1.1锅炉受压元件的焊接要求
随着锅炉容量增大，压力、温度增高以及锅炉部件结构的大型化和复杂化，这就促使焊接技术需要不断发展和提高，对受压元件的焊接提出更高的要求。
1.1.1焊接文件
锅炉受压元件的焊接文件应包括焊接工艺规程（WPS）、焊接工艺说明书（WI）、和产品焊缝识别卡（JIC）。焊接工艺规程必须由相应的焊接工艺评定（PQR）作为支持文件，而焊接工艺评定应以钢材焊接性试验、焊接工艺试验为依据，在产品焊接之前完成。其评定范围应是锅炉受压元件的对接焊接接头、受压元件之间或受压元件与非受压元件之间连接的全焊透、开坡口或不开坡口的“T”形焊接接头或角接焊接接头以及堆焊层。工艺评定只能在原评定合格的范围内使用，如果焊接时所用的重要参数或附加重要参数的变化超过原评定时规定的变化范围，应重新评定。在焊接工艺说明书中，应提出焊接工艺要求和有关工艺顺序、无损探伤要求、焊接质量检查点以及焊后热处理等。在产品焊缝识别卡上，应标出产品焊缝编号及分布位置示意图，对各类接头，应编制相应的WPS、WI并明确焊工资格要求。各种常用焊接方法、典型焊接结构，应制定相应的焊接工艺守则或细则。
1.1.2焊接接头设计
选择坡口形式时，除应考虑钢材厚度、焊接方法、填充金属量、焊接变形、结构特点以及坡口形式对焊缝根部局部应力值影响外，还应考虑接头不易产生焊接缺陷和使焊接操作方便等因素。在选择下降管管座坡口形式时，还应考虑厚板拘束接头是否会产生层状撕裂问题。对典型受压结构的各种焊接接头，应制定相应的坡口标准。
1.1.3焊接材料选择原则
1.1.3.1同种钢焊材选择原则 （1）对于低碳钢和低合金高强度钢，应采用等强度匹配原则。对бs≥440Mpa、厚度大于50mm的高强度钢的焊接接头，手工打底焊时，允许采用比母材屈服强度低10％的焊接材料施焊，但焊接接头强度仍应不低于母材强度要求。对有再热裂纹倾向的低合金高强钢，除等强外，还应选用抗蠕变裂纹性能优良的焊材，以便提高焊接接头的蠕变塑性和形变能力。对于拘束度较大的焊接结构或承受低周疲劳的焊接结构，根部焊道可选用含碳量较低，抗裂性能优良的焊材，填充层应选用塑性优良强度相当的低氢或超低氢焊材。
（2）通常把珠光体耐热钢、贝氏体耐热钢、马氏体耐热钢统称为铁素体类耐热钢。对铁素体类耐热钢，原则上应采用等成分等强度原则。焊接这类耐热钢时，既要考虑常温力学性能，又要考虑高温蠕变断裂强度、蠕变塑性、蠕变断裂韧性、抗氧化性、抗腐蚀性以及长期在高温下的组织稳定性，还应考虑钢材的焊接性、焊材的工艺性等。
1.1.3.2异种耐热钢焊材选择原则
异种耐热钢接头是一个成分、组织和性能严重不均匀的非均匀体，由于合金元素的稀释、线膨胀系数、导热系数差别引起的热应力以及碳迁移，在高温运行中会出现应力、变形集中和过早失效问题，是构件局部薄弱部位。
对于奥氏体不锈钢和铁素体类耐热钢焊接，蛇形管对接焊缝，宜采用镍基焊丝或焊条。 对于马氏体耐热钢和贝氏体耐热钢及珠光体耐热钢焊接，或贝氏体耐热钢和珠光体耐热钢焊接，蛇形管对接焊缝，采用TIG焊时，可选用高级别或成分介于两侧钢材之间的焊丝；采用焊条电弧焊时，宜选用高级别焊材。集箱及导管环焊缝焊接，可选用高级别或成分介于两侧钢材之间的焊材。集箱管接头角焊缝宜选用高级别焊材。在选择异种钢焊材时，还应兼顾焊后热处理规范。
