321、347型铬镍奥氏体钢炉管焊接补充技术

焊管WELDED PIPE AND TUBE第44卷第1期2021 年 1 月Vol.44 No.1Jan. 2021347H 奥氏体不锈钢管焊接工艺评定冯玉兰1，2,吴志生1,李亚杰1，2,李 岩王瑞森2（1.太原科技大学，太原030024； 2.中钢不锈钢管业科技山西有限公司，山西晋中030600）摘要：针对347H 不锈钢管材在焊接后出现开裂的现象，以347H 奥氏体不锈钢为研究对象，采用等离子弧焊（PAW ） +钨极惰性气体保护焊（TIG ）实现了厚度为15 mm 的347H 奥氏体不锈钢的良好焊接，焊接工艺采用双面焊双面成型工艺，焊接中心气（PAW 离子气和TIG 枪内保护气）及内外焊缝保护气均为纯度逸99.99%的氩气，100%RT 实时成像检测结果显示焊缝结合良好。

并对焊缝进行 了焊后热处理，加热到1100益后保温15 min o 最后，根据ASME 《锅炉及压力容器规范》第御卷要求对焊缝显微组织及综合性能进行了分析，其理化性能满足要求，生产工艺合理。

关键词：347H 不锈钢；焊接工艺评定；微观组织；力学性能中图分类号： TG141.4文献标识码： B DOI : 10.19291/ki.1001-3938.2021.01.003Welding Procedure Qualification for 347H Austenitic Stainless Steel Welded PipeFENG Yulan 1'2, WU Zhisheng 1, LI Yajie 1,2, LI Yan 1'2, WANG Ruisen 2(1. Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024, China;2. Sinosteel Stainless Steel Pipe Technology Co., Ltd., Jinzhong 030600, Shanxi, China )Abstract: In view of the cracking phenomenon of 347H stainless steel pipe after welding, 347H austenitic stainless steel wastaken as the research object, and the good welding of 15 mm thick 347H austenitic stainless steel was realized by plasma arcwelding (PAW) + tungsten inert gas welding (TIG). The welding process adopts double -sided welding and double -sided formingprocess. The welding center gas (paw ion gas and TIG gun shielding gas) and the internal and external weld shielding gas areargon with purity 逸 99.99%. The 100% RT real -time imaging detection results show that the weld joint is good. After heattreatment, the weld was heated to 1 100 益 for 15 min. Finally, according to the requirements of ASME Boiler and PressureVessel Code section IX, the weld microstructure analysis and comprehensive performance test were carried out. The resultsshow that the physical and chemical properties meet the requirements and the production process is reasonable.Key words: 347H stainless steel; welding procedure qualification; microstructure; mechanical properties0前言347H 属于奥氏体不锈钢，与347不锈钢相比， 碳含量较高， 具有良好的高温力学性能。

【组织教学】1、点名检查学生出勤情况；2、强调课堂纪律。

【作业点评】1、上次作业质量情况；2、对出现问题较多的进行课堂纠正。

【复习提问】1、什么是焊接? 有哪些种类?2、不锈钢分为几种？【相关工艺】铬镍奥氏体不锈钢的焊接工艺(1)手工电弧焊1)焊前准备根据钢板厚度及接头形式，用机械加工、等离子弧切割或碳弧气刨等方法下料和加工坡口。

对接接头板厚超过3㎜须开坡口。

为了避免焊接时碳和杂质混入焊缝，焊前应将焊缝两侧20～30㎜范围用丙酮、汽油、乙醇等擦净，并涂白垩粉，以避免表面被飞溅金属损伤。

2)焊条的选用奥氏体不锈钢焊条有酸性焊条钛钙型药皮和碱性焊条低氢型药皮两大类。

低氢型不锈钢焊条的抗热裂性较好，但成形不如钛钙型焊条，抗腐蚀性也较差。

钛钙型不锈钢焊条具有良好的工艺性能，生产中用得较多。

焊接时，应根据不锈钢的使用条件选用不同型号的焊条。

3)焊接工艺由于奥氏体不锈钢的电阻较大，焊接时产生的电阻热也大，所以同样直径的焊条焊接电流值应比低碳钢焊条降低20％左右，否则，焊接时药皮将迅速发红失去保护而无法焊接。

