[发明专利]9Cr1MoV钢+碳锰低合金钢的异种钢焊接接头制造方法

说明书

本发明涉及异种钢接头的热处理，公开了一种9Cr1MoV钢+碳锰低合金钢的异种钢焊接接头制造方法，在9Cr1MoV工件的端面上堆焊厚度不小于3mm的非奥氏体耐热钢堆焊层，堆焊层的化学成分满足以下要求（按质量分数），Cr：0.8‑2.6%；Mo:0.4‑1.2%；对堆焊层进行热处理；在堆焊层上堆焊厚度不小于3mm的非奥氏体耐热钢二次堆焊层，二次堆焊层的化学成分满足以下要求（按质量分数），Cr：0.8‑2.0%；Mo:0.3‑1.1%；对二次堆焊层进行热处理；二次堆焊层与碳锰低合金钢工件焊接，形成连接焊缝，连接焊缝为碳锰低合金钢；对连接焊缝进行热处理。通过合理选择堆焊层成分，并运用适应于两层堆焊层与连接焊缝材质的热处理温度的梯级过渡，实现该异种钢的焊接及热处理，避免使用镍基堆焊，合格率高成本降低。

技术领域

本发明涉及锅炉压力容器异种钢接头热处理方法。

背景技术

目前，随着电站辅机参数的提高，辅机材料等级也在不断提高。高温加热器、蒸汽冷却器等部分换热器产品由于蒸汽进口侧温度达到550℃以上，在高温段需要用到9Cr1MoV的材料，该材料需要与碳锰低合金钢的筒节或管板对接，由于该两种材料的焊后热处理温度差异很大，直接对接后无法进行热处理，目前的焊接方式是先分别堆焊镍基材料，并各自热处理后再采用镍基焊材焊接起来。以火电站辅机蒸汽冷却器为例，其筒节为SA-336F91材料（属于9Cr1MoV的一种），需与20MnMoNb材料（属于碳锰低合金钢的一种）的管板进行对接，对于SA-336F91焊后热处理温度，根据ASME标准规定，当采用Cr含量小于3%的焊材焊接时，热处理温度可以降低到不小于705℃，也就是最低不小于705℃，考虑到炉温波动，需要规定热处理温度为720±15℃，而碳锰低合金高强钢的热处理温度不宜过高，过高会导致材料性能劣化，如电力部标准DL/T819中推荐热处理温度为580-620℃，业内一般采用620℃±15℃的热处理规范，因此两种材料没有热处理交集，且热处理温度差异显著，直接对接后无法进行焊后热处理。

目前该类接头国内一般采用如图1所示接头模式进行制造：（1）在9Cr1MoV工件（31）的端面堆焊镍基堆焊层（33），并按760±15℃进行热处理；（2）在碳锰低合金钢工件（32）端面堆焊镍基堆焊层（34），并按620±15℃进行热处理；（3）将两镍基堆焊层（33、34）采用镍基焊材焊接起来形成对接焊缝（35），不再进行热处理。

该方案存在的问题如下：（1）镍基材料昂贵，制造成本高；（2）镍基材料焊接难度大，焊缝合格率低；（3）焊缝为奥氏体焊缝，UT探伤缺陷不能有效检出，存在质量风险。（4）焊缝为奥氏体组织、两侧母材为铁素体组织，两者线膨胀系数很大，高温运行会导致接头热应力增大。

发明内容

为克服堆焊镍基材料制作类似异种钢接头成本高、合格率低的不足，本发明提出了一种9Cr1MoV钢+碳锰低合金钢的异种钢焊接接头制造方法，在不堆焊镍基材料的条件下，实现异种钢的焊接及热处理，以提高焊缝合格率和降低成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：9Cr1MoV钢+碳锰低合金钢的异种钢焊接接头制造方法，用于9Cr1MoV工件和碳锰低合金钢工件的连接， 9Cr1MoV工件的化学成分满足以下要求（按质量分数），Cr：8-11.5%；Mo：0.25-1.1%；V:0.15-0.3%；碳锰低合金钢工件的化学成分满足以下要求（按质量分数），C≤0.35%；Si：0.10-0.50%；Mn：≤2%，依次包括以下步骤：

在9Cr1MoV工件的端面上堆焊厚度不小于3mm的非奥氏体耐热钢堆焊层，堆焊层的化学成分满足以下要求（按质量分数），Cr：0.8-2.6%；Mo:0.4-1.2%；

对堆焊层进行热处理；

在堆焊层上堆焊厚度不小于3mm的非奥氏体耐热钢二次堆焊层，二次堆焊层的化学成分满足以下要求（按质量分数），Cr：0.8-2.0%；Mo:0.3-1.1%；

对二次堆焊层进行热处理；