[发明专利]一种700℃等级锅炉用异种时效强化合金管的焊接工艺

说明书

本发明公开了一种700℃等级锅炉用异种时效强化合金管的焊接工艺，包括：A）焊前坡口加工，清理焊接区域，并预热；B）按要求装配及焊接；C）焊后进行无损探伤检验；D）进行焊后热处理；在步骤A）中，预热时，对焊接区域及两侧周围不小于3倍壁厚且不小于100mm范围内预热到10℃以上；步骤B)中采用的焊接材料为SFA‑5.14 ERNiCrCoMo‑2或SFA‑5.14 ERNiCrCo‑1，焊接熔池保护气体采用（60～80）%氩气+（40～20）%氦气的混合气体；本发明能消除焊缝内部夹渣、微裂纹、未熔合等缺陷，保证接头的焊接质量及性能，为700℃及更高等级锅炉的开发以及Inconel 740H和HAYNES 282的工程化应用创造了条件。

技术领域

本发明涉及一种合金管的焊接工艺，特别是用于700℃等级锅炉用异种时效强化合金管的焊接工艺。

背景技术

Inconel 740H是由美国特种合金国际公司开发的一种时效强化型高温合金，已纳入ASME Code Case 2702，其典型化学成份见表1。由于其具有良好的高温力学性能和耐蚀性能以及冷热加工性能，被列入制造700℃以及更高等级超超临界锅炉高温受热面和集箱等关键部件的候选材料之一。

HAYNES 282是由美国哈氏合金国际公司开发的一种时效强化型高温合金，其典型化学成份,见表1。由于其具有优良的高温力学性能和耐蚀性能以及良好的冷热加工性能，被认为是制造700℃以及更高等级超超临界锅炉高温受热面和集箱等关键部件的最有潜力的候选材料。

表1

对于时效强化高温合金 Inconel 740H和HAYNES 282母材，国内外都已进行了较多的试验研究，但对于这两种材料之间焊接工艺的研究，尤其是大口径、厚壁管的焊接研究相对较少，没有成熟的焊接工艺可借鉴，采用现有焊接工艺方法，焊缝内部存在夹渣、微裂纹、未熔合等缺陷，质量及接头性能无法得到保证，焊后接头一次探伤合格率低。为此，通过深入分析研究这两种材料相连接时的焊接特性，提出了一种700℃等级锅炉用异种时效强化合金的焊接方法，能够很好的保证接头的焊接质量及性能，提高一次探伤合格率，为将来700℃及更高等级锅炉的开发以及Inconel 740H和HAYNES 282的工程化应用创造了条件。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种700℃等级锅炉用异种时效强化合金管的焊接工艺，对于时效强化高温合金 Inconel 740H和HAYNES 282母材，它能消除焊缝内部夹渣、微裂纹、未熔合等缺陷，保证接头的焊接质量及性能，提高一次探伤合格率，为700℃及更高等级锅炉的开发以及Inconel 740H和HAYNES 282的工程化应用创造了条件。

为了达到上述目的，本发明的一种700℃等级锅炉用异种时效强化合金管的焊接工艺，包括以下步骤：A）焊前坡口加工，清理焊接区域，并预热；B）按要求装配及焊接；C）焊后进行无损探伤检验；D）探伤检验合格后，进行焊后热处理；其特征在于：步骤A）中，预热时，对焊接区域及两侧周围不小于3倍壁厚且不小于100mm范围内预热到10℃以上，并保持至整个焊接过程结束；步骤B)中采用的焊接材料为SFA-5.14 ERNiCrCoMo-2或SFA-5.14ERNiCrCo-1，焊接熔池保护气体采用（60～80）%氩气+（40～20）%氦气的混合气体；

本发明通过采用SFA-5.14ERNiCrCoMo-2或SFA-5.14ERNiCrCo-1的焊材，其成分介于Inconel 740H和HAYNES 282之间，焊接时与二者的结合性好、强度高，加上氩气与氦气的混合作为保护气体，熔池流动性好、熔深更深、可控制焊接缺陷，且焊前预热时，对焊接区域及两侧周围不小于3倍壁厚且不小于100mm范围内预热到10℃以上，保证适宜的焊接条件，进一步提高熔池流动性，能消除焊缝内部夹渣、微裂纹、未熔合等缺陷，保证接头的焊接质量及性能，提高一次探伤合格率，为将来700℃及更高等级锅炉的开发以及合金管Inconel740H和HAYNES 282的工程化应用创造了条件；