焊接过程中，焊条最好不作横向摆动。

采用小电流、快焊速。

一次焊成的焊缝不宜过宽，最好不超过焊条直径的3倍。

多层焊时，每焊完一层要彻底清除熔渣，并控制层间温度，待前层焊缝冷却后(<60℃)再焊接下一层。

焊接开始时，不要在焊件上随便引弧，以免损伤焊件表面，影响耐腐蚀性。

焊后可采取强制冷却措施，加速接头冷却。

(2)氩弧焊氩弧焊目前普遍用于不锈钢的焊接，它与手工电弧焊比较有下列优点：氩气保护效果好；氩弧的温度高，热量集中，且有氩气流的冷却作用，焊缝的热影响区小；焊缝的强度高，耐腐蚀性好，焊件的变形小，因此焊缝的质量比手工电弧焊高。

此外氩弧焊在焊接时无熔渣，不需清渣，焊后无夹渣的缺陷，氩弧焊的生产率高，易于自动化，并能用于焊接0.5㎜的薄钢板。

目前在氩弧焊中应用较广的是手工钨极氩弧焊，常用于焊接0.5～3 mm的不锈钢薄板和薄壁管。

奥氏体不锈钢的焊接工艺及方法（1）手弧焊1）焊前准备当板厚>3mm时要开坡口，坡口两侧20~30mm内用丙酮擦净清理，并涂石灰粉，防止飞溅损伤金属表面。

2)点固焊点固焊焊条与焊接焊条型号相同，直径要稍细些。

点固高度不超过工件厚度的2/3，长度不超过30mm。

4)焊接工艺(A）采用小规范可防止晶间腐蚀、热裂纹及变形的产生。

焊接电流比低碳钢低20%；（B）为保证电弧稳定燃烧，可采用直流反接法；（C）短弧焊，收弧要慢，填满弧坑；(D)与腐蚀介质接触的面最后焊接；（E）多层焊时要控制层间温度；（F)焊后可采取强制冷却；(G)不要在坡口以外的地方起弧，地线要接好；(H）焊后变形只能用冷加工矫正。

（2)氩弧焊奥氏体不锈钢采用氩弧焊时，由于保护作用好，合金元素不易烧损，过渡系数比较高。

所得焊缝成形好，没有渣壳，表面光洁，因此，焊成的接头具有较高的耐热性和良好的力学性能。

1)钨极氩弧焊适宜于厚度不超过8mm的板结构，特别适宜于厚度在3mm以下的薄板，直径在60mm以下的管子以及厚件的打底焊。

钨极氩弧焊电弧的热功率低，所以焊接速度较慢，冷却速度慢。

因此，焊缝及热影响区，在危险温度区间停留的时间长，所以钨极氩弧焊焊接接头的抗腐蚀性能往往比正常的手弧焊接头差。

2）熔化极混合气体脉冲氩弧焊如Ar和0.5%～1%的O2或Ar和1%～5%的CO2，外加脉冲电流，即采用混合气体的熔化极脉冲氩弧焊，这时焊接过程稳定，熔滴呈喷射过渡，焊丝熔化速度增快，电弧热量集中，特别是采用自动焊时，质量更好。

（3）等离子弧焊已成功地应用于奥氏体不锈钢的焊接。

电弧热量集中，可采用比钨极氩弧焊高得多的焊接速度，从而可提高焊接生产率。

(4）埋弧自动焊埋弧焊由于熔池体积大，冷却速度较小，容易引起合金元素及杂质的偏析。

因此，焊接奥氏体不锈钢时，为防止裂纹的产生，而在焊缝中加入的铁素体量就要多一些，这样就容易引起焊缝脆化，因此限制了埋弧焊的应用。

（5）奥氏体不锈钢的焊后处理为增加奥氏体不锈钢的耐腐蚀性，焊后应进行表面处理，处理的方法有抛光和钝化。

【组织教学】1、点名检查学生出勤情况；2、强调课堂纪律。

【作业点评】1、上次作业质量情况；2、对出现问题较多的进行课堂纠正。

【复习提问】1、什么是焊接? 有哪些种类?2、不锈钢分为几种？【相关工艺】铬镍奥氏体不锈钢的焊接工艺(1)手工电弧焊1)焊前准备根据钢板厚度及接头形式，用机械加工、等离子弧切割或碳弧气刨等方法下料和加工坡口。

