12%Cr(F11•F12)钢焊接技术（四）

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　　5 现场焊接及热处理工艺措施

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　　5.1 严格把好对口关，作好焊前准备。

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　　5.1.1 要求钳工认真对口，其钝边、间隙、坡口角度、错口、折口等应符合规范和焊接的要求。

　　5.1.2 坡口及其内外壁20mm范周内必须清理干净，打磨见金属光泽，并用丙酮擦洗。

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　　5.1.3 不得强力对口，最好无应力对口。若使用倒链对口，一般不要用大于1.5t的倒链，并在整个焊接热处理结束后方可拆去倒链，以尽量减少焊口的外拘束力。

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　　5.1.4 钳工对口后，需要焊接质检员确认，焊工方可开焊。

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　　5.1.5 要搭好防风防雨棚，以确保焊接和热处理有一个良好的环境

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　　5.1.6 冬季要注意焊接环境不得低于0℃，否则要采取供暖措施

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　　5.2 焊接工艺方法

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　　Ø≤60mm δ≤5mm管子：全氩弧焊工艺

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　　其他：氩弧焊打底+电焊盖面

　　焊丝：BOLHER20MVW—IG；TIG—R40Ø2.4mm

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　　焊条：BOHlER20MVW(英：国)；ThemanitMTS4(德)

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　　OKSP一124(瑞典)；R817(用于F11)、R827(中国)Ø2.5、Ø3.2、Ø4.0mm

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　　5.3 严格焊丝及焊条的管理和使用

　　焊条应有合格证，并经300～350℃烘烤1～1.5h，冷却至100℃左右，放入100～120℃焊条恒温箱内保温。施焊时，随取随用，并置人便携式焊条干燥筒内，防止焊条二次受潮，以尽量减少焊缝中的含H量。焊丝要有合格证并清理干净。

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　　5.4 选择适当的焊接程序

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　　现场情况复杂，焊口位置困难，要具体情况具体对待，以确定最佳的焊接先后次序。

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　　原则：(1)要选择焊接对口应力最小的焊序。

　　(2)要选择便于焊接及热处理的最佳焊序。

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　　5.5 高度重视管内充氩保护

　　5.5.1 充氩保护效果的好坏，直接关系到根部焊道的质量，保护效果不好，根部焊道极易氧化和过烧。

　　5.5.2 充氩的方法：整体充氩(保护效果好，但有时麻烦，且浪费氩气局部充氩：大管可用易溶纸(薄膜)粘贴在焊口两侧；为避免在预热和打底时破损，易溶纸离焊口，一般应有350mm以上的距离；为确保充氩效果，最好焊口每侧粘贴两层易溶纸(薄膜)。

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　　小管充氩：可将易溶纸揉成团塞进管内即可。

　　5.5.3 充气嘴：可用蓝球气针(大号)或Ø4～6mm的铜管通过对口间隙、管底或γ探孔充氩。焊口间隙用矿碴棉或保温耐热纤维密封。

　　5.5.4 充氩流量与打底流量相当即可。10～15L／min(小管) 20～25L／min(大管)。

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　　5.6 焊前预热

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　　5.6.1 预热温度：

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　　氩弧打底150～200℃，打底完成后立即将预热温度升至250～350℃进行电焊盖面，以改善低温打底焊道的组织。

　　5.6.2 加热方法：中频及远红外电阻加热器均可。但中频有剩磁。宜采用微机全自动控制的远红外电阻加热器进行预热。该法不仅温差小，而且焊后不会因预热通电加热而停止焊接，即能在焊接过程中进行跟踪加热，确保预热温度和层间温度。

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　　5.7 保证氩弧焊打底的质量是Crl2基马氏体一铁素体耐热钢焊接质量的关键。

　　5.7.1 打底要解决的主要问题是根部氧化和裂纹。尤其是采用150℃预热(马氏体焊法)，冷裂纹倾向将更加敏感。

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　　5.7.2 事实上，只要作好管内充氩；注意氩气保护；控制预热温度；小规范焊接，对于有一定水平的合格焊工来说，根部氧化是完全可以避免的。

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　　5.7.3 为防止打底裂纹，要求无应力对口；打底焊道本身无气孔、夹渣夹钨、未焊透和熔化不良等缺陷；焊道厚应≥3mm；选用高水平焊工打底确保打底焊道质量。

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　　5.7.4 氩弧焊打底的焊接规范为：电流70～90A氩流量8～10L／min。

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　　5.8 电焊盖面

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　　5.8.1 氩弧焊打底后立即将预热温度升至250～350℃，然后进行电焊盖面。

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　　5.8.2 厚壁大径管应采用小规范多层多道对称焊，以减少焊接应力。