1.1.4焊工
担任焊接受压元件的焊工，必须持有《锅炉压力容器焊工合格证》，在合格证有效期内担任合格项目范围的焊接工作，并按焊接工艺规程施焊。
1.1.5预热和后热
焊前预热及焊后消氢是避免厚壁合金钢焊接接头开裂的重要措施。它能减缓焊接接头的冷却速度，降低接头焊接残余应力及热影响区形成淬硬组织的可能性，并有利于焊缝中扩散氢的逸出。
（1）焊件是否需要预热或消氢，除了考虑钢材的化学成分，厚度外，还应根据各种焊接方法热循环的特点，结构形式等而定，如电渣焊时，工件加热和冷却速度缓慢，故焊前不用预热，焊后也不消氢；T91、T92管子对接TIG焊，通常也无需预热和后热。采用超低氢型焊材，可以降低预热温度。
（2）局部预热或后热时，应加热速度均匀，预热区或后热区的宽度至少每侧为钢材厚度的3倍，且每侧不小于100mm。对厚壁筒体，厚度方向上的温差不超过50℃。整体预热或后热时，要加热均匀，加热温度一般比预热温度高50℃左右，达到加热温度时，应保温半小时以上，以达到均热。
（3）焊接过程中应始终保持焊接区的温度不低于规定的预热温度，如中断焊接，应及时加热。有产生延迟裂纹倾向的钢材，焊后应及时消氢或立即热处理。
（4）选择预热温度应和后热消氢规范综合考虑。过高的预热温度不仅恶化劳动条件，也会造成较大的附加热应力，使焊缝金属承受过大的塑性应变而开裂，最好采用较低的预热温度辅以适当的后热措施。
1.1.6装配与焊接
装配焊件时，尽量避免强制装配。焊件装配和定位焊的质量应符合工艺文件要求。焊接锅筒、集箱等部件时，应合理的选择装配、焊接顺序及合适的焊接线能量，以控制焊接变形。焊接环境温度不得低于0℃。不允许在焊件的非焊接表面引弧，如产生弧坑，应将其磨平或补焊。并对补焊或磨平部位进行检查。需要预热的焊件，定位焊接时，也应按规定进行预热。对高压锅炉的锅筒和集箱上管接头的组合焊缝以及集箱、管道、管子手工焊对接焊缝单面焊时，应采用氩弧焊打底或其他能保证焊透的焊接方法。随着冶金技术不断提高，钢材中的硫、磷含量大幅度降低，这会提高钢材的力学性能和抗焊接热裂纹、抗层状撕裂能力，但在某种条件下，当钢材中含硫量＜0.005％时，会产生低硫氢致裂纹，应采取相应措施。
在超临界、超超临界锅炉中，集箱如采用马氏体耐热钢91级（10Cr9Mo1VNbN）、92级（10Cr9WMoVNbBN）等材料时，焊接接头热影响区通常会产生IV型蠕变裂纹，要严格控制层间温度，焊接线能量，必要时考虑接头持久强度减弱系数。对上述材料所有接头，为了达到完全相变获得马氏体组织，焊后应冷却到100℃以下保温0.5～1h，随后可进行焊后热处理。
1.1.7焊接返修
返修工作应在热处理前进行，返修前，缺陷应彻底清除，圆滑过渡，并分析原因，制定可行的返修方案。当返修的焊件刚性很大，且返修深度较深时，应适当增加预热温度，必要时考虑后热措施。不允许在与水接触的情况下进行返修。要求焊后热处理的焊件，返修后应进行焊后热处理。焊缝返修后，应按焊缝的质量要求进行检查，必要时，可补充检查项目，确保焊接质量。同一位置上的焊缝返修不得超过三次。
1.2典型受压结构的焊接
