关于T22和T23异种钢焊接工艺研究

关于T22和T23异种钢焊接工艺研究

于奉军

（山东电力建设第三工程有限公司山东青岛266100）

摘要：近年来，T23作为一种新型耐热钢在超超临界锅炉中得到广泛应用。T23钢是在T22钢的基础上，降低C、Mo含量，提高W含量，形成Cr-Mo基体固溶强化，1.6%W加强固溶强化作用，V、Nb、N等形成弥散合金碳化物、氮化物形成第二相沉淀强化。T23钢时效前后的力学性能和金相组织差异小；焊接性能好；耐蚀性较好；室温强度和冲击韧性较好，其许用应力也基本相同。由于T23和T22异种钢合金元素区别较大，如何更好的进行焊接质量更好，因此研究T22和T23异种钢焊接工艺成为重中之重。本文对T22和T23异种钢焊接工艺问题进行了研究，通过对两种钢材性能的对比，提出了可指导实际施工的焊接工艺。

关键词：异种钢焊接焊接工艺T22和T23异种钢

引言

近年来，T23作为一种新型耐热钢材料在超临界以及超超临界锅炉中得到广泛应用。T23钢在T22钢的基础上，降低C、Mo含量，提高W含量，Cr-Mo基体固溶强化，1.6%W加强固溶强化作用，V、Nb、N等形成弥散合金碳化物、氮化物形成第二相沉淀强化。T23钢时效前后的力学性能和金相组织差异小；焊接性能好；耐蚀性较好；室温强度和冲击韧性较好，其许用应力也基本相同。由于T23和T22异种钢合金元素区别较大，如何更好的进行焊接质量更好，就成为了一个新的课题。在某电厂的施工中，遇到的突出问题就是T22钢与T23钢的焊接问题。目前，就异种钢焊接问题的研究，在焊接材料上多采用“高匹配”即合金元素以含量高于母材选择焊接材料方案，关于薄壁小管宜采用钨极氩弧焊焊接方式，在工艺上多采用焊前预热、背部充氩保护工艺。

2两种钢材焊接接头焊接性分析

2.1T23的焊接具有以下性能

T23钢焊接性能良好，对冷裂纹的敏感性很低。

T23钢材具有再热裂纹倾向，其再热裂纹的敏感性温度区间为580～750℃

焊缝韧性低及焊缝的韧性对焊接工艺参数敏感。

2.2T22的焊接具有以下性能

2.2.1T22性能比较高，同一温度下（温度≤580℃）其蠕变断裂强度和许用应力甚至比9Cr-1Mo钢还要高，具有良好的加工性能和焊接性能、持久塑性好。

3试验准备

3.1母材

T22是ASTMA213M标准中的钢号,为2.25Cr-1Mo的锅炉和过热器用铬钼高温铁素体钢管.我国于1985年将其移植到GB5310,定名为12Cr2MoG.T22比12Cr1MoVG抗氧化温度略高,但强度性能略低.该钢具有良好的加工性能和焊接性能、持久塑性好.因此在恶劣的工作环境下得到了较为广泛的应用,如在火电、核电及一些临氢设备中的各种受热管道和高压容器等。含C(0.05～0.15)，Si(≤0.50)，Mn(0.30～0.60)，P(≤0.025)，S(≤0.025)，Cr(1.90～2.60)，Mo(0.87～1.13)。T23是在T22(10CrMo9-10)的基础上加入钨元素，减少钼和碳含量，并加入少量的钒、铌、氮和硼，而形成的改良的贝氏体-马氏体耐热钢，由于加入这些特殊元素，并严格控制P、S等有害元素的含量，经适当热处理后，该钢种在一定时间、温度条件下，具有良好的高温热强性和抗氧化性。并且考虑到焊接性，降低了含碳量，因此，SA213-T23对焊接裂纹的敏感性明显降低。

3.2焊材

根据两种钢材的焊接性能和使用条件，本次试验选用的焊丝是与T23钢相匹配的焊丝,即TG-S2CW(ER90S-G(23))焊丝。

3.3焊接工器具

本次试验采用钨极惰性气体保护焊,所使用的工器具有焊机、氩气、氩弧焊枪及配件、充氩工具等。

3.4焊接工艺

不同的焊接方法对焊缝的韧性影响较大，采用氩弧焊焊接方法，可以准确控制热输入,可以焊接各种不同的金属,焊接的安全性能比较可靠,焊缝具有优异的塑性和韧性，因此选用全氩弧焊焊接方法。根据现场实际生产的需要，选择母材规格为Ф60mm×8mm，坡口采用“V”型，坡口角度为30°±2°，对口间隙为1.5～2mm，焊丝规格为Ф2.4mm。焊前应采取预热措施，预热温度根据T22母材预热要求，预热温度205～250℃，采用火焰加热的方法。内部充氩气保护，电源采用直流正接。焊接时，共施焊两组试件，每组试件焊接3根。施焊时，熔池形成后马上加焊丝，向前移动采用连续内加丝法。接头时用电动工具将接头位置的焊缝加工成斜坡状，利于接头焊透。焊道的分布要合理，采用多层焊，焊层不宜太厚，以减少焊缝的热输入量，降低熔池温度及层间温度，降低焊接线能量。

5焊接接头试验

焊制的T22+T23异种钢焊接接头经X射线探伤合格后，按ASME第IX卷焊接工艺评定规程的要求，制取两个拉伸、四个弯曲试样。

5.1T22+T23异种钢拉伸试验

根据ASME第IX卷焊接工艺评定规程的要求，两个拉伸试验试验结果见表1。焊接接头的抗拉强度均高于T22+T23异种钢焊接接头的规定值，试验结果合格。

表1焊接接头拉伸试验

5.2T22+T23异种钢弯曲试验

根据ASME第IX卷焊接工艺评定规程的要求，对T22+T23异种钢焊接接头进行了弯曲试验，试验结果见表2。从表2弯曲试验结果看，用高匹配的焊丝，弯曲试验均合格。

表2焊接接头弯曲试验

结语

T22+T23的焊接过程中，宜选用高匹配的焊接材料，采用多层多道焊，小电流小线能量输入，注意掌握焊接技巧，同时进行背部充氩保护，得到的焊接接头各项理化性能较好。

参考文献

［1］ASMEBoilerandPressureVesselCodeAnInternationalCodeSECTIONIXWelding,Brazing,andFusingQualifications.

［2］王学.SA213-T23再热裂纹敏感性.超（超）临界锅炉用钢及焊接技术协作网第三次论谈大会论文集.

作者简介

于奉军，工作单位：山东电力建设第三工程有限公司,职务：焊接专业技术员。