-213TP304H和SA-213TP347H，相同条件下的氧化腐蚀深度仅为SA-213TP304H的一半，为SA-213TP347H的67％，由于Cu、Nb、N 的多元复合强化作用，其许用应力较SA-2l3TP347H高约20％以上。

主要应用于超超临界锅炉的高温再热器、高温过热器。

Super304H的化学成分及力学性能见表1、表2。

表1 Super304H钢和ASTM A213-TP304H钢化学成分比较（mass%）根据DL/T868-2004《焊接工艺评定规程》规定，Super304H钢属于C类Ⅲ级，作为首次应用的钢材，必须对其进行焊接工艺评定；工艺评定主要是对钢材做焊接工艺评定和焊工技能评定。

Super304H钢属于奥氏体不锈钢，合金含量高，严格控制层间温度和内部充氩保护是保证不过烧的必须条件，同时根据《焊接工艺评定规程》，Super304H钢焊前不需要进行预热，焊后也不需要热处理。

Super304H钢的焊接在焊工培训方面国内规范没有具体要求，但作为细晶强韧奥氏体不锈钢，Super304H钢具有对焊接工艺参数敏感的特点，重视焊前模拟练习及工艺参数的施焊监督是确保Super304H钢施焊质量的重要保证。

P9\P11耐热钢炉管焊接摘要: 耐热钢材质炉管普遍应用在石油化工装置中，结合上海石化60万吨/年芳烃联合装置及其配套工程中四合一重整炉的实际施工，从焊接特点、焊接工艺和质量控制等方面阐述了耐热钢炉管P9与P9、P9与P11及P11与P11的焊接。

关键词:P9、P11耐热钢炉管焊接石油化工装置加热炉由于苛刻的操作条件，炉管长期在高温下运行，炉管材质一般选用P9、P11、Cr5Mo等耐热钢，以满足炉管长期安全运行的要求。

以下结合上海石化60万吨/年芳烃联合装置及其配套工程中四合一重整炉的焊接实践，简要阐述耐热钢炉管P9与P9、P9与P11及P11与P11的焊接。

1 四合一重整炉炉管焊接工程简述上海石化60万吨/年芳烃联合装置及其配套工程中四合一重整炉（方箱炉）炉管材质为P9、P11耐热钢。

炉管现场焊接工作量见表1：表1炉管焊接要求2 耐热钢材质的焊接特点耐热钢在高温下具有化学稳定性和足够的强度，并有抗气体腐蚀的能力，根据化学成分和显微组织，P9、P11、Cr5Mo等材质属于珠光体耐热钢。

珠光体耐热钢不含Ni,含Cr不多，还有其他合金元素，如Mo、V、Nb、W 等。

由于钢中碳和合金元素的共同作用，在焊接时极易形成淬硬组织，可焊性差，焊接时易产生冷裂纹，再热裂纹和回火脆性，所以要求焊前预热，焊后回火处理。

为防止产生焊接裂纹，焊接操作时应尽可能的采用多道焊、小电流和窄焊道，不摆动或小幅度摆动电弧。

焊道的宽度以不超过焊条直径的三倍为宜，并严格按要求进行焊前预热和焊后热处理。

耐热钢（特别是P9）的焊接难点在于如何控制打底层的焊接质量。

由于耐热钢合金含量较高，熔池流动性较差导致不宜焊透，且打底层容易在焊接高温下产生氧化而失效。

因此，当采用钨极氩弧焊进行打底焊接时，管内填充氩气或氮气保护，是取得良好的焊接接头的必要条件。

3 焊接方法、设备和焊接材料的选择为确保炉管焊接质量，提高焊接一次合格率，炉管焊接一般采用手工钨极氩弧焊打底焊接、手工电弧焊进行填充和盖面焊接；焊接设备选用ZX5-400可挖硅整流弧焊机可保证焊接参数的稳定性；焊接材料选用见表2：表2焊接材料4 焊接工艺要求4.1一般规定4.1.1焊接环境出现如下情况时，必须采用棚布遮挡，加热等措施，否则禁止施焊。

