表7-24 T91钢管焊接材料焊接设备 ZX5—400型弧焊整流器1台，氩气瓶，氩弧焊焊枪。表7-25 T91钢管对接水平固定手工TIG焊打底、焊条电弧焊盖面单面焊双面成形的焊接参数2）焊接过程采用短弧焊接为好，注意控制焊接速度。7）盖面焊接前，应仔细地打磨填充层表面，保持待焊层表面平整，填充层焊缝表面与焊件表面距离1.5～2mm。......
2023-06-15
高合金马氏体耐热钢管的手工钨极焊和焊条电弧焊
【摘要】：焊件（管件） X20CrMoV121，高合金马氏体耐热钢管，即为高合金马氏体耐热钢。表10-11 X20CrMoV121高合金马氏体耐热钢管对接水平固定手工TIG焊打底、焊条电弧焊盖面焊的焊接参数3.焊接操作焊接层次分为打底层、填充层和盖面层三层。
1.焊前准备
（1）焊机 选用ZX5—400型弧焊整流器1台，氩弧焊枪1个。
（3）气瓶 氩气瓶1个。
（4）焊接材料 焊丝：Thermanit MTS4Si（WCrMoWV12Si）ϕ2.5mm。
焊条：Thermanit MTS4（ECrMoWV12B42H5）ϕ3.2mm，焊
前需经300～350℃烘干，保温时间2h，随用随取。
（5）钨极 SCe—5型（铈钨）ϕ2mm。
（6）氩气 纯度（体积分数）为99.99%。
（7）焊件（管件） X20CrMoV121（F12），高合金马氏体耐热钢管，即为高合金马氏体耐热钢。其化学成分见表10-8，室温力学性能见表10-9。焊件规格尺寸（管径×壁厚）为：ϕ168mm×8mm两根，焊件装配及焊接层次如图10-20所示。
表10-8 X20CrMoV121（F12）高合金马氏体耐热钢管的化学成分
表10-9 X20CrMoV121（F12）高合金马氏体耐热钢管的室温力学性能
图10-20 X20CrMoV121（F12）高合金马氏体耐热钢管对接水平固定的装配及焊接层次
（8）辅助工具及量具 角向打磨机，焊条保温筒，敲渣锤，钢直尺（300mm），钢丝刷，焊缝万能量规等。
2.焊前装配定位及焊接
（1）焊前清理 在坡口及坡口边缘各10～15mm范围内用角向打磨机打磨，使之呈现出金属光泽，清除油、污、锈、垢，对于焊丝也需要进行同样处理。
（2）焊件装配 将打磨完的焊件进行装配，其装配尺寸见表10-10。
表10-10 X20CrMoV121（F12）高合金马氏体耐热钢管对接水平固定手工TIG焊打底、焊条电弧焊盖面焊的装配尺寸 （单位：mm）
（3）定位焊 清理完的焊件，焊前要进行定位焊，定位焊有两点：即时钟钟面的10点和2点位置处，其焊缝长为5～8mm，焊缝厚度为2～3mm，定位焊缝质量应与正式焊缝的同样要求。定位焊的焊接参数见表10-11。
表10-11 X20CrMoV121（F12）高合金马氏体耐热钢管对接水平固定手工TIG焊打底、焊条电弧焊盖面焊的焊接参数
3.焊接操作
焊接层次分为打底层、填充层和盖面层三层。
（1）打底焊 打底焊接采用手工TIG焊，将钢管圆周表面以时钟表面3点、9点位置处分为两个半圆，即3点→6点→9点位置为下半圆，9点→12点→3点位置为上半圆。下半圆以时钟的位置6点为界又分为左、右两个焊接方向。6点→3点处和6点→9点处采用内填丝法焊接，焊接过程中，在保证焊透的情况下，焊接速度应快些。起焊时，焊工侧面蹲好，右手拿氩弧焊枪，左手拿焊丝，起弧点应越过“6”点钟位置10～20mm，待电弧稳定燃烧后，将电弧压低（在不影响视线及钨极不接触到焊件的情况下，越低越好），在坡口钝边同时熔化的情况下，从坡口钝边处采用间断送丝法进行送丝，即焊丝在不离开氩气保护范围内一拉一送，一滴一滴地向熔池填送金属，焊丝尽量送至坡口间隙内部，焊枪作稍有横向小摆动，向上运动，上半圆9点→1点，3点→11点处采用外填丝法焊接。