近十多年来，国内锅炉制造行业大力开发600MW亚临界和超临界锅炉、1000MW超超临界锅炉，开展了T23/P23、T91/P91、T92/P92、T122/P122、Super304H、HR3C等新材料的焊接试验研究，并正在陆续用于生产。与此同时，焊接新工艺发展也很迅速，锅筒纵、环缝采用窄间隙埋弧自动焊。下降管管座采用马鞍形埋弧自动焊。锅筒上Φ≥108mm管接头角焊缝采用钨极氩弧焊打底加细丝埋弧自动焊，实现了角焊缝全焊透。集箱环缝采用窄间隙热丝脉冲TIG自动焊、窄间隙热丝脉冲TIG自动焊打底或TIG自动焊打底加埋弧自动焊。小直径短管接头角焊缝采用内孔TIG自动焊加细丝埋弧自动焊，最近又开发了钨极摆动和管内自动填丝的内孔TIG自动焊。大直径管接头采用TIG焊打底加药芯焊丝气体保护焊，正在开发细丝埋弧自动焊和熔化极气体保护自动焊。
蛇形管直管对接在生产自动线上采用脉冲热丝TIG焊、脉冲TIG焊加脉冲MAG/MIG焊以及垂
直位置脉冲TIG焊等。弯管对接采用全位置脉冲TIG焊等。膜式壁管屏光管加扁钢采用多头富氩混合气体脉冲MAG焊（MPM焊）和多头埋弧自动焊。大力推广半自动药芯焊丝气体保护焊和富氩混合气体实心焊丝气体保护焊，充分发挥这种工艺的高效、优质和节能的优势，逐渐在取代焊条电弧焊。
上述新工艺的应用，这不仅提高了锅炉受压元件的焊接质量，机械化、自动化水平，焊接生产效率，而且实现了锅筒管接头角焊缝、集箱大管接头及小直径短管接头角焊缝全焊透目标。受压元件的焊接机械化、自动化程度已达到了70~80%左右，使我国的锅炉受压元件的焊接技术在整体上已接近国外先进水平。但是，按照国际上对焊接机械化和自动化的重新定义，我国锅炉受压元件的焊接自动化率还是比较低的，大多数仅仅实现了焊接生产的机械化。特别是集箱长管接头角焊缝焊接实现机械化、自动化和全焊透还有相当大的难度。如在集箱结构上有所较大的突破，为焊接操作创造一个良好的条件，采用焊接机器人和机械手工作站是解决集箱管座焊接的方向之一。
1.2.1锅筒纵环缝的焊接和集箱、管道环缝焊接
1.2.1.1焊接特点
（1）锅筒、集箱壁厚厚，焊接工作量大，拘束度大，易产生各种焊接裂纹。焊层多，易产生夹渣、未熔合等焊接缺陷。
（2）由于焊接时合金元素的烧损以及焊缝边缘和中间部位熔合比不同，冷却速度不同，焊缝整个断面上，从底部至顶部的化学成分及力学性能不易保持均匀，个别部位容易出现低值。
（3）厚壁筒节焊接变形相对较小，但一旦产生了变形就不易校正。
（4）采用电弧焊时，焊前须预热，若预热温度不均匀易造成附加热应力，会使根部打底焊道开裂。
（5）接头力学性能受焊接方法、焊材、焊接线能量及焊后热处理制度的影响较大，如选择考虑不当，会造成接头某些力学性能的下降或不稳定。
（6）超临界、超超临界锅炉厚壁集箱其厚度达150mm左右，通常采用单面焊背面成形，这就要求根部焊道及过渡焊道质量必须优良、稳定。
1.2.1.2焊接方法选择
在选择厚壁筒节焊接方法时，首先应考虑在保证焊接质量的前提下，应降低成本，提高焊接生产效率，提高焊接过程的机械化，自动化程度，改善焊接操作者劳动条件。从焊接方法本身来提高焊接生产率主要有以下途径：
