齊濤

摘要：火電廠的鍋爐以及汽機(jī)管道都需要進(jìn)行異種鋼的焊接工作，在異種鋼的焊接過(guò)程中，為了使管道能夠正常使用，必須有效提高焊接質(zhì)量，保證焊接部分的使用壽命和可靠性。焊接熱處理是異種鋼焊接的重要環(huán)節(jié)，若后期熱處理不當(dāng)會(huì)對(duì)焊接接頭的組織造成一定的影響，甚至加快異種鋼焊接接頭的失效，嚴(yán)重時(shí)可能造成安全事故，因此必須要重視熱處理過(guò)程，并且選擇合適的熱處理工藝，以保證焊接接頭的使用質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：火電廠;異種鋼;焊接熱處理

一、火電廠管道異種鋼焊接熱處理問(wèn)題分析

1.1對(duì)碳元素的影響

1.1.1碳遷移

在異種鋼焊接中，若是出現(xiàn)碳遷移問(wèn)題，則會(huì)導(dǎo)致熔合線附近出現(xiàn)擴(kuò)散帶，并在珠光體側(cè)形成脫碳層，同時(shí)，還會(huì)在相鄰?qiáng)W氏體焊縫側(cè)形成增碳層。當(dāng)脫碳層由原本的珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體之后其本身的硬度會(huì)隨之減弱，進(jìn)而出現(xiàn)軟化，這樣一來(lái)極容易引起晶粒長(zhǎng)大;而增碳層由于鉻的碳化物析出會(huì)表現(xiàn)出硬化狀態(tài)，從而使高溫強(qiáng)度大幅度下降，在這一過(guò)程中，焊縫位置處的脆性會(huì)隨之增大。此外，熱處理的時(shí)間越長(zhǎng)、溫度越高，擴(kuò)散帶增大的幅度就越大。相關(guān)研究結(jié)果表明，當(dāng)異種鋼熔合線附近出現(xiàn)碳遷移時(shí)，其接頭位置處極有可能形成低應(yīng)力蠕變斷裂，由此會(huì)導(dǎo)致接頭失效。

1.1.2碳化物

相關(guān)研究結(jié)果表明，當(dāng)焊接熱處理的溫度≤650℃時(shí)，異種鋼碳化物的析出時(shí)間較長(zhǎng)，并且會(huì)隨著時(shí)間的推移不斷長(zhǎng)大;當(dāng)焊接熱處理的溫度≥675℃時(shí)，碳化物會(huì)先長(zhǎng)大，并隨著時(shí)間的推移逐步變小。如果對(duì)異種鋼進(jìn)行焊接熱處理時(shí)溫度控制的不到位，則會(huì)對(duì)碳化物造成影響，這樣極有可能引起接頭早期失效。

1.2對(duì)網(wǎng)狀組織的影響

火電廠中有一些運(yùn)行環(huán)境較為特殊的管道采用的是高合金鋼，焊接熱處理會(huì)促進(jìn)此類鋼材網(wǎng)狀組織的形成。以高合金鋼中比較常見(jiàn)的奧氏體鋼為例，在焊接熱處理時(shí)，高溫會(huì)使碳化物的析出速度大幅度提升，由此會(huì)對(duì)奧氏體鋼的焊接接頭產(chǎn)生不利影響，若是碳化物沿著奧氏體晶界析出，則會(huì)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種情況在母材的熱影響區(qū)比較常見(jiàn)。

二、處理火電廠管道異種焊接的熱處理問(wèn)題對(duì)策

2.1提高技術(shù)

2.1.1方法的選擇

進(jìn)行異種鋼焊接作業(yè)時(shí)選擇的焊接方法十分重要，會(huì)直接影響到作業(yè)的質(zhì)量。所以在選擇異種鋼焊接方法時(shí)要注意盡可能地滿足對(duì)焊接質(zhì)量的要求，還要盡可能地減小熔合比，避免裂紋的產(chǎn)生，并且還要盡量滿足選擇的焊接方法的經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性。比如，把焊條電弧焊當(dāng)作首選，因?yàn)槠浜笚l的種類比較多，適應(yīng)性比較強(qiáng);如果是高鉻馬氏體鋼和珠光體鋼進(jìn)行焊接，就可以首先選擇二氧化碳的氣體保護(hù)焊;如果是高合金的異種鋼進(jìn)行焊接就可以選用氬弧焊;如果是比較簡(jiǎn)單的異種鋼進(jìn)行焊接，則可以選擇釬焊或擴(kuò)散焊接。

