一种高热处理温度差的异种材料焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种高热处理温度差的异种材料焊接方法，属于焊接工艺领域，包括需焊接的高热处理温度材料和低热处理温度材料，且两种待焊接材料间无重叠热处理温度区间，依次包括以下步骤：对两种待焊接材料待焊接端分别堆焊镍基材料/不锈钢材料；粗车堆焊层，对堆焊层进行探伤；对两种待焊接材料分别按其适宜热处理温度进行焊后热处理；精加工堆焊层，并在堆焊层上机加坡口；采用与堆焊材料相匹配的焊材在两种待焊接材料坡口处进行焊接；焊后对坡口焊缝及焊缝两侧的堆焊层一起进行探伤。本发明专利技术是一种适用于高热处理温度差的两种异种材料的焊接方法，解决了两种材料焊后热处理温度差异过大的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，属于焊接工艺领域，包括需焊接的高热处理温度材料和低热处理温度材料，且两种待焊接材料间无重叠热处理温度区间，依次包括以下步骤：对两种待焊接材料待焊接端分别堆焊镍基材料/不锈钢材料；粗车堆焊层，对堆焊层进行探伤；对两种待焊接材料分别按其适宜热处理温度进行焊后热处理；精加工堆焊层，并在堆焊层上机加坡口；采用与堆焊材料相匹配的焊材在两种待焊接材料坡口处进行焊接；焊后对坡口焊缝及焊缝两侧的堆焊层一起进行探伤。本专利技术是一种适用于高热处理温度差的两种异种材料的焊接方法，解决了两种材料焊后热处理温度差异过大的问题。【专利说明】
本专利技术属于焊接工艺领域。
技术介绍
对于异种材料的焊接，尤其是需焊接的高热处理温度材料和低热处理温度材料，且两种待焊接材料间无重叠热处理温度区间，两种材料焊后热处理温度差异过大，若按照常规手段焊接后进行热处理，热处理温度须按照较高的执行，这将导致低热处理温度材料强度大幅下降，焊接接头及低热处理温度材料性能无法保证。比如现有的600MW 二次再热机组的辅机，该设备高加的设计压力大、设计温度高，在结构设计和材料使用方面都有较高的要求。该设备2#蒸汽冷却器筒身采用SA-336F91材料，规格为δ 60mm;管板为20MnMo材料。筒身与管板存在环缝对接，该环缝焊后需热处理。按照相关标准要求并结合材料本身特性，20MnMo材料焊后热处理温度为600?650，但该材料回火温度通常为630°C，所以20MnMo材料最佳焊后热处理温度为600?620°C ;而ASME规定SA-336F91材料焊后热处理温度最低为730°C。两种材料焊后热处理温度差异过大，无重叠区间。若该环缝按照常规手段焊接后进行热处理，热处理温度须按照较高的执行，这将导致20MnMo材料强度大幅下降，焊接接头及20MnMo管板性能无法保证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:提出一种适用于高热处理温度差的两种异种材料的焊接方法，解决两种材料焊后热处理温度差异过大的问题。本专利技术目的通过下述技术方案来实现:，包括需焊接的高热处理温度材料和低热处理温度材料，且两种待焊接材料间无重叠热处理温度区间，依次包括以下步骤:I)对两种待焊接材料待焊接端分别堆焊镍基材料/不锈钢材料；2 )粗车堆焊层，对堆焊层进行探伤；3)对两种待焊接材料分别按其适宜热处理温度进行焊后热处理；4)精加工堆焊层，并在堆焊层上机加坡口；5)采用与堆焊材料相匹配的焊材在两种待焊接材料坡口处进行焊接；6)焊后对坡口焊缝及焊缝两侧的堆焊层一起进行探伤。上述方案中，在两种材料的坡口侧分别堆焊镍基材料/不锈钢材料，在不要求敏化的情况下，镍基材料/不锈钢材料热处理适宜温度宽泛，无论高温低温均可，且力学性能可以满足焊接后异种材料在实际使用中的高要求，堆焊后分别进行热处理，然后再对接焊缝，从而最终避免了两种材料直接相焊，解决了两种材料焊后热处理温度差异过大的问题。作为选择，所述高热处理温度材料为SA-336F91材料的蒸汽冷却器筒身，所述低热处理温度材料为20MnMo材料的管板；所述筒身坡口端部装圆环垫板，在筒身上堆焊镍基材料/不锈钢材料，堆焊宽度高于筒身厚度，堆焊时筒身在变位机上转动，堆焊后机加掉垫板，并粗车堆焊层，对堆焊层进行PT探伤和UT探伤，探伤后对筒身进行745 °C下的焊后热处理，热处理后精加工堆焊层，并在堆焊层上机加环缝坡口 ；所述管板坡口端部外壁装圆环垫板，在垫板内侧堆焊镍基材料/不锈钢材料，堆焊时管板平放在回转平台上进行堆焊，堆焊后机加掉垫板，粗车堆焊层，对堆焊层进行PT探伤和UT探伤，探伤后管板进行620°C下的焊后热处理，热处理后精加工堆焊层，并在堆焊层上机加环缝坡口 ；采用与堆焊材料相匹配的焊材，对筒身和管板环缝坡口进行焊接，焊后对环缝及环缝两侧的堆焊层一起进行100%的PT探伤、100%UT探伤和100%射线探伤。