提高焊接熔敷率，例如：电渣焊、多丝埋弧焊、多丝MAG焊、热丝TIG焊、热丝埋弧焊等。 减少接头熔敷金属量，例如：窄间隙埋弧焊、窄间隙MIG/MAG焊、窄间隙热丝TIG焊等。 既提高焊接熔敷率又减少接头熔敷金属量，例如：双丝窄间隙埋弧焊、窄间隙热丝TIG焊等。 目前，用于锅筒纵、环缝焊接方法中有电渣焊、焊条电弧焊打底+常规坡口埋弧自动焊、焊条电弧焊打底+窄间隙埋弧自动焊等。
对于集箱环缝，当Φ<190mm或壁厚δ<14mm时，通常采用手工氩弧焊打底+焊条电弧焊；当Φ≥190mm时，通常采用手工氩弧焊打底+焊条电弧焊+埋弧自动焊、窄间隙热丝脉冲TIG焊、窄间隙热丝脉冲TIG自动焊打底或自动氩弧焊打底+埋弧焊等。
1.2.1.2.1电渣焊(ESW)
电渣焊是一种高效经济的焊接方法，可以一次成型焊接很厚的工件，特别适用于厚板纵缝对接。其优点在于：焊件不需特制坡口，可节约大量的坡口加工费用；能量利用率高，每千克焊缝金属的电能消耗仅为埋弧焊的1/2~1/3；只要焊接规范调整合适，厚板焊接一次合格率高，返修工作量少；电渣焊加热速度慢，冷却速度也很慢 ，可显著减少低合金钢近缝区产生冷裂纹的危险，并有利于焊缝中气体和杂质的析出。采用电渣焊焊接低合金钢，不需要预热和消氢。但焊缝及热影响区金属容易过热，晶粒粗大，使接头性能恶化，易产生八字裂纹之类的热裂纹，为此必须采取减少焊缝杂质，改善焊缝结晶方向，焊后正火细化晶粒等措施。电渣焊接头性能除受焊后不同热处理制度的较大影响外，生产中往往还受工件冷却速度变化的影响，接头性能有时不稳定，焊缝金属冲击性能偏低。
目前国内采用单丝或双丝电渣焊，其厚度范围为25～100mm，对300MW及300MW以上机组的锅筒壁厚达145~203mm，均不采用电渣焊。
1.2.1.2.2常规坡口埋弧自动焊(SAW)
埋弧自动焊是可靠的厚壁筒节纵环缝焊接方法。它采用多层多道焊，每道线能量不大，后层焊道对前层焊层有回火作用，焊后不需正火处理，焊接变形相对较小，生产效率也较高，但当工件很厚时，其坡口加工及焊接工作量很大，由于焊层焊道多，容易产生层道间未熔合及夹渣等缺陷，为防止接头产生冷裂纹，要求采取焊前预热及焊后消氢等措施。目前，国内通常采用单丝常规坡口埋弧自动焊。
1.2.1.2.3窄间隙埋弧自动焊(NGSAW)
窄间隙埋弧自动焊是一种优质、高效、低耗的焊接方法。它配备防窜动滚轮架、焊剂自动输送及回收装置，为适应窄间隙埋弧自动焊的焊接坡口，焊嘴整个端部都设计成扁平状，焊接规范可预置，并带焊缝自动跟踪装置和高度传感器来控制焊丝在坡口中的位置及伸出长度，焊道可以自动布道，焊接自动化程度高，焊缝一次合格率几乎可达100%。由于坡口窄小，可使焊缝截面积大大缩小，使焊缝填充金属量减少36%左右，既节约焊材、提高生产效率，又减少焊接变形。窄间隙埋弧焊可采用单丝或双丝，单丝直径为Φ4mm，双丝直径为Φ3、Φ4mm，前丝接直流电源，以保证焊道与侧壁良好熔合，后丝接交流电源，以防止两个电弧相互干扰，后丝在前丝形成的熔池上焊接，故焊接过程较稳定。由于这种方法焊接线能量较小，接头韧性好，焊接残余应力小，焊缝抗氢致裂纹性能好，可降低后热温度和时间。但窄间隙埋弧焊对坡口尺寸要求较严，焊接厚板纵缝时，往往由于焊接应力引起坡口尺寸变化而影响焊接质量，应在选择坡口角度和防止变形方面采取措施。