焊接工艺(日本)

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。

T91管子焊口焊接工艺T91管子焊口焊接工艺要求很严格，管壁厚度小于6mm时采用全氩弧焊接，焊丝用日本神刚公司的TGS-9cb，如果用电焊盖面的话，焊条就用CM-9cb。

焊接前用可溶纸塞住管口两侧，离管口300mm左右，用可燃纸胶带将焊口封住，然后用气针向管内充氩。

预热至200~250℃，焊接完后需热处理，温度为750~775℃，用加热片处理。

由于T91合金元素含量很高，导致该材料可焊性很差:(1） T91含有Cr、Mo、V、Cb等强碳化物元素，焊接时焊缝从高温冷却时易产生淬硬性的马氏体组织，焊缝有很大冷、热裂倾向；(2） T91含有很多的合金元素，其熔融金属的流动性差，焊接时还产生较多的熔渣；(3）由于马氏体钢导热性差，焊接应力不能得到充分释放，焊后焊缝的残余应力很大．因此，T91钢焊接时，如焊接工艺选择不当，焊工操作不当，很容易产生焊接冷、热裂纹、夹渣等缺陷．为了得到优质的焊接接头，有必要从焊接工艺及参数、焊工操作技术等方面进行严格控制．焊接坡口采用V型坡口，尺寸见图1．焊前坡口及周围20 mm范围内清除水、油、锈等污物，并露出金属光泽，以严格控制扩散氢的含量．3.4 充氩保护为防止T91焊接时焊缝根部的氧化，TIG打底及盖面焊时管子内部都采用充氩保护．氩气纯度为99.99%，充氩保护流量控制在7～12 L/min范围内．3.5 预热温度和层间温度的控制T91钢材的淬硬性大大高于常用的铬钼钢，因此，该钢材焊接时，一方面必须严格控制扩散氢的含量，另一方面，需减缓焊接时焊缝的冷却速度，而焊前预热是控制扩散氢含量及减缓焊接时焊缝的冷却速度的最有效的措施，对T91小口径钢管焊接，焊前预热控制在150 ℃以上．为了充分保证下一道焊接前，上一道焊缝已转变为马氏体组织，以利下一道焊接时，能对上一道焊缝进行部分回火，达到改善马氏体组织的焊缝的性能，因此，我们严格限制层间温度在260 ℃以下．我们采用接触式测温计测量预热温度和层间温度，以达到严格控制温度的目的．托克托电厂一期工程 1号机组末级过热器管排 ,采用了SA2 13-T91钢制造。

日本METI焊接工程师培训和考试17年由于项目需要，公司委派到日本考取“METI CODE溶接管理责任者资格评定书”，相当于焊接工程师。

去之前听说前面去的几批人全部没通过考试，心里很是惴惴。

所幸最终经过培训还是顺利通过了考试。

这里简单介绍一下培训和考试过程，为后面去取证的战友提供些信息帮助。

METI是Ministry of Economic, Trade & Industry经济、贸易和工业部的简称，METICode包括了一系列的标准，如Technical Standard for Thermal Power Plant and Technical Standard for Wedling (METI ordiance NO.51)及相应的名词解释。

国内用得比较少，也没找到有英文版。

培训是在JFE，日本钢铁，横滨市鹤见区。

虽然培训地点是这里，但培训和发证机构是JPES(JAPNA POWER ENGINEERING SERVICE CO., LTD)。

培训和考试一共2天时间，第一天培训，第二天上午培训和答疑，下午考试。

培训由JPES技术部长进行，年纪应该60岁开外了，证书也是由他签发。

另外他们请了一位工程顾问公司的协助他，年纪也很大了。

授课先用日语讲一遍，再由顾问用英语讲一遍。

培训内容分三个部分，主要有火力发电法规、标准，焊接技术标准和METI必要的参考书籍和工程样例。

METI标准的焊接工艺评定和焊工考试与其他标准有很多不同的地方，比如PQR不可合并也不可拆分，壁厚覆盖范围的不同等，这些都会讲到。

在网上能找到一篇杭锅同行写的METI焊评和焊工介绍，需要的可以参考一下里面的细节。

另外还有无损检测的内容，主要是RT的要求，需要了解JIS Z 3104，这个找到了英文版。

晚上JFE请授课老师和我们一起吃饭，还是很热情的。

第二天上午接着培训，之后答疑。

这天了解到还有一个证书是“METI CODE溶接自主检查员资格评定书”，相当于焊接检验员。

低热输入焊接工艺为了减少热变形，实现超薄板、镀锌板、轻质材料的焊接，国内外许多企业和研究单位都进行了低热输入焊接工艺的研究。

目前国外有代表性的方法有CMT、Coldarc、CP、AC-CBT等。

1、奥地利Fronius的CMT技术CMT是针对异种材料、超薄板和镀层金属焊接开发的一种精确控制热输入的新型焊接工艺。

Fronius公司1997年成功开发出钢与铝焊接和无飞溅引弧技术，在此基础上，于2002年开发出CMT技术。

2005年，CMT技术开始在汽车等工业领域中得到应用。

2007年福特汽车公司把亨利.福特技术奖颁发给从事CMT应用开发的工程技术人员，以表彰冷弧焊技术在汽车加工中的卓越贡献。

CMT工艺的特点是熔滴过渡冷热循环交替，通过协调送丝控制及实时监控实现了焊接过程中“冷”和“热”的交替，从而实现了自动化MIG/MAG无飞溅焊接以及钎焊0.3mm 超薄板。