对接接头板厚超过3㎜须开坡口。

为了避免焊接时碳和杂质混入焊缝，焊前应将焊缝两侧20～30㎜范围用丙酮、汽油、乙醇等擦净，并涂白垩粉，以避免表面被飞溅金属损伤。

2)焊条的选用奥氏体不锈钢焊条有酸性焊条钛钙型药皮和碱性焊条低氢型药皮两大类。

低氢型不锈钢焊条的抗热裂性较好，但成形不如钛钙型焊条，抗腐蚀性也较差。

钛钙型不锈钢焊条具有良好的工艺性能，生产中用得较多。

焊接时，应根据不锈钢的使用条件选用不同型号的焊条。

3)焊接工艺由于奥氏体不锈钢的电阻较大，焊接时产生的电阻热也大，所以同样直径的焊条焊接电流值应比低碳钢焊条降低20％左右，否则，焊接时药皮将迅速发红失去保护而无法焊接。

焊接过程中，焊条最好不作横向摆动。

采用小电流、快焊速。

一次焊成的焊缝不宜过宽，最好不超过焊条直径的3倍。

多层焊时，每焊完一层要彻底清除熔渣，并控制层间温度，待前层焊缝冷却后(<60℃)再焊接下一层。

焊接开始时，不要在焊件上随便引弧，以免损伤焊件表面，影响耐腐蚀性。

焊后可采取强制冷却措施，加速接头冷却。

(2)氩弧焊氩弧焊目前普遍用于不锈钢的焊接，它与手工电弧焊比较有下列优点：氩气保护效果好；氩弧的温度高，热量集中，且有氩气流的冷却作用，焊缝的热影响区小；焊缝的强度高，耐腐蚀性好，焊件的变形小，因此焊缝的质量比手工电弧焊高。

此外氩弧焊在焊接时无熔渣，不需清渣，焊后无夹渣的缺陷，氩弧焊的生产率高，易于自动化，并能用于焊接0.5㎜的薄钢板。

目前在氩弧焊中应用较广的是手工钨极氩弧焊，常用于焊接0.5～3 mm的不锈钢薄板和薄壁管。

TP347不锈钢炉管的焊接技术摘要：对TP347材质焊接性进行分析，确定了焊接方法，确定了焊接工艺参数及焊后热处理工艺。

指出现场焊接时控制热输出及焊后热处理是控制铁素体含量的关键。

关键词：TP347 铁素体热输出焊后热处理0前言润滑油高压加氢装置两座加氢进料加热炉炉管操作压力较高，材质为TP347（0Cr18Ni11Nb），属奥氏体不锈钢，耐热、耐蚀性能较好，焊接性也较好，但控制焊口铁素体含量难度较大，铁素体含量对焊道耐热、耐蚀性能影响较大。

因此控制铁素体含量是焊接关键。

下面以高压加氢装置炉管焊接为例来介绍TP347钢的焊接工艺。

1.焊接性分析及焊口组对1.1炉管的化学成分炉管的化学成分见表1。

(1)碳C 碳是影响钢材强度的重要元素,较高的碳含量能提高钢的强度和耐磨性，但钢的耐腐蚀和焊接性能下降,而且与碳化物形成元素（如Mo）结合，在晶界上形成粗大的碳化物。

(2)铌Nb 铌在高温条件下也不被完全氧化,高温条件下可以与硫、氮、碳直接化合，不与无机酸或碱作用，可以有效提高焊接接头的耐腐蚀性能和抗氧化性。

(3)铬Cr 铬可以提高钢的脆性转变温度，随着铬含量的增加，钢的脆性转变温度也进一步提高，冲击值随铬含量增加而下降。

由于不平衡的加热和冷却,晶界可能产生偏析产物,从而增加热裂纹倾向。

(4)锰Mn 锰有脱硫作用，能置换FeS为MnS，同时也能改善硫化物的分布形态，使薄膜状FeS改变球体分布，从而提高焊缝的抗裂性。

(5)硅Si 硅能溶于铁素体,对钢有一定的强化作用。

(6)硫和磷S、P 硫使钢产生热脆,磷使钢产生冷脆。

1.2 坡口制备及组对炉管坡口采用坡口机加工，坡口型式为YV型坡口，组对间隙为2±1mm（。

2. 焊接工艺2.1焊接方法焊接方法是焊好炉管的关键，为了防止管道在焊接时存在焊接热裂纹、δ相脆变，铁素体含量高等问题。

焊接时采用以下措施：选用钨极氩弧焊打底，背面充氩保护，手工电弧焊填充及盖面焊。

奥氏体不锈钢的焊接总结奥氏体不锈钢是一种重要的金属材料，具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能，被广泛应用于工业制造中。

