浙(zhe)江至德(de)鋼業有限公司為了防止和減少HK-40爐管焊接接頭(tou)在焊接和高溫(wen)長(chang)期服役時產生(sheng)裂(lie)紋(wen)，應采(cai)取(qu)下列措施。
一、冶金(jin)措(cuo)施
正確(que)選(xuan)用合(he)適的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料要確(que)保(bao)三個(ge)條件：①. 焊(han)(han)(han)縫金屬(shu)中雜質含量少，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過程中不易產生熱裂紋；②. 在σ相析出(chu)(chu)溫度(du)區段（650～900℃）長期服役(yi)(yi)過程中，焊(han)(han)(han)縫金屬(shu)局部(bu)不會析出(chu)(chu)σ相；③. 同時在高溫服役(yi)(yi)過程中，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭的(de)蠕變斷(duan)裂強度(du)不低于鑄態爐管，從而避免爐管的(de)損(sun)壞發生在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭上。選(xuan)用這種焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料，能確(que)保(bao)爐管的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)性和保(bao)持高溫長期服役(yi)(yi)過程中的(de)穩定(ding)性。
用(yong)(yong)于(yu)HK-40爐(lu)管(guan)焊(han)(han)接的(de)(de)(de)焊(han)(han)接材(cai)料見表(biao)4-64。其中(zhong)TGS-310HSA 實芯焊(han)(han)絲(si)具有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)焊(han)(han)接性，同(tong)時(shi)也基本具備(bei)了(le)HK-40爐(lu)管(guan)在(zai)高溫(wen)長(chang)期(qi)服(fu)(fu)役過程所(suo)需要的(de)(de)(de)蠕變斷(duan)裂(lie)(lie)(lie)強度。該焊(han)(han)絲(si)中(zhong)的(de)(de)(de)鎳含(han)量較高［w（Ni）≥24％］，所(suo)焊(han)(han)成的(de)(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)在(zai)650～900℃溫(wen)度范圍(wei)內長(chang)期(qi)服(fu)(fu)役不會有(you)局部σ相(xiang)析出。該焊(han)(han)絲(si)所(suo)得的(de)(de)(de)全焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)（熔敷金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)）在(zai)高溫(wen)試(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)蠕變斷(duan)裂(lie)(lie)(lie)強度與鑄態HK-40爐(lu)管(guan)的(de)(de)(de)比較，如(ru)圖(tu)4-25所(suo)示。從圖(tu)中(zhong)可以看出，當(dang)斷(duan)裂(lie)(lie)(lie)時(shi)間相(xiang)同(tong)時(shi)，熔敷金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)蠕變斷(duan)裂(lie)(lie)(lie)強度高于(yu)爐(lu)管(guan)。用(yong)(yong)這種焊(han)(han)絲(si)焊(han)(han)成的(de)(de)(de)焊(han)(han)接接頭進(jin)行了(le)蠕變斷(duan)裂(lie)(lie)(lie)強度試(shi)驗(yan)，結果如(ru)圖(tu)4-26所(suo)示，所(suo)有(you)的(de)(de)(de)試(shi)樣(yang)均斷(duan)裂(lie)(lie)(lie)于(yu)基本金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)上。這類高合金(jin)(jin)(jin)(jin)材(cai)料焊(han)(han)絲(si)的(de)(de)(de)硫和磷含(han)量很低，對提(ti)高焊(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)抗裂(lie)(lie)(lie)性是有(you)益的(de)(de)(de)。
HP系列(lie)鑄造爐(lu)管焊(han)(han)(han)接時使用的(de)焊(han)(han)(han)絲牌號及化學成(cheng)分(fen)見(jian)表4-65。從表4-64和表4-65中可(ke)以看出，焊(han)(han)(han)絲的(de)基本(ben)化學成(cheng)分(fen)與被焊(han)(han)(han)爐(lu)管的(de)化學成(cheng)分(fen)基本(ben)相同。
二、工藝措施
1. 焊接方法(fa)的選擇
鑄(zhu)造耐熱不銹鋼爐管的焊接(jie)(jie)可以(yi)采(cai)用(yong)鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)焊或用(yong)鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)焊打底(di)，焊條電弧(hu)焊蓋面的焊接(jie)(jie)方法；也可以(yi)采(cai)用(yong)熔(rong)化(hua)極氬(ya)弧(hu)焊的焊接(jie)(jie)方法。在熔(rong)化(hua)極氬(ya)弧(hu)焊中，有一種低輸入窄間隙(xi)焊接(jie)(jie)方法，在爐管焊接(jie)(jie)中已得到(dao)推(tui)廣使用(yong)。
