一种GH4070P镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法与流程

一种gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法
技术领域
1.本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法。


背景技术：

2.为进一步提高燃煤火力发电机组热效率、降低煤耗和减少co2排放，要求机组容量及参数必须提高，而提高机组容量及参数的重点在于开发新型高温合金材料。gh4070p镍铁基高温合金是我国自主开发的超超临界锅炉用新型镍铁基高温合金，具有组织稳定、工作温度高等特点，主要应用于蒸汽温度大于700℃，压力大于35mpa的工作环境，可用于电站锅炉连接管道高温段和锅炉连接管（四大管道）的主蒸汽、再热热段。材料的焊接一直是电站建设和生产的关键技术环节，gh4070p镍铁基高温合金焊接接头的质量和性能直接关系着电厂的运行安全。新型镍铁基高温合金gh4070p因加入co、al、mo等固溶强化元素以及微量的s、p、c、b等元素，增大材料的裂纹敏感性，且对于厚壁管道焊接拘束度大，从而产生较大的焊接应力，会进一步增强裂纹的扩展，导致焊接接头力学性能及高温持久性能下降。且新型镍铁基gh4070p镍铁基高温合金导热性极差，厚壁管道焊接时管道内部热量集聚且无法有效扩散，导致层间温度不易控制。
3.现有技术中，还没有gh4070p的焊接工艺方法。