而焊接是连接金属材料的重要方式之一，也是生产过程中必不可少的环节。

在焊接奥氏体不锈钢时，需要考虑到合适的焊接方法、焊接工艺参数、焊接后的热处理等因素。

本文将从这些方面对奥氏体不锈钢的焊接进行总结。

一、焊接方法奥氏体不锈钢的焊接可以采用多种方法，常见的有手工电弧焊、氩弧焊、激光焊等。

1. 手工电弧焊：手工电弧焊是最常见的焊接方法之一。

其特点是操作简单，设备要求不高，适用于小型焊接作业。

但手工电弧焊的焊接效率较低，焊缝质量难以控制。

2. 氩弧焊：氩弧焊是目前最常用的奥氏体不锈钢焊接方法。

氩气的保护作用可以防止氧气和水分侵入焊缝，提高焊接质量。

氩弧焊还可以根据实际需要选择直流或交流。

3. 激光焊：激光焊是一种高能量密度的焊接方法，可以实现高速、高精度的焊接。

激光焊的热影响区较小，对焊接材料的变形和变质影响较小，适用于高要求的焊接作业。

但激光焊设备价格较高，操作要求较高。

二、焊接工艺参数在焊接奥氏体不锈钢时，需要合理选择和控制焊接工艺参数，以确保焊接质量。

1. 焊接电流：焊接电流直接影响熔深和焊缝质量。

对于不同规格的奥氏体不锈钢，需要根据材料的导电性和热导性选择适当的焊接电流。

2. 焊接电压：焊接电压影响焊缝形状和焊缝宽度。

一般来说，较高的焊接电压可以增加焊缝宽度，但焊接材料的变形和变质也会增加。

3. 焊接速度：焊接速度直接影响焊接效率和焊缝质量。

过高的焊接速度可能导致焊缝质量不稳定，过低的焊接速度则会影响生产效率。

4. 氩气流量：氩气是保护气体，在焊接过程中起到保护焊缝的作用。

合适的氩气流量可以防止氧气和水分污染焊缝。

三、焊接后的热处理在焊接奥氏体不锈钢后，还需要进行相应的热处理，以消除焊接过程中产生的应力和晶间腐蚀敏感性。

1. 固溶处理：奥氏体不锈钢在800-1100℃范围内进行固溶处理，可以解决焊缝和热影响区的晶间腐蚀敏感性。

目次1总则 (1)1.1目的 (1)1.2适用范围 (1)2焊接检验 (1)3焊后热处理 (2)1总则1.1目的为规范321、347型铬镍奥氏体不锈钢炉管的焊接，特制订本标准。

1.2 适用范围本标准适用于石油化工管式炉用321、347型铬镍奥氏体不锈钢的炉管与炉管、炉管与急弯弯管、炉管与法兰的焊接（以下简称321、347型炉管焊接）。

321、347型炉管焊接应符合《石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程》（SH3523）的规定。

本技术条件仅对焊接检验和焊后热处理等方面做出补充规定。

2 焊接检验2.1焊接工艺评定2.1.1焊接工艺评定时，应按GB334.5-2000《不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法》进行晶间腐蚀试验。