2.1.2優(yōu)選材料

（1）要盡量不產(chǎn)生缺陷，如裂紋等，如果不能兼顧塑性和強(qiáng)度，就可以選擇韌性和塑性都比較好的材料。

（2）只要選擇了符合焊縫金屬性能的2種母材之一，就認(rèn)為其滿足了使用性能的要求。

（3）在選擇不同強(qiáng)度的焊接用鋼時(shí)，要從強(qiáng)度比較低的母材中的材料中選擇。

（4）如果預(yù)熱等工藝的措施不同，進(jìn)行選擇時(shí)要根據(jù)高強(qiáng)度的母材來(lái)確定。

（5）選擇材料時(shí)要盡量選擇高抗裂性的材料，比如堿性焊條。

（6）在不能預(yù)熱或無(wú)法進(jìn)行焊后熱處理的情況下，可以通過(guò)奧氏體不銹鋼的焊條，優(yōu)化焊縫金屬的塑性、韌性等特性。

（7）如果進(jìn)行的是低、高合金鋼的異種鋼焊接，則首先要稀釋焊縫金屬。

（8）在盡量滿足使用性能的前提下，要盡量選擇工藝性能比較高且價(jià)低易得的性價(jià)比高的焊接材料。

2.2優(yōu)化工藝

2.2.1事前準(zhǔn)備

在進(jìn)行焊接之前，要將管道周圍的溫度計(jì)、孔板等相關(guān)的儀表拆除，還要注意保護(hù)拆出口;此外，還要檢查進(jìn)行焊接熱處理要用的設(shè)備如電加熱器、記錄儀、熱處理設(shè)備、補(bǔ)償導(dǎo)線等的質(zhì)量，在保障設(shè)備正常運(yùn)行的前提下，還要把這些檢校合格設(shè)備到監(jiān)理工程師處審核，再經(jīng)過(guò)審核后才可以投入使用，此外要對(duì)需要進(jìn)行焊接熱處理的焊縫數(shù)量有一個(gè)精準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)，如果異種鋼的材料是鎳基材料，還要在進(jìn)行焊接前做好清潔工作。

2.2.2檢查工作

如果焊接的對(duì)象是室外的管道，則在進(jìn)行施工前要搭設(shè)好防風(fēng)雨棚，盡量減小天氣變化對(duì)異種鋼焊接熱處理的影響，同樣，還要注意檢查進(jìn)行異種鋼焊接熱處理的周圍環(huán)境條件，使之滿足相關(guān)的要求，保證環(huán)境內(nèi)沒(méi)有無(wú)關(guān)的物品。在進(jìn)行異種鋼熱處理之前，可以提前全面地檢查其準(zhǔn)備工作的情況，包括選擇的測(cè)溫點(diǎn)是否合理等，只有檢查通過(guò)了，焊接熱處理工作才能繼續(xù);此外，還要進(jìn)行焊接熱處理焊縫的探傷，只有保證了前一步的焊接工作的尺寸、規(guī)格等都合格，才可以進(jìn)行下一步的工作，如果發(fā)現(xiàn)了不合格的問(wèn)題，就必須返修，待完工后再次進(jìn)行探傷，技術(shù)人員切不可抱有僥幸心理。

2.2.3對(duì)缺陷的熱處理

（1）過(guò)熱。如果焊件退火時(shí)在斷口上出現(xiàn)了粗大的晶粒，或者在淬火的斷口上出現(xiàn)了比較粗的馬氏體形狀，這大多是因?yàn)樵谶M(jìn)行加熱時(shí)的加熱工藝不熟練，如：因?yàn)榧訜岬臏囟忍?、處在高溫的時(shí)間太長(zhǎng)，就導(dǎo)致構(gòu)造粗化，進(jìn)而降低了焊件的塑性、硬度和韌度，甚至?xí)?dǎo)致裂紋的出現(xiàn)。如果想要避免過(guò)熱的問(wèn)題，就需要深入掌控加熱的溫度，還要盡量減少停留在高溫的時(shí)間，如果出現(xiàn)了嚴(yán)重的過(guò)熱，就要對(duì)此焊件進(jìn)行再次的退火。

（2）過(guò)燒。除了斷口出現(xiàn)了粗大的晶粒，如果在晶粒間匯集了低熔點(diǎn)的物質(zhì)和氧化物，就說(shuō)明晶粒間的邊緣出現(xiàn)了熔化和氧化的現(xiàn)象。這是因?yàn)榧訜岬臏囟冗^(guò)大（>1300℃），并且在高溫的狀態(tài)下保溫的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，過(guò)燒后會(huì)短時(shí)間內(nèi)降低焊件的塑性、硬度和韌度。一旦出現(xiàn)過(guò)燒，焊件就無(wú)法補(bǔ)救，因此必須要落實(shí)熱處理的標(biāo)準(zhǔn)，還要禁止焊件接觸氧化性的火焰。

（3）變形和開(kāi)裂。在焊接中焊件經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)宏觀裂紋和變形。造成變形和開(kāi)裂的原因首先是出現(xiàn)了焊件的內(nèi)應(yīng)力，出現(xiàn)的原因是因?yàn)樵诩訜崂鋮s的過(guò)程中，焊件內(nèi)外的溫度失衡，導(dǎo)致焊件的體積膨脹或收縮，這些差異導(dǎo)致了熱應(yīng)力;其次是由于焊件體積的不均衡改變，導(dǎo)致出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)應(yīng)力，焊件屈服上限小于應(yīng)力，所以出現(xiàn)了變形，如果大于了焊件的強(qiáng)度上限，則會(huì)出現(xiàn)裂紋，此時(shí)就需要返工，這就增加了工作量和資金投入，還浪費(fèi)了資源。

（4）硬度升高。在回火結(jié)束后，如果檢測(cè)值不符合規(guī)定的范圍，這就是因?yàn)榛鼗鸬臏囟忍颓冶氐臅r(shí)間太短，如果溫度過(guò)高同樣會(huì)導(dǎo)致硬度升高。硬度上漲就會(huì)減弱韌度和塑性。想要解決這一問(wèn)題就只能再次回火，嚴(yán)格控制回火多的溫度和保溫的時(shí)間。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，火電廠管道異種鋼焊接完成后，需要進(jìn)行焊接熱處理工作，由于特種鋼性質(zhì)特殊，因此在焊接過(guò)程中容易引發(fā)一系列問(wèn)題，影響管道的使用性能。為了解決這一問(wèn)題，相關(guān)工作人員需要提高焊接技術(shù)水平，不斷優(yōu)化焊接熱處理工藝，使用最新的工藝設(shè)備，從而確保管道異種鋼的焊接質(zhì)量。

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