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浅谈 HR3C 的焊接

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0.20-0.60
0.15-0.35
1.50 2.00 0.030 0.030
标准 典型值
表 2 HR3C 钢的常温力学性能
抗拉强度（MPa）
屈服强度（MPa）
≥295
≥655
300
670
延伸率（%） ≥30 30
由于 HR3C 钢中的合金含量在 40%以上，所以 HR3C 钢的电阻大、热传导性差，焊接时铁水粘稠， 给焊接带来了一定的难度，容易产生焊接缺陷。
确定使用德国蒂伯品牌的 Thermanit 617 镍基合
表 3 Thermanit 617 典型化学成分（Wt%）
C
Si
Mn
Cr
Mo
Ni
Co
Ai
Ti
Fe
0.05
0.1
0.1
21.5
9.0
余量
11.0
1.0
0.5
1.0
热处理状态 焊态
表 4 Thermanit 617 常温力学性能
0.2%屈服强度 MPa
汽锅炉的末级过热器和高温再热器在很苛刻的
HR3C 钢的化学成分和常温力学性能见表 1、
工况条件下工作，要求使用的钢材具有很好的高 表 2。
温持久强度、蠕变强度，管外壁抗烟气腐蚀、管
表 1 HR3C 钢的标准化学成分（Wt%）
C
Cr
Ni
No
N
Si
Mn
P
S
0.16 23.00-27.00
17.00-23.00
相微观组织，两者相当，Thermanit 617 焊接接 四种.其中 ERNiCr-3 蠕变断裂强度低于 HR3C，而
头高温短时强度略高于前者。
且美标限制使用温度为 480℃，不能用于工作温
焊接 HR3C 小径钢管的焊接要点如下：
度达 650℃的超超临界末级过热器和高温再热
(1) 选焊接方法
器。ERNiCrMo-3 的蠕变断裂强度相当，但是具有
为了保证焊接接头的质量，选用与之相匹
配的焊接材料和通过焊接工艺评定确定合适的 焊接工艺是至关重要的。日本住友金属熔接株式 会社 YT-HR3C 焊丝是与 HR3C 相匹配的产品。由 于某种原因，国内市场异常紧缺。为了解决电建
This is tri44a3 l version
≤300℃
≤800
≤950
≤500
蒂森焊材册 ASME
－
蒂森 625
焊态-固熔
≤500
≤1000
≤500
蒂森焊材册 ASME
－
蒂森 617
焊态-固熔
≤1000
≤1100
－
蒂森焊材册 ASME
－
ERNiCrFe-1
焊态-固熔
≤820
≤980
－
A5.11-A7.3.1 ASME 2115-3
ERNiCrFe-2
和压力相适应，因此超临界、超超临界锅炉的四
HR3C 钢管是日本国住友金属钢管株式会社
器都开始大量采用新型耐热合金钢、奥氏体不锈 的商品名称，是上个世纪 90 年代研发的新型奥
钢和镍基合金。例如，锅炉主蒸汽大管采用 P91、 氏体耐热钢。它是在 25Cr-20Ni（TP310）的基础
P92、P911 和 P122 等新型耐热钢；高压给水管道 上添加了一定量的铌和氮，使钢的高温持久强
Байду номын сангаас
界、超超临界 600MW、660MW 和 1000MW 机组。超 超临界锅炉的工作温度和压力都有显著提高，要
2 HR3C 钢管及其匹配焊接材料
求用于制造锅炉钢材的工作温度和工作压力也
对前几种材料大家都比较了解，笔者不再赘
必须相应提高，以便与超超临界锅炉的工作温度 叙。现仅就 HR3C 钢材的焊接作一简介。
超（超）临界锅炉用钢及焊接技术协作网第三次论坛大会论文集
浅谈 HR3C 的焊接
张佩良
（原国家电力公司，北京市，100032）
摘 要：本文论述了新型耐热钢 HR3C 的焊接技术要点及相关焊接材料的使用情况。 关键词：HR3C； 焊接材料
1 前言
内壁抗高温气体氧化的能力。目前，已经采用 TP304H、TP347H、TP321H、Super304H、TP347HFG、
通常选用钨极氩弧焊方法（GTAW），根层内壁 时效脆化倾向，而且美标限制使用温度为 540℃,
充氩气保护。镍基焊材对钨极氩弧焊保护气体的 也不能用于工作温度达 650℃的超超临界末级过
纯度和保护方法要求比较高，否则容易产生氧化 热器和高温再热器。因此，只有 ERNiCrCoMo-1
膜，易产生焊接缺陷。
抗拉强度 MPa 延伸率（Lo=5d） ％
450
700
30
冲击功 J 60
表 4 数据是在室温条件下的最小保证值。
② 尽可能选用 ASME 和 EN 标准焊材
从表 2、表 4 对比来看，Thermanit 617 焊
