T91和钢102小径管手工钨极氩弧焊焊接工艺的探讨

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摘 要：本文全面地论述了利用手工钨极氩弧焊对t91和钢102异种钢小径管进行焊接的全过程，并详细介绍了焊接的工艺参数和操作要点，希望通过本文能够对从事这项工作的焊接工作者给予帮助。

关键词：异种钢 焊接工艺

根据企业需要，我们对钢材X10CrMoVNb91（T91）和12Cr2MoWVTiB（钢102）的焊接进行了工艺试验和评定。 X10CrMoVNb91（T91） 是一种改良型耐热钢，该材料具有良好的高温热强性和抗氧化性能，用于工作温度在（565～650） ℃大中型电站的高参数锅炉过热器、再热器等重要部件来代替奥氏体不锈钢，该钢种合金元素较复杂，在焊接过程中易出现冷裂纹， 在焊接热影响区边缘易产生“软化区”。 12Cr2MoWVTiB（钢102） 是国产Cr - Mo 耐热合金钢。两者由于化学成分、熔点等因素上的差异，施焊时，熔池与两侧的熔合性略有不同，根部易产生未焊透、内凹，每侧增宽的均匀度亦较难控制。在焊接过程中极易氧化，不仅需要内充氩，而且在操作中要特别注意对熔池和焊丝端部的保护。

一、焊接工艺

1 焊接方法

采用手工钨极氩弧焊，管对接，水平固定焊，立向上焊接。材质为T91 + 钢102 ，管试件规格为￠42mm ×5 mm。

2 焊接准备

（1） 清理油、锈、污物；将坡口面及周围10 mm 内修磨出金属光泽，装配及坡口形式见图1 。

（2）按尺寸进行装配、定位焊。

3 焊接参数

主要焊接参数：焊丝直径为￠2. 4 mm ，焊接电流85～95 A ，电弧电压12～15 V ，气体流量正面6～10L/ min ，反面2～4 L/ min ，采用直流电源，电极接负极，采用￠2. 5mm 的Ce - 20 钨极，喷嘴直径10 mm ，喷嘴至试件距离≤10 mm ，钨极伸出长度4～6 mm ，正（背） 面保护气体为99. 99 %纯氩， 焊缝厚度5mm ，预热温度为室温，层间温度为≤100 ℃。

二、焊接操作方法

首先进行装配。定位焊缝一处，长度约20 mm ，间隙2～3 mm。必须按工艺要求焊接定位焊缝。为保证管子背面焊缝成形良好，无论是定位焊还是正式焊接时，都应附加管内成形保护气体，具体方法是在管子两端加盖，盖上的进气口通过胶管与气瓶相接，向管内充放成形保护气体保证焊接时管子内壁有一定的气压。充氩方式如图2 所示。保护气体用纯氩气。试件在装配与定位焊时，所使用的焊丝应和正式焊接所用的焊丝相同。因该试件要求单面焊双面成形，故定位焊缝必须焊透。定位焊缝不能太厚，以免焊接到与定位焊缝的焊缝接头处时根部熔合不好而产生焊接缺陷。如果碰到这种情况，应将定位焊缝磨薄些，两端磨成斜坡状，以便焊接至定位焊缝处接头时，使焊缝接头过渡良好，保证焊透。定位焊缝是正式焊缝的一部分，不允许有缺陷，如定位焊缝上发现裂纹、气孔等焊接缺陷，应该将该段定位焊缝打磨掉，在此处重新焊接定位焊缝，不允许用重熔的方法修补，焊接过程中，不能破坏坡口棱边，装配定位焊后，检查管子坡口对接边缘是否对齐，错边应不大于0. 5 mm。试件固定于水平固定位置。可将试件横截面看成钟表面，则1 点为定位焊缝位置。定位焊与引弧位置见图3.

