[发明专利]一种马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢的异种钢的焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于超超临界机组的异种钢焊接技术领域，具体涉及一种马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢的异种钢焊接方法。

背景技术

超超临界机组（Ultra-supercritical USC）作为目前世界最先进的洁净煤发电技术以其高效环保和节能等优势成为我国目前及未来一段时期内火力发电的必然趋势。据不完全统计，我国目前正在建设和规划建设的超超临界(USC)机组有近50台，其容量为600MW和1000MW两个级别，这些机组从2007年起陆续投入运行，我国已经成为目前世界上拥有USC机组最多的国家。发展USC机组的关键技术之一就是新型耐热钢的开发和应用，其中以T92、T91为代表的马氏体耐热钢和以Super304H、HR3C 为代表的奥氏体耐热钢正是应用于1000MW超超临界机组的新型钢材。目前，我国USC机组所用T92、T91钢和Super304H、HR3C钢及其焊接材料主要依靠进口，因此国家非常重视新型耐热钢技术的研究。

我国USC机组在压力上高于日本，在温度上高于欧洲同类机组，在管道选材方面，目前世界上并无一台相同的机型可供借鉴。同时，我国对马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢的异种钢焊接技术的研究远远滞后于欧美和日本，技术资料数据几乎全部依赖钢材的供应商和国外相关技术文献，这在很大程度上制约了我国超超临界机组设计、制造及安全运行。因此，在借鉴国外马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢的异种钢焊接经验的基础上，针对我国引进建设的超超临界机组的特点，开展对以T92、T91为代表的马氏体耐热钢和以Super304H、HR3C为代表的奥氏体耐热钢的焊接技术的研究是我国近期超超临界机组建设和安全运行的迫切需要。

T92、T91钢是细晶强韧化马氏体耐热钢，比传统铁素体耐热钢具有更高的蠕变断裂强度。Super304H、HR3C钢是细晶奥氏体耐热钢，由于添加Cu、Nb、N合金元素，具有比传统奥氏体不锈钢具有更高的蠕变断裂强度和抗高温蒸汽氧化性能。在USC锅炉过热器各区域蒸汽温度不同，对所用管材的抗腐蚀性、抗氧化性和高温蠕变性能的要求也不同。因此，在机组过热器管部件中会出现大量的以T92、T91为代表的马氏体耐热钢和以Super304H、HR3C为代表的奥氏体耐热钢异种钢焊接接头，异种钢焊接接头性能的优劣将关系到机组的安全可靠运行。

    过热器管、省煤器管、水冷壁管、再热器管爆漏是影响超超临界机组安全经济运行的主要问题之一，而异种钢焊接接头又是爆漏事故的多发地带，因此马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢的异种钢焊接接头的质量和可靠性是决定超超临界电站锅炉能否安全靠运行的重要因素，所以开发以T92、T91为代表的马氏体耐热钢和以Super304H、HR3C为代表的奥氏体耐热钢异种钢摩擦焊焊接技术，对于我国超超临界机组的技术研发和安全运行将会产生显著的经济效益和社会效益。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种接头质量高、生产效率高、生产成本低、节能环保的马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢异种钢焊接方法。 

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢的异种钢焊接方法，包括下述步骤：

1)按照摩擦焊机的技术要求，分别安装好马氏体耐热钢钢管和奥氏体耐热钢钢管，摩擦焊机夹具卡紧所述钢管，钢管不能产生晃动，马氏体耐热钢钢管和奥氏体耐热钢钢管的中心线保持在一条水平线上；

2)一级加压阶段，转速为1200-1800转/分，摩擦压力为25-75MPa，摩擦时间为4-6秒；

3)二级加压阶段，转速为1200-1800转/分，摩擦压力为100-200MPa，摩擦变形量为4-8mm；  

4)顶锻阶段，顶锻压力为150-250MPa，顶锻时间为4-6秒；

5)马氏体耐热钢钢管和奥氏体耐热钢钢管的焊接接头焊后需进行局部热处理，消除残余应力。

所述步骤5) 的热处理参数为：升、降温速度小于等于150℃/h，加热温度750±10℃，保温时间1-2h，冷却至150℃以下可在炉内冷却至室温。

所述的马氏体耐热钢钢管的材料选自各种进口或者国产的T91钢和T92钢的任一种；奥氏体耐热钢钢管的材料选自各种进口或者国产的HR3C钢和Super304H钢的任一种；马氏体耐热钢钢管和奥氏体耐热钢钢管的尺寸，外径为30~120mm，厚度为5~20mm，钢管长度根据需要确定。