[发明专利]马氏体耐热钢G115大径厚壁管道焊接及组合热处理方法

说明书

本发明涉及G115大径厚壁管道技术领域，具体涉及新型马氏体耐热钢G115大径厚壁管道焊接及组合热处理方法。本发明针对新型马氏体耐热钢G115大径厚壁管道焊接过程中易产生质量缺陷的问题，优化坡口设计形式、焊道分布设计，明确焊接及热处理工艺参数选择，保证焊接及热处理质量，解决了新型马氏体耐热钢G115大径厚壁管道焊接及热处理工艺不明的问题。

技术领域

本发明涉及G115大径厚壁管道技术领域，具体涉及新型马氏体耐热钢G115大径厚壁管道焊接及组合热处理方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2006年起，钢铁研究院依托国际合作项目“650℃蒸汽参数超超临界火电机组锅炉钢品种研发和性能研究”，开展了9％Cr～12％Cr～15％Cr含量650℃耐热钢的成分优化和品种筛选的探索研究，并确定了发展9％Cr含量650℃马氏耐热钢的方向和基本化学成分体系。2009年起，依托国家科技部973计划“耐高温马氏体钢的组织稳定性基础研究”课题，开展了9％Cr含量650℃马氏体耐热钢的高温组织稳定性的基础研究，提出了650℃马氏体耐热钢的“选择性强化设计理论”，成功开发出10Cr9W3Co3VNbCuBN原型钢。2012年起，依托科技部863计划“先进超超临界火电机组关键锅炉管开发”项目，开展了G115钢厚壁大口径管的研发。

G115作为国家目前为630℃-650℃高参数超超临界机组研发的新材料，与SA-335P92相比各项性能指标优异，因此成为当前我国(也是世界)首台630℃超超临界机组主蒸汽管道的唯一候选材料。

目前国内外相关对9Cr-3W-3Co系列马氏体耐热钢研究及基本处于研发阶段的性能研究。G115作为首批我国(也是世界)首台630℃超超临界二次再热机组示范工程主蒸汽管道候选材料，目前处于推广前的试验验证阶段，对于G115钢的焊接及热处理工艺也处于研究阶段。

目前，新型马氏体耐热钢G115大径厚壁管道焊接及热处理主要有热丝TIG焊、窄间隙自动焊、焊后单独的中频感应热处理等焊接及热处理工艺。本发明人研究发现：G115钢的焊接及热处理工艺工艺存在以下不足：

(1)坡口制备未充分考虑焊接过程中焊接操作，易损坏焊材且易出现夹杂质量缺陷。

(2)焊缝易产生冷、热裂纹、根部未熔合、夹钨等质量缺陷；

(3)采用中频感应加热方式预热，设备易损坏且容易产生磁场影响焊接质量。

(4)热处理工艺参数不明确，只能借鉴参考执行。

发明内容

针对上述问题，本发明提供马氏体耐热钢G115大径厚壁管道焊接及组合热处理方法，该工艺适用于630℃参数超超临界机组新型马氏体耐热钢G115大径厚壁管道焊后热处理，解决了新型马氏体耐热钢G115大径厚壁管道焊接过程中焊缝易产生冷、热裂纹、根部未熔合、夹钨等质量缺陷的问题以及焊材易损坏、熔合区易出现夹杂的问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

马氏体耐热钢G115大径厚壁管道焊接及组合热处理方法，包括步骤：

(1)坡口制备：对焊缝开坡口，然后组对形成U形坡口。

(2)焊前预热：焊接前采用柔性陶瓷电阻加热的方式进行预热，每侧加热宽度每侧不少于4倍壁厚且不少于100mm，预热速度为每小时6250℃/壁厚且不大于150℃/h，预热温度到达后恒温0.5h后，待温度至150℃～250℃时，进入定位焊工序。

(3)定位焊：采用氩弧焊(GTAW)焊接工艺在坡口根部进行定位焊，定位焊不少于4点，定位长度在10～15mm之间，厚度在2.5～3mm之间。