1 打底焊

（1） 引弧 在6 点钟处引弧，。引弧应在内充氩气将管内空气置换干净后进行。钨极端部离开坡口面约1 ～ 2mm ，利用接触式引燃电弧。

（2） 送丝 采用断续送丝法。焊丝在氩气保护区内往复断续地送入熔池，但焊丝不能与钨极接触或直接深入电弧的弧柱区，否则易造成焊缝夹钨和破坏电弧稳定。焊丝送进的位置位于熔池前方的熔孔部位，送丝节奏稍快，量较少，动作敏捷。在整个施焊过程中，焊丝端部不得抽离保护区，以避免氧化，影响质量。

（3） 焊枪、焊丝与试管的相对位置如图4 所示。钨极与管两侧分别成90°。焊丝与管子切线方向成15°～20°，与钨极成90°左右。

（4） 操作要点 控制弧长2～3 mm ，焊枪暂留在引弧处不动，待钝边处熔化并形成明亮清晰的熔池后，开始填丝。仰焊段送丝时，伴有轻微往根部“推”的动作， 使内成形饱满。施焊中，焊枪匀速向上移动，同时作窄幅锯齿形横向摆动。操作中注意观察熔孔形态，当熔孔不明显时，可暂停送丝，电弧在此间隙处停留，待出现合适的熔孔后，随即恢复送丝，从而避免产生未焊透；若熔孔过大，可利用电流衰减功能，适当降低熔池温度，减少熔孔，以此避免内部在仰焊段出现凹陷，其它部位出现成形过高。打底层应较薄，厚度2～2. 5 mm为宜。

（5） 接头方法 接头是两段焊缝交接的地方，由于温差和填充金属量的变化，该处易出现未焊透和成形不良等缺陷，所以应重视控制接头质量。①若施焊过程中断，应先将接头处打磨成斜坡状，重新引弧的位置在斜坡后5～10 mm 处，电弧移至斜坡内时，稍加焊丝，使接头平整，待焊至斜坡头部出现熔孔后，即转入正常焊接，从而保证接头部位熔合良好。②当焊至定位焊缝斜坡处接头时，电弧在接头处应稍作停留，先不加焊丝，使熔池与定位焊缝头部完全熔合后，再填加焊丝，直至通过斜坡。

（6） 收弧 为避免出现弧坑裂纹及缩孔，收弧时，应快速送进2～3 滴填充金属，然后熄灭电弧，但对弧坑的氩气保护要延迟，避免氧化。

（7） 左半圈焊妥后，将仰焊处的焊缝起点修磨出斜坡状。

（8） 右半圈施焊时，引弧的位置于左半圈焊道起点的斜坡后5～10 mm 处，当焊接电弧移动至斜坡内时，稍加焊丝，待焊至斜坡端部出现熔孔后，再转入正常焊接，焊接方式同左半圈，按逆时针方向焊至12 点收弧，与左半圈焊缝重叠4～5 mm。

2 盖面层的焊接

（1） 清理打底层表面，控制层间温度。

（2） 盖面层接头与打底层错开。左半圈先焊，起点在5 点钟位置。

（3） 焊丝、钨极与试件的相对位置与打底层基本相同。

（4） 操作要点：采用连续送丝法，焊丝端部轻擦打底焊缝表面，均匀连续送进，应控制好送丝量，若量不能得到满足，则易产生咬边和焊缝低于母材表面；若送丝量过大，易产生超高等缺陷。在施焊中由于熔池略有下坠，坡口棱边处易出现未熔合，所以焊枪作横向锯齿形摆动时，应保证棱边处熔化0. 5～1 mm ，焊缝余高控制在1～2 mm 为宜。

（5） 接头方法： ①若施焊过程中断，出现接头时应在弧坑后约5 mm 处引弧，焊枪横向摆动并移至弧坑处，开始时稍加焊丝，使接头处平整，之后转入正常焊接。②左、右两半圈焊缝在仰焊及平焊位置的接头，应重合约10 mm ，并保证宽度、高度一致，圆滑过渡。

三、焊后检验

焊接接头外观检查、断口、射线探伤的检验按《特种设备焊接操作人员考核细则》的标准执行，其结果均合格见表2。

我们认为，T91与钢102进行焊接时，采用合适的焊接材料，严格执行焊接工艺，尽量减少热输入控制焊逢的熔合比才能获得合格的焊接接头。此项工艺已运用到部分电站的检修工作中，效果良好。笔者希望能通过本文对从事这项工作的焊接工作者给予帮助。

作者简介：吴雅宾，男，1963年12月出生，大专学历，现任大唐甘肃发电有限公司焊工培训中心主任