2、德国EWM的coldarc技术在2005年的德国埃森焊接与切割展览会上，德国EWM公司推出了一种新型的EWM-coldArc(冷弧焊) 技术。

该技术连获“焊接业最佳产品奖”、“ABICOR 创新奖”、“MM-Award 2006”以及“Rheinland-Pfalz年度创新奖”等四项大奖。

该技术与CMT技术类似，但控弧较好，燃弧开始电流快速下降以减少再引燃电弧时的能量输出，燃弧中期再通过脉冲电流的方式使焊丝端头产生熔滴，到燃弧后期时再将电流降低。

因而经济上优于CMT技术。

3、德国Cloos的CP冷焊技术根据采用不同极性接法时焊接过程对母材和焊丝的加热作用差别巨大的原理，德国Cloos公司于2002年提出了CP冷焊技术，并成功开发出世界第一台变极性MIG/MAG焊机GLC353QUINTO CP。

CP冷焊工艺作为一种熔化极气体保护焊，主要用于0.2-2mm的薄板，可以手工焊和自动焊，能实现短弧CP和脉冲CP冷焊工艺。

4、日本OTC的AC-CBT法为适应低热输入和低飞溅的CO2/MAG焊接要求，日本的大阪变压器公司（OTC）推出交流AC-CBT法。

鱼鳞纹焊接手法鱼鳞纹焊接手法是一种利用焊接焊缝形状和组织结构来增强BAW （平行肋片式焊缝）手法使用的焊接工艺，并根据实际的可行性进行改进的一种焊接工艺。

它是由日本组织创造并开发的，并于2002年由日本组织Patents Office正式登记注册，实现了鱼鳞纹焊接手法的正式商业化。

鱼鳞纹焊接手法的主要原理是通过在焊缝表面形成鱼鳞状的小凹槽，使焊缝处的残余应力能够全面地释放，从而使焊缝处的残余应力和热影响小致，从而大大增强焊缝处的强度和韧性，是一种非常有效的焊接工艺。

为了使鱼鳞纹焊接手法能够更好的发挥其强度和韧性的功能，采用了高技术的原理：在两个基材的焊缝表面处要通过高温焊枪高速旋转，从而使焊缝表面形成一层柔软变形，不管是基材厚度，表面处理，焊缝形状，还是焊接速度都要充分考虑，以达到最优的焊接状态。

鱼鳞纹焊接手法不仅在一般材料的焊接上有良好的效果，而且在耐高温热处理抗拉强度和高塑性材料的焊接上也有很好的表现，这样就可以解决一般焊接技术无法很好的处理的问题。

此外，鱼鳞纹焊接手法可以有效的减少焊缝的热影响，避免热膨胀，使焊缝处的残余应力能够得到及时的释放，从而减少焊缝处的变形量，从而提高焊接效果。

最后，由于鱼鳞纹焊接手法的应用，可以提高焊接的性能，改善焊接工艺的稳定性。

加之在操作过程中，可以有效的减少焊接烧伤，提高焊接效果，减少加工时间，提高工作效率。

因此，这种焊接技术受到了越来越多的关注和喜爱。

总之，鱼鳞纹焊接手法具有很高的实用性，它不仅可以提高焊接材料的强度和韧性性能，而且可以有效改善焊缝的热影响，减少焊缝的变形量，从而有效提高质量，为实现质量再营销提供了一条有效的途径。

鱼鳞纹焊接手法的出现，一定程度上为焊接行业注入了新的活力，使其发展变得更加迅速，更具有竞争力。

Cr12MoV 焊接工艺：1、焊条使热母材，大面积堆焊时母材需要预热300-400℃，焊接时注意控制层间温度，中途停止焊接需要进行保温处理。

4、尽可能使用较低电流焊接，采用短弧焊接，以降低母材的稀释率，每道焊道长不超过50mm，焊条的摆动幅度不超过焊条直径的1.5倍。

5、焊后敲击，释放焊接应力。

焊后母材缓冷或进行后热处理。

用前需200-350℃烘干30-60分钟。

2、焊接前，清除母材表面的油污、裂纹以及气孔、夹渣等焊接缺陷。

3、Cr12MoV小面积修补无需预焊接材料选择：LKE-7，价格250-300（台湾焊材）日本小池酸素的GRIDUR61，价格600-700（日本焊材）德国CARBO-6W，价格500-600（德国焊材）。

焊接Cr12MoV 的焊材没有超过1000的焊材。

备注：日本和德国的焊材小面积可以在常温下直接焊接。

Cr12MoV 的焊丝可以选择德国的CARBO SM-11，日本的THS-G 或者价格便宜点的MRA-SKD11品名：CARBOWELD-6W规格：∮2.5*350mm∮3.2*350mm∮4.0*350mm产地：德国品牌：CARBOWELD （卡博）用途：SKD11/Cr12MoV刃口的修补焊条（SKD11、Cr12MoV、Cr12、D2）成分：C 、Mn 、Si 、Cr、Mo、W 及特殊元素焊接工艺：焊条使用前250-300度烘干30-60分钟。

小电流焊接，焊后敲击消除焊接应力，一般不用预热，大面积堆焊时需要300-400度预热，焊接时控制层间温度在300度左右。

焊后缓冷。

每道焊道长不超过50MM。

硬度:HRC55-60焊接电流：∮2.6/ 60-80 A∮3.2/ 80-120 A∮4.0/ 110-140 A。

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。