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　　5.8.3 第一层盖面用Ø2.5焊条，壁厚≤25mm范围内的焊缝不得使用Ø4.0焊条，

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　　5.8.4 焊道的厚度应小于焊条直径的1～1.5倍。5.8.5 要保证坡口边缘及焊道间熔合良好，做好层间清理，发现缺陷及时用角向磨光机磨去，不要动錾子。

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　　5.8.6 特别要注意填满弧坑，防止火口裂纹的产生，严禁用熔化的方法清除前道的焊接缺陷。

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　　5.8.7 通过远红外电阻加热器的自动控温，确保层间温度在250—300℃之间。

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　　5.8.8 要注意焊缝外表的成型美观，严防咬边

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　　5.8.9 P11、F12管子不能在其表面任意点焊或试电流，电焊地线应与钢管(工件)接触良好；对口不允许焊定位块，应用专用对口夹；引弧应在坡口内，不许在管壁上引弧。

　　5.9 焊后热处理

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　　5.9.1 盖面结束后将焊缝冷却至100～150℃，按规定恒温0.5～2小时(或1分／mm壁厚，但不得少于30分钟)后，即进行焊后热处理。

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　　5.9.2 热处理温度(720～760℃(英国)3760～780℃；恒温时间按壁厚2～5h，升温速度1.5～3℃／min，降温速度是2～4℃／min，按壁厚选择；冷却时300℃以下可不控温随炉冷却。

　　5.9.3 这里特别指出，英国babcock要求对焊缝进行热处理时，应保持一定的温度梯度。即焊缝两侧离焊缝中心2.5√rt处的表面温度不得低于热处理温度的1／2(r为管内径，t为壁厚)。

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　　5.9.4 热处理的设备选用：

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　　中频：效率高，投资少、经济，但有集肤效应、温差大，控制难度较大，事先要作工艺试验。远红外电阻加热器：效果较好，便于控温；但效率较低，耗材较多。

　　5.9.5 采用微机自动跟踪控制仪器和自动曲线记录仪。焊口焊接、热处理标准曲线如下图所示。

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　　5.10质量检验

　　5.10.1 100%外观检查

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　　5.10.2 100%磁粉探伤

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　　5.10.3 100%超声波探伤(或小管100%射线检查)

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　　注：①δ≥70mm的厚壁大管，在焊至δ=20～30mm处应停止焊接，按规程进行中间热处理和中间探伤,合格后再行焊接。最终再进行热处理和探伤。

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　　②英方还要求在最终超声波探伤前，要将焊缝余高全部磨平，以利于直探头探测。

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　　5.10.4 热处理后硬度测定和宏观金相检验。(视情况而定)。

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　　6 F12(F11)与其它珠光体异种钢焊接

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　　6.1 原则：考虑到异种钢焊接接头在热处理及运行过程中，碳原子具有从合金成分含量低的一侧向合金含量高的一侧扩散的倾向，电焊条一般选择低匹配或介于两者之间的过渡匹配、以减少由于碳迁移导致脱碳和增碳，而引起焊接接头整体强度的削弱或降低。

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　　6.2 异种钢焊接及热处理的规范及工艺要求基本上与F12同种钢焊接时相同。但回火温度应兼顾两侧钢种不同，即温度要适当降低一点，如为720～750℃。

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　　7 结论

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　　综上所述对12%Cr钢的性能，焊接性及焊接工艺可得出以下结论。

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　　7.1 12%Cr钢(F12、F11)由于合金含量高，空淬及冷裂倾向大，同时具有焊缝晶粒粗化，冲击韧性降低及HAZ软化等问题，故焊接性差，所以近年来已被9%Cr钢(T／P9l)所逐渐取代。

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　　7.2 12%Cr钢焊接材料一般宜选用含C量在0.17～0.20%的l2Cr-1Mo-V系合金系统的低氢型焊条，选用低氢型焊接方法，但对大径厚壁钢管亦可采用低匹配的2¼Cr一1Mo系及5Ct-1Mo系合金焊丝进行TIG打底焊，对防止根层冷裂纹改善焊接性有利。

　　7.3 12%Cr钢焊接及焊后热处理工艺规范参数必须科学合理并严格控制，TIG打底层管内充氩保护，采用小线能量多层多道施焊，焊前预热并焊后冷却保温，焊后及时高温回火处理方能保证焊接接头质量和使用性能。

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　　7.4 12%Cr钢与珠光体耐热钢异质接头焊接一方面要选择介于两种钢之间成分的焊接材料使之与母材匹配，另一方面焊接工艺规范的确定要按12%Cr钢整套工艺执行。焊后高温回火规范(温度)须兼顾两侧钢种的回火温度。

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