③ 选用有使用经验的焊材
丝的常温力学性能均达到了 HR3C 钢材的要求，
④ 选择焊接工艺性和焊接操作性比较好
焊接电流 （A）
电压（V）
焊接速度 （mm/min）
Φ50.8×8
T-HR3C 6G V
4~5
85~100
10~14
70~90
HR3C Ws
Thermanit
Φ48×6
6G V
4~5
617
80~110
8~12
50~90
(4) 认真做好焊接工艺评定 ① 焊接工艺评定是验证焊接材料和焊接
工艺是否满足技术要求的重要手段之 一。 ② 当前焊接工艺评定只限于评定常温机 械性能，不能评定焊接接头的高温性 能。 ③ 评定高温钢焊接接头性能的最好方法 是高温蠕变断裂强度、蠕变强度、高温 氧化、高温腐蚀、高温疲劳、高温时效 脆化等方法。 ④ 焊接接头的高温性能对电厂高温运行 安全极为重要，建议参照国内外公司已
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(3) b 选焊接工艺参数 ① 焊前应该仔细清理焊接坡口表面 ② 宜使用φ2.0mm 或φ2.4mm 的氩弧焊丝。 ③ 在熔化良好的状态下，采用小的线能量
和较快的焊接速度，焊层厚度不应超过 焊丝直径。 ④ 建议采用内加丝方法和摇摆式焊接操 作手法。 ⑤ 不需要焊接预热，应控制焊接过程的层
焊材的蠕变断裂强度高、抗氧化性好、抗腐蚀性
(2) 选焊材
好、完全符合美国 ASME 标准，是代替 YT-HR3C
① 先选用配套焊材
的理想焊材。有关焊层的相关使用标准见表 5。
表 5 焊材的相关使用标准
热处理状态 热强温度/℃ 抗氧化温度/℃ 硫化物介质/℃ 资料来源
标准 Code Cases
蒂森 Nicro 82
蒂伯公司提供的焊材高温强度数据也完全符合
的焊材
钢材的蠕变断裂强度要求。
⑤ 注意选择焊材的使用温度
从某单位使用 YT-HR3C 和 Thermanit 617 氩
⑥ 注意选用焊接接头性能可靠的焊材
弧焊丝做的 HR3C 焊接工艺评定和高温短时强度
当前国内已经进行筛选试验的焊材有
试验结果来看，常温力学性能、焊缝区硬度，金 ERNiCr-3、ERNiCrMo-3、 ERNiCrCoMo-1、YT-HR3C
为了满足国民经济发展和人民生活水平日益 提高对电力的需求，我国电力工业发展异常迅 猛。为了提高机组的效率、满足环境保护的要求 和降低机组的耗钢量，各地兴建了一大批超临
HR3C 等几种新型奥氏体耐热钢制造锅炉末级过 热器和高温再热器，随着超超临界锅炉的温度和 压力进一步提高，将来还会采用 NF709 和 617 型 镍基合金。
问温度在 100℃以下，一般焊后不热处 理。 ⑥ 注意接头引弧和熄弧的焊接质量。 ⑦ 注意清理焊道之间和焊层之间的表面 氧化膜和表面浮渣。 ⑧ 严格执行焊接作业指导书的各项相关 规定。 ⑨ 推荐焊接工艺参数见表 6。
表 6 典型焊接工艺参数
母材 材质
方 母材规格
法
(mm)
焊接材料
位坡 置口
对口间隙 （mm）
焊态-固熔
≤820
≤980
－
A5.11-A7.3.2 ASME 2115-3
ENiCrFe-3
焊态-固熔
≤480
－
－
A5.11-A7.3.3 ASME 弯曲有微裂
ERNiCrMo
焊态-固熔
≤538
－
－
A5.14-A7.7.3 ASME 1935-4
ERNiCrCoMo-1 焊态-固熔
－
－
－
A5.14-A7.8 ASME
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和给水加热器采用 WB36 中温高强钢；水冷壁采 度、蠕变强度得到了很大的提高，是抗烟气腐蚀
用 T23 和 T24 光管和内螺纹管；锅炉的过热器和 和内壁抗氧化性能更优异的钢材。我国购买该产
再热器采用 T91、T92、T122 等新型耐热钢和超 品值后，已经用在国产超超临界锅炉末级过热器
级 304H、HR3C 等新型奥氏体不锈钢。特别是蒸 和高温再热器上。
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从已有工艺评定的各项焊接接头性能数据 及焊接接头的质量来看，使用 Thermanit 617 焊
材 ， 用 于 替 代 YT-HR3C 焊 接 HR3C 钢 （ 25 Cr20NiNbN）是适宜的。
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超（超）临界锅炉用钢及焊接技术协作网第三次论坛大会论文集
工程 HR3C 焊接的急需，上海电建、江苏、浙江、 金氩弧焊丝（美焊标为 ERNiCrCoMo-1，相应的欧