2.1.2每批焊条或焊丝应进行熔敷金属化学分析检验。

其主要合金成分应符合321、347型炉管标准的规定。

而碳含量应不小于0.04%。

2.1.3每批焊条或焊丝应测量焊缝金属的铁素体含量，测量应在热处理之前进行，FN值应保持在4~8。

2.2产品焊缝2.2.1底层焊道应进行渗透检验，执行标准为《压力容器无损检测》（JB4730-94）。

缺陷显示累计长度合格等级为Ⅰ级。

2.2.2 每个焊工施焊初期的前三个焊口的底层焊道应进行100%射线检验，发现未焊透或焊瘤等缺陷时，应在返修后方可进行下一焊道的焊接。

如果三个焊口底层焊道射线检验发现一处未焊透而需返修者，该焊工应增加三个焊口的底层焊道射线检验，如增加的射线检验仍有不合格，则应停止该焊工的焊接资格。

2.2.3对接焊缝应100%射线检验，执行标准为《压力容器无损检测》（JB4730-94）。

缺陷显示累计合格等级为Ⅱ级且不允许有未焊透。

2.2.4焊缝热处理之后应100%渗透检验，执行标准为《压力容器无损检测》（JB4730-94）。

缺陷显示累计长度合格等级为Ⅰ级。

2.2.5 在加热炉炉内焊接的固定口，除进行上述检验之外，还应在热处之前再各进行一次100%射线检验，执行标准及合格等级与2.3条相同。

奥氏体不锈钢的焊接总结奥氏体不锈钢是一种具有高强度、耐腐蚀性好、耐热性强、可加工性能好等优点的重要金属材料。

在工业生产和生活中有着广泛的应用，其加工和使用也需要注意一些问题。

其中焊接是奥氏体不锈钢加工的重要环节。

本文将对奥氏体不锈钢焊接的一些总结进行介绍。

一、奥氏体不锈钢的焊接方法奥氏体不锈钢的焊接方法主要包括手工电弧焊、气体保护焊、等离子焊、电子束焊等多种方法。

其中较常用的是手工电弧焊和气体保护焊。

手工电弧焊以其简单、易上手的特点被广泛应用。

气体保护焊则可分为TIG焊和MIG焊两种，TIG焊使用惰性气体保护，其焊缝质量高，但生产效率相对较低；MIG焊使用惰性气体和活性气体保护，其生产效率较高，但焊接缝质量相对较低。

针对不同的焊接要求，可以选用不同的焊接方法进行。

二、奥氏体不锈钢焊接过程中需要注意的问题1、预热温度的选择：奥氏体不锈钢的焊接需要进行预热，其目的是通过预热来减少焊接时的热应力和裂纹。

预热温度一般选择在200-300℃之间，具体预热温度需根据奥氏体不锈钢的材质和焊接方法确定。

2、焊接电流和电压的选择：奥氏体不锈钢的焊接电流和电压需根据焊接材料的厚度、管壁厚度等因素进行选择，同时需要根据实际焊接情况进行调整。

3、焊接速度的控制：焊接速度过慢会导致热输入过多，从而影响焊缝的强度和质量；焊接速度过快则会导致焊缝破裂、夹杂物等缺陷，因此需要根据实际情况进行控制。

4、焊接环境的准备：奥氏体不锈钢焊接需在清洁环境中进行，否则会影响焊缝质量。

在焊接前需进行清洗和脱脂等处理。

三、常见的奥氏体不锈钢焊接缺陷及其原因1、热裂纹：奥氏体不锈钢焊接时，存在热应力，当焊接温度过高、预热量不足或冷却速度太快时，会导致热裂纹的产生。

此时需增加预热量、降低焊接温度或采用慢冷却方式来避免热裂纹的产生。

2、焊接夹杂物：由于焊接时未清洁干净或镍等元素含量过高等原因，会导致焊接夹杂物的产生，从而影响焊缝质量，该缺陷可通过选用合适的焊接材料、准备好焊接环境以及加强焊接质量管理等方法进行修复。

克拉玛依石化厂30万吨/年润滑油高压加氢装置A312 TP347炉管焊接技术方案编制：王怀强审核：常传韬批准：毛卫华中石油七公司工程公司第四工程处二000年三月目录1.前言2.工程概况及特点3.原材料的检验与管理4.焊接技术措施5.铁素体含量测定6.稳定化处理7.质量保证措施8.安全技术措施9.施工设备、机具及计量器具计划10.施工手段用料计划1. 前言1.1 编制依据1.1.1 中石化北京设计院设计的克拉玛依石化厂30万吨/年润滑油高压加氢装置F101、F201加热炉施工图。

1.1.2 30万吨/年润滑油高压加氢装置《焊接工程施工技术方案》。

1.1.3 有关企业标准1.2 适用范围本方案仅适用于克拉玛依石化厂30万吨/年润滑油高压加氢装置F101、F201加热炉A312 TP347炉管的焊接施工。

1.3 执行的规范及标准（见表1.3）2. 工程概况及特点2.1 主要实物工程量A312 TP347炉管共三种规格，规格型号及焊道数量分别为：φ168×18 48道；φ152×16 77道；φ114×14 42道。

2.2 工程特点2.2.1 A312 TP347炉管为进口高合金耐热钢，焊材也为国外进口，在我公司属首次焊接，需进行技术攻关。

2.2.2 炉管为高温高压管道（操作温度400℃、操作压力18.5MPa），介质（氢混油）易燃、易爆，对焊接质量要求高，需加强原材料的检验与管理及施工过程的监控。

2.2.3 施工工序较多，工序检验项目多，施工周期长。

施工工序如下：原材料检验焊接区清理、组对、定位焊打底焊底层焊道100%渗透检测填充、盖面外观检查100%射线检测铁素体含量测定稳定化处理100%硬度检查100%渗透检测安装。

3. 原材料的检验与管理3.1 焊件的检验与管理3.1.1 管材、管件应有出厂合格证及质量检验证明书，其检验项目及技术指标应符合相应标准的要求。

无出厂合格证或检验项目及技术指标不全时，要予以复验。