技术实现要素：

4.本发明旨在提出一种gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，解决目前gh4070p的焊接难题，为镍铁基高温合金的焊接提供一种新的方法。
5.为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：一种gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，包括：第一步，坡口制备，在gh4070p焊接处制备坡口，并对坡口表面及其内外壁进行打磨，随后进行对口装配；第二步，焊接材料准备，手工氩弧焊选用标准焊丝；手工电弧焊选用标准焊条；手工焊条在使用前烘干处理；第三步，手工氩弧焊打底，焊接时的电流为100-140a，电压为11-14v，保护气体采用100%ar，氩气流量8-12l/min，同时进行背面充氩保护，背面保护气体流量为15-20l/min，氩气纯度在99.99%以上；第四步，手工电弧焊填充，焊接时的电流为90-150a，电压为20-28 v，焊接过程中不进行预热，焊接时通过喷水控制层间温度，并采用压缩空气持续对焊缝根部进行冷却；第五步，焊接完成，并对接头进行检测。
6.在一些实施例中，所述手工氩弧焊完成后，对坡口面级周围进行清理打磨。
7.在一些实施例中，所述第四步手工电弧焊过程中极性为直流反接，并采用多层多
道焊，每道焊的接头错开。
8.在一些实施例中，所述手工电弧焊每层焊道焊接完成后，均需要进行清理打磨。
9.在一些实施例中，所述手工电弧焊采用φ3.2mm和φ4.0mm两种焊条焊接，所述φ3.2mm焊条用于填充焊道，所述φ4.0mm焊条用于盖面。
10.在一些实施例中，所述手工电弧焊采用摆动焊，且焊接摆动幅度不超过焊条焊芯直径的4倍。
11.在一些实施例中，所述第五步中对接头进行100%pt+100%rt +100%paut无损检测。
12.本发明所具有的有益效果为：本发明的gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，焊接过程中持续对焊道进行喷水冷却，同时对管道内壁通风冷却；手工氩弧焊和手工电弧焊均采用低电压，从而控制层间温度，有利于管道内部热量扩散，防止焊缝内外部产生裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透等缺陷，同时可以缩短因层间温度太高需暂停焊接的时间，提高焊接效率。
13.本发明的gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，电弧焊时采用摆动焊，且焊接摆动幅度不超过焊条焊芯直径的4倍，施焊过程中，极性为直流反接，采用多层多道焊，从而可以防止gh4070p镍铁基高温合金因黏性较大造成熔池流动性差。
14.本发明的gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，焊接完成后采用进行100%pt+100%rt +100%paut无损检测，提高一次探伤合格率。
附图说明
15.图1为本发明实施例的gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法坡口示意图；
具体实施方式
16.下面结合附图对本发明进一步描述。
17.本发明实施例的gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法包括以下步骤：焊前钢管准备：采用固溶态供货的高温耐热镍铁基合金钢制备钢管，钢管规格：od325x70mm。
18.第一步，坡口制备，采用机械加工的方法将管道分为两段，在两根待焊接的管道上制备坡口，坡口型式为综合型坡口，坡口如图1所示。坡口制备后将坡口表面及内外壁进行打磨，清理油污、水渍、铁屑等杂质，随后将两根管道进行对口装配，坡口装配间隙为2mm。
19.第二步，焊接材料准备：手工氩弧焊选用φ2.4mm氩弧焊丝，焊丝符合aws a5.14：ernicrcomo-1标准；手工电弧焊选用φ3.2mm和φ4.0mm手工焊条，焊条符合aws a5.11：ernicrcomo-1标准焊条。手工焊条在使用前250℃烘干2小时。
20.第三步，手工氩弧焊打底，焊接位置5g，手工氩弧焊时背面气体保护采用100%ar进行保护，背面保护气体流量为15-20l/min，氩气纯度在99.99%以上。手工氩弧焊打底两层，并用砂轮机或不锈钢专用钢丝刷彻底清除焊道表面，。
21.第四步，手工电弧焊填充，填充时采用φ3.2mm手工焊条。施焊过程中，极性为直流反接，采用多层多道焊；焊接手法采用摆动焊，焊接摆动幅度不超过焊条焊芯直径的4倍，焊接时采用断弧焊。焊接过程中，注意观察熔池和收尾接头质量，每道接头错开，每层焊道焊接完毕，用砂轮机或不锈钢专用钢丝刷彻底清除焊渣、飞溅等，随后才能进行下一道焊接。
22.施焊过程中，全程采用喷水冷却，并且在手工氩弧焊打底后，管道内壁采用压缩空气对焊缝根部持续进行风冷冷却，进一步降低焊道温度，有效控制层间温度不超过130℃。
23.焊缝填充完成时进行盖面，盖面时采用φ4.0mm手工焊条焊缝边缘均匀圆滑过渡到母材，焊缝余高小于3mm,焊缝盖面完成后，焊缝表面使用砂轮机或不锈钢专用钢丝刷清除表面杂物。
24.焊接时的焊接工艺参数如表1所示表1
焊接方法焊材规格mm焊接电流a焊接电压v层间温度℃焊接速度cm/min预热温度氩弧焊ф2.4100-14011-1460-11015-20不预热电弧焊ф3.290-15020-2480-13011-13不预热电弧焊ф4.090-15024-2880-13013-15不预热
焊接完成后，对接头进行100%pt +100%rt + 100%paut无损检测以及对焊缝外观进行目视检查，二者均合格后完成焊接流程。
25.根据本发明实施例的gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，焊接gh4070p镍铁基高温合金时可以控制层间温度，防止焊缝内外部产生裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透等缺陷，同时可以缩短因层间温度太高需暂停焊接的时间，提高焊接效率。还可以防止焊接材料黏性大，熔池流动性差，解决了700℃先进超超临界锅炉用新型镍铁基gh4070p镍铁基高温合金的焊接难题，为700℃及以上先进超超临界锅炉用镍铁基合金钢提供一种新的焊接工艺，对镍铁基类高温合金的焊接有重要参考和指导意义。
26.本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
28.如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。
29.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，其特征在于，包括：第一步，坡口制备，在gh4070p焊接处制备坡口，并对坡口表面及其内外壁进行打磨，随后进行对口装配；第二步，焊接材料准备，手工氩弧焊选用标准焊丝；手工电弧焊选用标准焊条；手工焊条在使用前烘干处理；第三步，手工氩弧焊打底，焊接时的电流为100-140a，电压为11-14v，保护气体采用100%ar，氩气流量8-12l/min，同时进行背面充氩保护，背面保护气体流量为15-20l/min，氩气纯度在99.99%以上；第四步，手工电弧焊填充，焊接时的电流为90-150a，电压为20-28 v，焊接过程中不进行预热，焊接时通过喷水控制层间温度，并采用压缩空气持续对焊缝根部进行冷却；第五步，焊接完成，并对接头进行检测。2.根据权利要求1所述的gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，其特征在于，所述手工氩弧焊完成后，对坡口面级周围进行清理打磨。3.根据权利要求1所述的gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，其特征在于，所述第四步手工电弧焊过程中极性为直流反接，并采用多层多道焊，每道焊的接头错开。4.根据权利要求3所述的gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，其特征在于，所述手工电弧焊每层焊道焊接完成后，均需要进行清理打磨。5.根据权利要求1所述的gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，其特征在于，所述手工电弧焊采用φ3.2mm和φ4.0mm两种焊条焊接，所述φ3.2mm焊条用于填充焊道，所述φ4.0mm焊条用于盖面。6.根据权利要求1所述的gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，其特征在于，所述手工电弧焊采用摆动焊，且焊接摆动幅度不超过焊条焊芯直径的4倍。7.根据权利要求1所述的gh4070p镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，其特征在于，所述第五步中对接头进行100%pt+100%rt +100%paut无损检测。

技术总结
本发明公开了一种GH4070P镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法，包括坡口制备、焊接材料准备、手工氩弧焊打底、手工电弧焊填充、检测，所述手工氩弧焊和手工电弧焊均采用低电压，同时焊接时全程采用喷水冷却，所述手工氩弧焊打底完成后向焊接管道内通压缩空气进行风冷，本发明的GH4070P镍铁基高温合金厚壁管道的焊接方法可以控制层间温度，防止焊缝内外部产生裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透等缺陷，同时可以缩短因层间温度太高需暂停焊接的时间，提高焊接效率。还可以防止焊接材料黏性大，熔池流动性差，解决了700℃先进超超临界锅炉用新型镍铁基GH4070P高温合金厚壁管道的焊接难题。铁基GH4070P高温合金厚壁管道的焊接难题。铁基GH4070P高温合金厚壁管道的焊接难题。


技术研发人员：张丰收 李俊峰 尹宏飞 白丽 赵永远 严靖博 刘丽鸽 张光磊 王拓 秦晓亮 刘绍威 高迎飞 丁进磊
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.02.01
技术公布日：2023/8/5