填送丝的位置是关键，在焊枪采用横向摆动，使熔池控制在水平椭圆形的情况下，在仰面、斜仰面的位置，焊丝应尽量送进间隙中去，而在上爬坡焊与管平面位置焊接时，应将焊丝送到上坡口根部的边沿处，利用铁液的自重，而自然的下沉到焊缝内，这样才能保持焊件内成形良好。
施焊过程要注意的是，焊枪喷嘴、焊丝应随着管子曲率变化而变化，焊工操作姿势也应随其适当地进行调整，以便操作。内填丝法焊接的终点应尽量越过时钟3点和9点的位置，为上半圆外填丝在斜爬坡面起弧创造条件。打底层焊焊接参数见表10-11。
（2）填充焊 采用焊条电弧焊焊接，施焊时的引弧点与打底层焊接的引弧点要错开10～15mm的距离，由于氩弧焊打底焊的焊层较薄，焊件的整体也有了一定的温度，填充层焊接在熔合良好的情况下，要求焊接速度应快些，以防烧穿。操作时焊条应斜拉，椭圆形运条法，电弧在坡口的两侧稍作停顿，使熔池始终保持在一个水平面上，这样有利于焊渣与铁液的分离，焊渣与焊接时产生的气体浮出，防止产生夹渣、气孔等焊接缺陷。填充层焊接时以时钟6点位置为界又分为左、右两个半圆，焊完左（右）半圆，再焊右（左）半圆。填充层焊缝的形状为坡口两侧平滑无夹角，坡口边清晰，无烧损，并低于焊件表面1～1.5mm，为盖面层焊接打下基础。填充层焊接的焊接参数见表10-11。
（3）盖面焊 焊接时，填充焊时的焊条角度与运条方法相同，采用斜拉、椭圆形运条法（即斜圆圈运条法）。焊条在上坡口边缘停留时间要比下边缘稍长些，熔池对坡口边缘要各熔化2～2.5mm。盖面层焊接时要获得良好的外观成形，除手把要稳，运条要匀，还应抓好引弧、运条、收弧三个环节，这三个环节归根就是接好两个焊接接头的问题（即左、右两个半圆在时钟6点处的起弧点接头与时钟12点熄弧点接头）。盖面层焊接的焊接参数见表10-11。
4.焊接工艺和焊后热处理
高合金马氏体耐热钢管的焊接过程中需要进行焊前预热、层间焊接，需有一定的层间温度限定，焊后要进行热处理，只有严格执行焊接工艺规程的规定，才能焊出合格的焊缝，如图10-21为X20CrMoV121（F12）高合金马氏体耐热钢管的焊接工艺和焊后热处理参数及作业程序。
图10-21 X20CrMoV121（F12）高合金马氏体耐热钢管的焊接工艺和焊后热处理参数及作业程序
5.焊缝清理
焊件焊完后，可用敲渣锤、钢丝刷将焊渣、焊接飞溅物等清理干净，严禁动用机械工具进行清理，使焊缝处于原始状态，交付专职检验前不得对各种焊接缺陷进行修补。
6.焊接质量检验
按中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局颁布实施的TSG Z6002—2010《特种设备焊接操作人员考核细则》评定：
（1）焊缝外形尺寸 焊缝余高差≤3mm，焊缝宽度比坡口每侧增宽0.5～2.5mm，宽度差≤3mm，当管材外径不小于76mm时，焊缝余高≤3mm，当外径小于76时，焊缝余高0～4mm。
（2）焊缝表面缺陷 咬边深度≤0.5mm时，焊缝两侧咬边总长度不超过焊缝长度的10%。背面凹陷深度：当管壁厚＞5mm时，深度≤20%壁厚，且≤2mm。焊缝表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤和未焊透。
（3）焊缝内部质量 焊缝经JB 4730.2—2005《承压设备无损检测 第2部分 射线检测》标准进行检测，射线透照质量不低于AB级，焊缝缺陷等级不低于Ⅱ级为合格。
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2023-06-23
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