《金属材料焊接工艺》课程标准一、适用对象本课程标准适用于三年制（高中起点）高职高专焊接技术与自动化专业（不包含五年制高职）。

二、课程性质“金属材料焊接工艺”是本专业学生的专业必修课，是焊接专业的“理论教学”部分。

主要内容包括常用金属材料的焊接性、如何根据金属材料的焊接性选择焊接方法、焊接材料、预热、后热及其他焊接工艺措施等。

通过本课程的学习，学生要掌握编写常用金属材料工艺的能力等，并为后继实践课程的教学打下坚实的基础。

三、参考课时总课时：64学时四、总学分总学分：4学分。

五、课程目标通过《金属材料焊接工艺》的教学，学生应达到下列基本要求：(一)知识目标1、掌握常用金属材料的焊接性特点，熟悉其在焊接过程中易产生的问题及解决问题的方法途径。

2、掌握金属材料焊接性的概念，熟悉常用材料的特点及选用原则。

3、能够根据给定的金属材料正确选择焊接方法、焊接材料并制定合理的焊接工艺。

(二)能力目标1、通过学习达到合理的根据焊接材料选择焊接方法、焊接材料的目的。

2、正确选择焊接工艺参数，以及常用金属材料焊接性试验的方法等。

(三)素质目标通过本课程的学习培养学生实事求是的精神和理论联系实际的工作方法｡六、设计思路《金属材料焊接工艺》课程开发采用以行动为导向以项目为载体,构建任务驱动教学模式以“能力为中心，以理论知识服务于能力培养”为教学目标进行设计，其中每个项目都有自己的培养目标，通过学习后学生能掌握相应的理论知识能力，通过多媒体教室和现场实际操作录像等教学达到培养学生职业素质的目标，项目设计以学生活动为中心进行，根据学生的情况来组织教学，体现因材施教，体现培养学生自主学习、独立工作的能力。

本课程按项目分理论教学和现场实践教学两部分，总课时64学时，其中按项目教学40学时，现场实践教学（包括录像教学）24学时。

七、内容纲要1、学习项目设计思想《金属材料焊接工艺》课程采用以行动为导向、以典型焊接零件为载体、基于工作过程的课程开发方法进行设计，整个学习领域由以下项目组成：1、金属材料的焊接性及其评定和试验方法等。

T9材质炉管焊接工艺摘要：根据施工现场的实际情况，针对中合金耐热钢炉管焊接的难点和质量要求，特采用小电流、短电弧和适当的焊接速度的施工方法。

成功的完成了P9材质炉管的焊接工作。

关键词：合金钢；P9；炉管；焊接0 前言某10万吨/年催化重整装置（搬迁）工程中的F2201(四合一加热炉)炉管因需给介质加热到较高温度，所以特采用ASTM A213 T9材质。

T9材质属于中合金耐热钢，可焊接性较差，易出现裂纹，近似于国外P9，其公称成分为9Cr-1Mo。

在该项施工中，采用氩电联焊的焊接方法，焊前采取预热，焊接过程中保持热输入参数，严格控制层间温度，焊后及时热处理，成功地实现了T9材质炉管的现场焊接，确保了工程进度和焊接质量。

以下简要介绍该焊接工艺，仅供交流参考。

1 T9材质焊接性分析施工中炉管材质为ASTM A213 T9，其规格为φ73.0×7.01。

其化学成分如下，见表1：表1 T9耐热钢化学成分级别成分其他元素C Mn P≤S≤Si Cr Mo Ti V≥T9 ≤0.150.30～0.60 0.025 0.025 0.25～1.00 8.00～10.00 0.90～1.10………比较普通碳钢（比如20#）与T9化学成分，其焊接性问题主要有：（1）焊接时如果冷却速度较大则易形成淬硬组织，焊接接头脆性增大。

在有较大的拘束应力时，常导致裂纹，焊接前需预热。

由于二次硬化元素的影响，在焊后热处理过程中也有再热裂纹倾向，应采取防止再热裂纹的措施。

（2）焊接温度规范对中合金耐热钢焊接的成败起着关键的作用。

为了防止冷裂纹和高硬度区的形成，预热200℃～300℃是必要的。

焊接过程中焊接层间温度控制在230℃以上，以防止裂纹的出现。

焊后应立即对焊件进行720～780℃温度范围内回火处理。

2 焊接工艺2.1焊接方法的选择该项施工中炉管尺寸为φ73.0×7.01，其接头形式为对接接头。

由于淬硬和裂纹倾向较高，要选用低氢的焊接方法防止焊接缺陷的产生，所以焊接方法上选择钨极氩弧焊与手工电弧焊相结合的方法，且采用低氢碱性药皮焊条。