国内300MW、600MW锅炉的压制锅筒筒节纵缝（壁厚145~203mm，钢种为SA-299、BHW35）以及筒节环缝已采用了窄间隙埋弧自动焊。但串列电弧双丝窄间隙埋弧焊至今未得到普遍推广应用，这主要是因为增加了操作难度，而交流电弧的焊道成形有时欠佳，不利于脱渣，时而引起焊缝夹渣缺陷。近年来，国外已研制出交流波形参数（脉冲宽度、正半波电流值、脉冲频率、脉冲波形斜率）可任意控制的AC/DC1000型埋弧焊电源，采用这种新一代的计算机控制埋弧焊电源，可使串列电弧窄间隙埋弧焊的工艺参数达到最佳组合，改善焊道成形，进一步提高交流电弧稳定性。
1.2.1.2.4窄间隙热丝脉冲TIG焊（NGHGTAW）
热丝TIG焊的原理是在TIG焊中通过另一个交流或直流热丝电源利用填充丝干伸长的电阻进行加热，这样可使焊丝熔敷速度比冷丝TIG焊时提高1~4倍，接近相同直径焊丝的MIG焊熔敷效率。窄间隙热丝TIG焊与窄间隙埋弧焊相比，焊缝截面积大幅度减少，填充金属量减少1/2。由于焊丝在焊接过程中被加热，焊丝表面的油污及杂质在焊丝送入熔池前已挥发，因此不容易产生气孔等缺陷。焊接过程中没有熔滴过渡，几乎没有合金元素烧损，这利于焊接材料的选择。
窄间隙热丝脉冲TIG焊按钨极摆动情况主要分为三类（见图1）
焊炬工件焊炬工件钨极钨极
① 每层单道钨极摆动焊 ②每层两道钨极摆动焊 ③每层单道钨极不摆动焊
图 1
这三种方式各有特点，对于钨极摆动，其优点是坡口加工精度相对较低，焊炬可达性好，缺点是焊炬结构复杂、控制系统较复杂、生产效率较低。而焊炬不摆动，其优点焊炬结构简单，控制系统不复杂，易于操作，生产效率高，但坡口加工精度要求高，焊接工艺规范较窄，调节难度相对较
大。
这种焊接方法，一般适合于集箱环缝焊接，特别适合于超临界、超超临界小直径厚壁集箱的焊接。焊接P91、P92马氏体耐热钢集箱时，更应适当控制焊接线能量和层间温度。
目前国外正在开发超窄间隙热丝脉冲TIG焊，其截面型式如图2所示。它比普通窄间隙热丝TIG焊的焊缝截面积又减少了
30～40％,使焊接接头综合性能更好。 图2 超窄间隙热丝TIG焊
1.2.1.3焊接坡口型式
锅筒纵环缝典型坡口型式见表1，集箱环缝典型坡口型式见表2 1.2.1.4焊接材料及预热、消氢规范
锅筒纵环缝、集箱环缝常用焊接材料及预热、消氢规范见表3、表4。
1.2.2锅筒、集箱管座的焊接
1.2.2.1焊接特点及存在问题
（1）锅筒、集箱上管接头数量多，焊接工作量大，与纵环缝相比，焊接自动化程度较低，尤其集箱与管接头还未实现机械焊，一直是锅炉受压元件焊接较薄弱的环节之一。
（2）由于锅筒下降管都布置在一侧，填充金属量大；而集箱小直径管接头数量多，大管座数量少，布置不均，都会造成锅筒，集箱产生挠度，焊接时，必须控制焊接顺序和焊接规范，并应利用锅筒，集箱上未焊接管座时的挠度来抵消焊接后产生的变形。
（3）由于管接头数量多，采用焊条电弧焊时，操作时不注意就会产生咬边，气孔，弧坑裂纹等焊接缺陷，对集箱管座，管壁较薄，节距小,管座泄露时有发生,应该提高焊工操作技能,焊接规范不易太大,根部焊道和盖面焊道应采用小直径焊条.
