浅谈Thermanit617替代专用焊丝YT―HR3C焊接HR3C钢的工艺

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摘 要：本文通过对焊接材料为thermanit617的焊接接头常温力学性能的分析，探讨采用Thermanit617焊丝替代HR3C钢的专用焊丝NITTETSU yt-hr3c对HR3C钢进行焊接的方法。

关键词：Thermanit617 YT-hr3c 焊接工艺

目前，HR3C钢材已经被广泛应用到了超临界机组的末级过热器和高温再热器系统中，但是由于该钢材的焊接材料在国内市场上非常缺乏，笔者采用焊丝Thermanit617替代HR3C的专用焊丝NITTETSU YT-HR3C对钢材HR3C的焊接工艺进行验证，来检验其可替代性。

一、HR3C钢的焊接特点

HR3C钢存在着较高的裂纹敏感性，焊接此种钢时，容易出现焊接裂纹。焊接接头若经过敏化处理后，接头的HAZ可能发生晶间腐蚀，同时HR3C钢在600℃～800℃下具有时效脆化倾向。因此，焊接时首先要解决焊接裂纹，在获得完整焊接接头的情况下，还要避免接头应力腐蚀破裂和焊缝中的σ相脆化。为了防止焊缝发生高温裂纹，我们应采用降低焊接热输入及降低层间温度的焊接工艺和措施。焊接时，层间温度一般控制在150℃以下。由于高温区合金元素极易氧化，所以在整个焊接过程中要进行背面充氩保护，以防止根部焊缝和母材的过烧。

二、焊接方案

采用的HR3C钢管规格为Φ42×8mm，焊接位置为45°斜焊（6G）。

1.焊接材料

当前国内已经筛选试验的焊材有ERNiCr-3、ERNiCrMo-3、Thermanit617、YT-HR3C四种。其中ERNiCr-3蠕变断裂强度低于HR3C，而美标限制的使用温度为480℃，不能用于工作温度达650℃的超临界末级过热器和高温再热器的焊接。ERNiCrMo-3的蠕变断裂强度与HR3C钢相当，但是具有时效脆化倾向，而且美标限制使用温度为540℃，也不能用于工作温度达650℃的超临界末级过热器和高温再热器的焊接。而Thermanit617焊材具有很高的蠕变断裂强度和相当好的抗氧化性及抗腐蚀，完全符合美国ASME标准，是代替YT-HR3C的理想焊接材料。因此，我们选用Thermanit617作为焊接HR3C的焊接材料。

2.焊前准备

（1）坡口设计。如图1所示，坡口采用V型坡口，坡口角度30°～35°，钝边1～2mm，对口间隙为1～2mm。

图1

（2）焊接电源。采用ZX7-400STG焊机，焊接时采用直流正接。

（3）氩气流量。焊枪内的氩气流量为8～10L/min，背面氩气保护流量为10～12L/min。

（4）焊口准备。将试件坡口表面及坡口15mm范围内（内外壁）清理干净，直至发出金属光泽。

3.焊接工艺

本次工艺采用小电流，将焊接速度控制在60～80 mm /min，焊接时焊道排列如图2所示，共分5层，每层焊缝的厚度控制在2mm以下，每道焊缝的宽度控制在4mm以内，以达到小的线能量输入。同时将焊缝的层间温度严格控制在150℃以下。

图2

Thermanit617焊丝的焊缝成型比较好。但是在焊接过程中，铁水流动性较差，黏度较大，熔池不清晰，操作起来比较难。焊缝表面产生较多的氧化膜，特别是焊缝表面的两侧有一层熔渣，打底和填充过程中必须用锉刀或磨光机清理干净，否则容易产生夹渣。

三、理化试验

理化试验项目包括拉伸试验、弯曲试验和微观金相试验。通过数据可以看出， HR3C钢的常温拉伸强度均超过母材拉伸强度的下限值，而且弯曲试样均完好无损。因此采用Thermanit617焊丝进行HR3C焊接，其常温力学性能能够满足要求。

图3 焊接材料为Thermanit617焊接接头250倍金相照片

通过图3，我们可以看出HR3C钢母材侧和焊缝侧分别为晶粒较粗大奥氏体组织、孪晶奥氏体组织，组织符合要求。

四、结论

通过对焊接材料为Thermanit617焊接接头常温力学性能分析可知，可以采用Thermanit617焊丝替代HR3C钢的专用焊丝NITTETSU YT-HR3C对HR3C钢进行焊接。

（作者单位：淄博市技师学院）