低熱輸(shu)入窄間(jian)隙焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)，是采(cai)用(yong)細直徑(jing)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)（0.9～1.2mm），小的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)參數和快的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)速度進行(xing)施焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)；在厚板或厚壁(bi)爐管(guan)進行(xing)對接(jie)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)時，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)前在待焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)處不(bu)開坡口(kou)或開小角度坡口(kou)，并留有窄而深的(de)(de)間(jian)隙，采(cai)用(yong)氣體保(bao)護(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)多層焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)完成整條焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫。由于焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)坡口(kou)狹窄，可(ke)以(yi)減少焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)材料的(de)(de)消(xiao)耗和節省能源，在保(bao)證優質焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)前提下(xia)，可(ke)降低焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)成本，是一種高效率的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方法。這種焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)方法還有以(yi)下(xia)優點(dian)：
①. 低熱輸(shu)人窄(zhai)間隙采用多道(dao)焊(han)完(wan)成，每道(dao)焊(han)縫(feng)的(de)(de)熱輸(shu)入很小，所以焊(han)縫(feng)金屬的(de)(de)晶粒細小，焊(han)接接頭韌(ren)性好，還不(bu)易產生裂紋；
②. 由于熱輸(shu)入小，因(yin)而熱影響區(qu)窄，一般只(zhi)有1.2mm寬，晶粒長大(da)區(qu)不超(chao)過0.8mm，所以(yi)焊接(jie)變(bian)形量(liang)小，焊接(jie)殘(can)余應(ying)(ying)力(li)也小。由于焊接(jie)應(ying)(ying)力(li)應(ying)(ying)變(bian)本身也是(shi)一種(zhong)可積累的(de)蠕變(bian)損傷，所以(yi)形成了(le)焊接(jie)應(ying)(ying)變(bian)和殘(can)余應(ying)(ying)力(li)小的(de)焊接(jie)接(jie)頭，提高了(le)抗蠕變(bian)的(de)能(neng)力(li)，同時(shi)對防止應(ying)(ying)力(li)腐蝕裂紋也是(shi)有利的(de)；
③. 母(mu)材熔入焊(han)(han)縫金屬的分量較少，使焊(han)(han)縫金屬熔合比小，不會(hui)因為焊(han)(han)縫金屬成(cheng)分不均勻而(er)產生(sheng)局部σ相析出。
鑄造耐(nai)熱不銹鋼(gang)爐管，目前仍常(chang)用鎢極氬弧焊(han)進行施焊(han)。
2. 坡(po)口的選擇和準備
由于(yu)焊(han)(han)接材料的(de)(de)化學成分優于(yu)爐管(guan)本體，希望爐管(guan)材料在焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬所占(zhan)分量越少越好。這(zhe)樣能提高(gao)焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬抗裂性(xing)，還可以使焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬局部σ相析出量減少，并(bing)能提高(gao)高(gao)溫蠕裂強度(du)，延長(chang)爐管(guan)的(de)(de)服役壽(shou)命。爐管(guan)對接焊(han)(han)時常用的(de)(de)坡口(kou)形式(shi)如圖4-27所示。圖4-27a所示為低熱輸入窄間隙焊(han)(han)的(de)(de)坡口(kou)形式(shi)，圖4-27b為鎢極氬弧焊(han)(han)的(de)(de)坡口(kou)形式(shi)。
無論選用(yong)何(he)(he)種焊(han)接(jie)方法，采(cai)用(yong)哪種坡(po)口形式，底層(ceng)均為氬弧焊(han)不(bu)加填充(chong)焊(han)絲的(de)封(feng)底焊(han)。坡(po)口金屬(shu)必須徹(che)底打磨干凈，不(bu)留(liu)任(ren)何(he)(he)鑄造缺(que)陷、冶(ye)金缺(que)陷或(huo)外來污(wu)物。
3. 焊接工藝
a. 施焊以前，爐(lu)管(guan)的待焊處和(he)焊絲要認真(zhen)清理，去除油污，保持干凈(jing)。
b. 避免強(qiang)力(li)組對裝配，減少焊接裝配應力(li)。
c. 爐(lu)管定位焊后，管內要(yao)充氬氣進(jin)行內保(bao)護，防(fang)止焊縫(feng)背(bei)面(mian)氧(yang)化。
d. 采用鎢極氬(ya)弧焊(han)(han)(han)(han)時(shi)，要選擇合理的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)次(ci)序來降低焊(han)(han)(han)(han)接(jie)應(ying)力(li)，多層焊(han)(han)(han)(han)時(shi)，要等第一層焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)冷卻(que)后(hou)，再焊(han)(han)(han)(han)下一層焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)，避免焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)過(guo)熱，防止晶粒粗大。
e. 多層焊(han)(han)(han)時(shi)，各層的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)收弧(hu)處要相互錯開，避免弧(hu)坑中缺(que)陷重疊而降低焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的力學性能(neng)。
f. 焊接(jie)結(jie)束(shu)或中斷時，要(yao)采取(qu)電(dian)流衰減收弧法，同(tong)時要(yao)填滿弧坑(keng)，防(fang)止弧坑(keng)裂紋的形(xing)成。