（4）焊接集箱上的小管接头和间距较密的管接头时,因施工条件受限,焊接质量很难保证,为此,应对多排距管接头的小间距从设计上给予限制,对长管接头,此净间距最好不小于45mm,对短管接头,最好不小于30mm。这样,有利于使用机械焊装置,便于焊接操作和焊缝返修及焊缝检查。
（5）焊接低合金钢锅筒,耐热钢集箱的管座时,如预热温度不够,会产生延迟裂纹,预热温度过高,焊工操作条件恶化,焊接质量难以保证。为此,应改进预热方式和焊接工艺,以适应各类管座的焊接特点和工艺要求,采用低碳超低氢型低合金钢焊条和耐热钢焊条以降低预热温度要求,开发和采用各种自动焊新工艺。
1.2.2.2坡口型式
锅筒、下降管及连接管、安全阀管座的坡口型式见表5,集箱管接头的坡口型式见表6
下降管管座应选用全焊透的坡口型式，如表5中A型带衬垫的插入式坡口，它将角接接头转化为对接加角接型式，并采用较小焊脚高度，从而减小了接头处的应力集中程度，同时可保证焊缝根部全焊透。对于≤200MW锅炉锅筒的下降管或直径不很大的给水管管座也可选用B型马鞍式坡口型式，此种坡口型式较A型的焊接工作量小，坡口加工也较方便，但焊缝根部不容易达到全焊透，不宜采用自动焊，往往增加管座壁厚，焊接后内孔镗焊根来保证焊透。
1.2.2.3下降管管座焊接
大容量机组锅筒下降管管座常由15CrMo、20MnMo、13MnNiMo54（BHW35,DIWA353）及16Mn等低合金钢制成。常用的焊接方法为焊条电弧焊和埋弧自动焊，此外还有采用药芯焊丝半自动气保焊等。下降管管座直径较大，壁厚较厚，拘束度很大，若焊接工艺选择不当，极易在焊缝和热影响区引起开裂，有时也会产生气孔、夹渣。为此，焊接这种管座时，必须注意以下几点：
（1）严格执行焊前预热和焊后消氢处理，在焊接过程中，应始终保持规定的预热温度，焊接结束后，如不能立即进行消除应力热处理，则应立即进行消氢处理，以避免产生氢致裂纹。
（2）装配时应保持坡口间隙的均匀性，焊条电弧焊时，应采用对称焊接法，以使各处焊接收缩均匀，从而减小焊接应力和变形。在焊接过程中，应严格控制焊接电流，及时清理熔渣。
表1、锅筒纵环缝典型坡口型式参考图 焊接方法 坡口型式 坡口尺寸（mm） 25＜δ≤100， b＝28～34 使用范围 ESW bα1筒节纵缝焊接 δSMAW+ SAW R2 1α2＝45° R=10～12, h=2 P=13～14 δ≤60，α1＝12～14° δ＞60，α1＝7～9° α1＝1.5～2°， α2＝45° R=10, h=2 P=13～14 δ≥50 坡口尺寸（mm） α1＝37.5°～40° α2＝6～15° P=1.5～2 b=2～3 H=10～12 δ=20～90 α＝6～15° P=1.5～2 b=2～3 R=5～8 δ=20～150 α＝2°～2.5° R=4 P=2～2.5 b=0.5 δ=20～150 α＝5°～6° R=6 P=2.5 b=0～0.5 δ=20～150 α＝6～8° R1=4，R2＝4 b=0.5 P=2 ～2.5 H=8～10 δ=30～160 筒节纵环缝焊接 δhPαSMAW+ NGSAW R筒节纵环缝焊接 选纵缝时α1＝2° 选环缝时α1＝1.5° δhPα2 表2、厚壁集箱环缝典型坡口型式参考图 焊接方法 坡口型式 2使用范围 集箱环缝，集箱与端盖环缝焊接。 工地安装时，焊接方法为TIG+SMAW bpHGTAW +SMAW +SAW δα1 pGTAW +SMAW +SAW Rb 集箱环缝，集箱与端盖环缝焊接。 当TIG+SMAW焊时，R=5～6mm NGHGRAW R集箱环缝，集箱与端盖环缝焊接。 p GTAW+ SAW(细丝) +SAW R集箱环缝，集箱与端盖环缝焊接。 