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新型奥氏体耐热钢HR3C的研究进展

新型奥氏体耐热钢HR3C的研究进展

·４４·２０１０年第２期量分数为０．１５％～０．３５％的Ｎ，利用析出弥散分布、细小的ＮｂＣｒＮ相和富Ｎｂ的碳、氮化物以及Ｍ：，Ｃ。

来进行强化，成功地开发了新型奥氏体耐热钢ＨＲ３Ｃ，其蠕变断裂强度明显提高到１８１ＭＰａ。

ＨＲ３Ｃ钢种的开发过程如图ｌ所示。

图１ＨＲ３Ｃ钢的发展历程综合考虑，与其他耐热钢相比，ＨＲ３Ｃ具有优良的蠕变断裂强度和更优良的抗蒸汽和烟气的氧化性能，因此更适合用于超超临界机组中环境极为恶劣的锅炉过热器和再热器部件的末级管道中。

３．１基本组织如前文所述，ＨＲ３Ｃ是以奥氏体为基体，析出细小、弥散分布的ＮｂＣｒＮ、ＭＸ和Ｍ：，Ｃ。

三种强化相，同时有可能析出Ｃｒ２Ｎ相、盯相和Ｇ相。

其固溶态的金相组织见图２。

图２ＨＲ３Ｃ钢固溶状态的金相照片尽管在ＡＳＭＥ标准中规定了ＨＲ３Ｃ钢的合金元素及其成分范围，但实际上，在国外研发过程中对其成分范围有着更为严格的要求。

表２中给出了国外研发的ＨＲ３Ｃ钢管成分质量分数川。

表２国外研发的ＨＲ３Ｃ钢管成分质量分数％将表１和表２对比分析可知，国外研发过程中不仅对材料的主要合金元素有着严格的限制，同时对其他元素Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ等也有严格的限制。

对Ｃ、Ｐ、Ｓ的限制主要是为了有利于材料的焊接；Ｓｉ、Ｍｎ属于促进盯相形成元素，对它们进行适当的限制是为了抑制盯相的析出。

Ｎｂ处于中卜限（表１），与Ｎ、ｃ、ｃｒ配合可起到较为明显的沉淀强化和时效强化效果。

而对于Ｎｉ和Ｎ元素，有试验证明，当Ｎｉ和Ｎ质量分数低于中下限时（表１），在长期时效过程中会析出盯相；而当Ｎｉ和Ｎ质量分数高于中卜限时（表１），除．ｒ会析出富Ｎｂ的碳氮化物，还会析出Ｃｒ２Ｎ、１Ｔ相而降低材料的韧性。

Ｎ与ｃ一样，同为问隙元素，增加钢中Ｎ质量分数，可改善材料的高温强度，并稳定奥氏体相，改善抗晶问腐蚀与点腐蚀性能。

文献［１１］报道了对国外供货ＨＲ３Ｃ钢管成分进行鉴定，发现在材料中添加了Ｃｏ、Ｂ、灿等元素，认为有些元素如Ｂ是特意添加在材料中的，可改善材料晶间腐蚀性能，提高热塑性，改善热加工性以及影响钢中晶界第二相的析出和分布状态，从而提高ＨＲ３Ｃ的高温强度。

HXD3C电力机车司机室铝合金侧门门扇骨架组焊工艺方法

HXD3C电力机车司机室铝合金侧门门扇骨架组焊工艺方法

HXD3C电力机车司机室铝合金侧门门扇骨架组焊工艺方法摘要：HXD3C型电力机车是大连厂从2011年以来的主力车型，已生产客、货用机车总计1000多台，前期HXD3C机车司机室用铝合金门卫南京浦镇和株洲时代两家生产，存在车门价格偏高和售后不及时等问题，因此钢结构分公司开始开发研制HXD3C机车铝合金司机室门，经过多次外出学习与多年钢结构生产经验相结合，成功设计和制造了HXD3C机车铝合金司机室门。

关键词：铝合金；高性能铝合金门；三维柔性平台前言HXD3C机车铝合金司机室门在组装过程中，焊接和组装是重中之重。

如果说型材的内在质量及合理的结构设计是制造高性能铝合金门的前提，那么合理的组装工艺则是制造出优质铝合金门产品的关键。

因此本人根据现场实际情况和多年工作经验，总结门扇骨架组焊的先进操作法具体如下：1、准备工作：三维柔性平台1个、调修平台1个、门扇框样板1个、铁锤1把、木槌1把、3.5m钢卷尺1个、2m平尺1个、“F”型夹具若干、“H”型夹具若干、80×30×2.5×100mm矩形管1个、80×30×2.5×200mm矩形管2个、80×30×2.5×500mm矩形管1个，如图1所示。