上述方案中，在筒身坡口端部内、外壁和管板坡口端部外壁加装垫板，方便进行堆焊；堆焊厚度高于最终要求尺寸，便于之后的粗车和精加工；粗车堆焊层，便于对堆焊层进行PT探伤和UT探伤，探伤确保堆焊质量；精加工堆焊层，使得最终筒身管板焊接成品尺寸满足需求，同时加工环缝坡口便于最后的环缝焊接；采用100%的PT表面探伤、100%UT内部探伤和100%射线全面探伤，两重探伤，确保探伤质量。作为选择，所述筒身堆焊采用TIG堆焊，堆焊厚度大于30mm。上述方案中，筒身堆焊采用TIG堆焊，焊接效率高质量好，堆焊厚度大于30mm，可消除埋弧焊环缝对筒身的影响。TIG焊(Tungsten Inert Gas arc Welding),又称为惰性气体钨极保护焊。作为选择，所述管板堆焊同样采用带极堆焊，堆焊厚度大于30mm。上述方案中，管板堆焊采用带极堆焊，焊接效率高质量好，堆焊厚度大于30mm，可消除埋弧焊环缝对筒身的影响。作为选择，所述筒身和管板环缝坡口采用埋弧自动焊焊接。前述本专利技术主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本专利技术可采用并要求保护的方案:如本专利技术，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本专利技术方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，在此不做穷举。本专利技术的有益效果:采用本专利技术工艺，解决了高热处理温度差的两种异种材料的焊后热处理温度差异过大的问题；对于SA-336F91材料和20MnMo材料而言，焊接后均按各自要求进行了焊后热处理，环缝变为镍基材料或不锈钢材料的对接。镍基/不锈钢焊缝力学性能满足要求，且通过无损探伤又能很好地证焊缝质量。因此既按标准要求消除了应力，又能保证焊缝性能，避免了 SA-336F91材料和20MnMo材料焊接后无法进行热处理的问题。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术实施例筒身的焊接结构示意图；图2是本专利技术实施例管板的焊接结构示意图；图3是本专利技术实施例筒身和管板的焊接结构示意图；其中I为筒身、2为堆焊层、3为垫板、4为管板、5为环缝。【具体实施方式】下列非限制性实施例用于说明本专利技术。，包括需焊接的高热处理温度材料和低热处理温度材料，且两种待焊接材料间无重叠热处理温度区间，依次包括以下步骤:I)对两种待焊接材料待焊接端分别堆焊镍基材料/不锈钢材料；2 )粗车堆焊层，对堆焊层进行探伤；3)对两种待焊接材料分别按其适宜热处理温度进行焊后热处理；4)精加工堆焊层，并在堆焊层上机加坡口 ；5)采用与堆焊材料相匹配的焊材在两种待焊接材料坡口处进行焊接；6)焊后对坡口焊缝及焊缝两侧的堆焊层一起进行探伤。上述方案中，在两种材料的坡口侧分别堆焊镍基材料/不锈钢材料，镍基材料/不锈钢材料热处理适宜温度宽泛，无论高温低温均可，且强度高，能满足焊接后异种材料在实际使用中的高要求，堆焊后分别进行热处理，然后再对接焊缝，从而最终避免了两种材料直接相焊，解决了两种材料焊后热处理温度差异过大的问题。如图1至3所示，对SA-336F91材料的蒸汽冷却器筒身I和20MnMo材料的管板4进行焊接；筒身I坡口端部装圆环垫板3，在筒身上堆焊镍基材料/不锈钢材料，堆焊宽度高于筒身厚度，堆焊厚度W大于30mm，堆焊采用TIG堆焊，堆焊时筒身I在变位机上转动，堆焊后机加掉垫板3，并粗车堆焊层2，对堆焊层2进行PT探伤和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高热处理温度差的异种材料焊接方法，包括需焊接的高热处理温度材料和低热处理温度材料，且两种待焊接材料间无重叠热处理温度区间，其特征在于依次包括以下步骤：1）对两种待焊接材料待焊接端分别堆焊镍基材料/不锈钢材料；2）粗车堆焊层，对堆焊层进行探伤；3）对两种待焊接材料分别按其适宜热处理温度进行焊后热处理；4）精加工堆焊层，并在堆焊层上机加坡口；5）采用与堆焊材料相匹配的焊材在两种待焊接材料坡口处进行焊接；6）焊后对坡口焊缝及焊缝两侧的堆焊层一起进行探伤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗永飞，朱超兵，银润邦，李占雷，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51