p NGHGTAW +SAW HRR集箱环缝，集箱与端盖环缝焊接。 p表3、锅筒纵环缝常用焊接材料参考表 母材 ESW 焊丝 焊剂 HJ431 SAW 焊丝 H08Mn2MoA H10Mn2MoA H10Mn2NiMoA H08Mn2MoA 焊剂 NGSAW 焊丝 焊剂 SJ101 SJ101 H08Mn2MoA HJ350 H10Mn2MoA H10Mn2NiMoA HJ350 H08Mn2MoA SMAW 焊条 E6015-G 预热温度 （℃） 150～200 消氢规范 13MnNiMoNbg 13MnNiMo54 H10Mn2NiMoA （BHW35、DIWA353） 19Mnb、SA-299 H10Mn2NiMoA 250～350/3～5h HJ431 E5515-G 150～200 250～350/3～5h 注：1、ESW焊不需要预热、消氢，2、NGSAW焊，根据壁厚可适用降低消氢温度和保温时间。
表4、集箱环缝常用焊接材料参考表
GTAW 母材 焊丝牌（型）号 H05MnSiAlTiZrA H08Mn2SiA H05MnSiAlTiZrA H08Mn2SiA H05MnSiAlTiZrA H05Cr1MoTiReA H08CrMnSiMo JGS-1CM H05CrMoVTiReA H08CrMoVA JGS-2CM TGS-9cb H06Cr9Mo1V ER90S-B9 TGS-12CRS 焊丝 直径 Φ2.5 SMAW 焊条型号 焊条 直径 Φ3.2 Φ5 Φ3.2 Φ5 Φ3.2 Φ5 Φ3.2 Φ5 Φ3.2 Φ5 Φ3.2 Φ5 Φ3.2 Φ5 SAW 焊丝焊剂牌（型）号 H08MnA +HJ431 H10Mn2+HJ431 H10Mn2+HJ431 H08MnMo+HJ350 H10Mn2NiMoA+J101 H10Mn2NiMoA+HJ350 H08CrMoC+SJ110 H12Cr1Mo+HJ350 H08CrMoV+HJ350 EB3+SJ110 焊丝 直径 Φ3 Φ4 Φ3 Φ4 Φ3 Φ4 Φ3 Φ4 Φ3 Φ4 Φ3.2 Φ2.5 Φ2.5 Φ3.2 NGHGTAW 焊丝牌（型）号 焊丝直径 Φ1.0 Φ1.0 预热温度 （℃） δ＞90mm时 ≥100 δ＞25mm时 ≥80 δ≥10mm时 150～200 δ＞15mm时 100～150 δ＞6mm时 200～250 δ＞6mm时 200～250 δ＞6mm时 200～250 20 E5015 SA106C 15NiCuMoNb5-6-4 （WB36、DIWA373） 15CrMoG，13CrMo44 SA335P12、P11 12Cr1MoVG SA335P22 10CrMo910 SA335P91 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.4 E5015 E6015-G E5515-B2 H08CrMoV JGS-2CM（TGS-2CM） TGS-9cb ThermanifMTS3 TGS-12CRS ThermanifMTS616 Φ2.5 E5515-B2-V E6015-B3 E9015-B9 (CM-9cb) CR-12S Φ2.4 US-9cb+PF200S US-12CRSD +PF-200SD SA335P92 Φ2.4 Φ1.0 注：1、TIG焊打底或NGHGTAW焊时，一般可降低预热温度50℃左右。当P22 Φ≥800mm，δ＞40mm以及P91、P92 Φ≥500mm，δ＞30mm时，宜考虑消氢措施。