图12、门扇框组焊：先将门扇框的拼接处横、立面外部槽型打磨出“V”型坡口，如图2所示。

图2再将已经拉弯成型的门扇框放置在铺好样板的三维柔性平台上，四周放置好挡板，固定门扇框，如图3所示。

图3将100mm、500mm长的矩形管放置在矩形管接口内侧，在距门扇框外侧约180-220mm处放置“H”型夹具，并用200mm长的矩形管做挡板，再用“F”型夹具夹紧，如图4所示。

图4如此操作，使门扇框始终处于平直状态，既可以消除门扇框在接口处的横纵向错位，又可以避免拉弯后门扇框扭曲及倾倒的问题，一举两得。

焊接门扇框上平面和外侧垂直面焊缝，待焊缝冷却后，卸下“F”型卡具和矩形管，将上平面焊缝打磨平整，将门扇框上下平面进行翻转，重新固定，焊接其余拼接焊缝，冷却后打磨平整，门扇框内侧焊缝焊接时需加80×50×6铝板，以增加接口处强度。

HR3C(SA-213TP310HCbN)炉管材料

HR3C(SA-213TP310HCbN)炉管材料

HR3C（SA-213TP310HCbN）超超临界锅炉的过热器管
超超临界锅炉的过热器管的工作状况更加恶劣，要求具有更高的抗腐蚀性能的部位，一般选用SA-213TP310H不锈钢。

SA-213TP310H不锈钢，高Cr, Ni含量，抗高温腐蚀性能良好，但是其高温蠕变强度不理想，其高温许用应力只等于或小于普通的SA-213TP304H不锈钢。

而且普通SA-213TP310H钢还存在σ相析出后产生的脆性问题。

为提高SA-213TP310H钢的高温性能，日本住友公司在对SA-213TP304H研究中发现，在基体中析出的细小的NbCrN氮化物，对TP310H钢强化同样很有效。

因此在TP310H不锈钢中添加N、Nb元素开发了HR3C钢。

HR3C（25Cr-20Ni-Nb-N）钢与普通的SA-213TP310H钢化学成分区别仅在于添加了0.20～0.60%的Nb和0.15～0.35%的N，使新钢种的高温性能却大大提高。

其蠕变断裂强度的提高主要是在钢时效过程中析出了NbCrN。

NbCrN氮化物非常细小而且特别稳定，即使长时间时效，组织也很稳定，大大提高了蠕变断裂强度。

同时加入微量的N对抑制σ相的形成，改善韧性有效。

HR3C钢高温抗腐蚀性能(抗蒸汽氧化性能)良好，其许用应力比普通的SA-213TP310H钢有很大提高。

HR3C化学成分（％）
材料牌号≤ C Si Mn P S Ni Cr Nb N
HR3C min 0.04 ≤0.75 ≤2.00 ≤0.030 ≤0.030 17.00 24.00 0.20 0.15
max 0.10 23.00 26.00 0.60 0.35。

防止火电厂用HR3C材料脆性断裂的技术导则

防止火电厂用HR3C材料脆性断裂的技术导则

防止火电厂用HR3C材料脆性断裂的技术导则大唐科研院华中电力试验研究院2019年2月目录前言1.范围2.规范性引用文件3.术语和定义4.一般要求5.制造、安装6.检修7.检验8.监督管理前言本技术导则按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》规定的规则起草。

本技术导则为首次起草。

本技术导则的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E均为标准的资料性附录。

本技术导则的起草单位：中国大唐集团科学技术研究院华中电力试验研究院。

本标准的主要起草人：宋利、句光宇、杨希锐。

本标准首次发布日期为2019年3月1日。

防止火电厂用HR3C材料脆性断裂的技术导则1 范围本技术导则规定了火电厂用HR3C材料在制造、安装、运行、检修、检验、监督管理方面的基本要求。

本技术导则适用于火电厂用于高温、高压受热面管的HR3C材料。

用于其它部件的HR3C材料可参照执行。

2 规范性引用文件下列文件对于本文的应用必不可少。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 6394金属平均晶粒度测定法GB/T 10561 钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法GB/T 13298金属显微组织检验方法GB/T 13299钢的显微组织评定法GB/T 5310 高压锅炉用无缝钢管GBT16507.5 水管锅炉（第五部分：制造）DL/T 438 火力发电厂金属技术监督规程DL/T 869 火力发电厂焊接技术规程DL/T 752 火力发电厂异种钢焊接技术规程DL/T 939 火力发电厂锅炉受热面管监督技术导则DL/T5190.2 电力建设施工技术规范（第二部分：锅炉机组篇）DL/T 438 火力发电厂金属技术监督规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本技术导则。

3.1脆化：意思是使金属变脆。

指材料的脆性转变温度提高，在室温下材料呈脆性的现象。