表5、锅筒下降管及连接管、安全阀管座的坡口型式参考图 管座类型 坡口型式编号 坡口型式 坡口尺寸（mm） 应用范围 A 下降管管座 B αα＝10～12° b＝10～14 衬环可用于所有厚壁锅筒的下降管管座 b α＝30～35° R=8 b=5 用于≤200MW锅炉锅筒的下降管管座或直径不大的给水管 αC dH×Sα1＝50° α2＝30° α3＝60° b＝2.5 管径Φ≥108mm的管座 连接管管座 D 45°dH×S24α＝45° b＝8 管径Φ＜108mm的管座 dH+1dH+6dH+10安全阀管座 α8E α＝20° b＝6 ——
表6、集箱管接头的坡口型式参考图 管座类型 管径（mm） 坡口型式 D×δh2坡口尺寸（mm） α1＝α2＝45° R＝6，r＝3 b＝1,h1 按管径定 h2＝h1－3 焊接方法 α2α1rb内孔TIG焊 +SMAG（或GMAW） 短管 （全焊透） α1h1α3h1h3RR1dd1d2α1＝α2＝60° α3＝10° d1＝d＋3，d2＝d＋6 R1＝1，R2＝3 h1＝1，h2＝2，h3＝3 α2h2内孔TIG焊 +SAW R2φ＜108 2α 短管 （非全焊透） dHRh1DU＝dH＋18～20 D＝dH＋0.5 R＝6.5，h1＝4 α1＝10°，α2＝20° SMAW 长管、短管 （非全焊透） 短管 （全焊透） αdH×Sα1SMAW d0d1=d+5.5-0.5S≤6，α=45° S＞6，α=30° 内孔TIG焊 +SMAW d2=d+5.5+0.50d3=d+18.5+0.50 ×短管 （全焊透） φ≥108 S≤10，α=45° S＞10，α=40° TIG焊打底+SMAW （或GMAW） α （3）选用塑性、韧性好的碱性低氢性或超低氢性焊条施焊，在不影响接头强度的前提下，可选
用塑性好，强度较母材稍低一点的焊条作打底焊，以改善接头根部焊道开裂。若下降管管座材质与锅筒材质不同，管座强度略低于锅筒时，选用与下降管管座母材等强的焊材进行打底焊，可收到较好效果。
（4）采用马鞍型埋弧焊时（如A型坡口）由于根部间隙不宜太大，一般为14mm左右，坡口角度较小，故采用Φ3mm焊丝较为合适。在选择焊剂时，因坡口内间隙较宽，又存在较大的马鞍落差，这时，既要考虑焊剂的脱渣性要好，又要考虑熔渣的流动性要适中。在打底焊和盖面焊时，焊接电流应适当偏小些，以防止垫板烧穿，改善脱渣并解决了角焊缝盖面时成形较差的问题。应该注
意的是焊脚高应控制在15mm为宜。过高的焊脚尺寸，马鞍型埋弧焊无法焊出满意的成形和高度，还需要焊条电弧焊或药芯焊丝气保焊补焊。采用埋弧焊工艺，不仅焊接效率高，焊接质量好，还可大大改善焊工的劳动条件。
1.2.2.4连接管、安全阀管座的焊接
锅筒连接管及安全阀管座，材质一般为20，20g，SA106B，SA105以及SA106C等低碳钢和碳锰钢。对于管径Φ≥108mm的管座要求全焊透。工艺上采用内孔TIG自动焊＋细丝（Φ1.6mm）埋弧自动焊和手工TIG焊打底＋细丝埋弧自动焊，也可采用手工TIG焊打底＋焊条电弧焊。由于管座尺寸较小，材质为低碳钢，碳锰钢，焊接性能较好，产生焊接缺陷的可能性相对较小，但最容易产生缺陷的部位往往在TIG焊和埋弧焊（焊条电弧焊）交界处，对管壁较厚的管座，尤为突出。其原因是根部操作性较差，其次害怕根部烧穿，都喜欢使用较小的焊接电流，使此处熔合不良或产生夹渣，气孔等缺陷。对于安全阀管座，采用焊条电弧焊，管内镗焊根来保证焊透。对管径Φ＜108mm的管座，是非全焊透型式，通常都采用焊条电弧焊。
锅筒下降管、连接管、安全阀管座焊接方法，焊材和预热消氢要求见表7。 表7、锅筒下降管、连接管、安全阀管座焊接方法，焊材和预热消氢要求参考表 管座名称 焊接方法 母材 焊材 E5015打底（φ5） ＋E6015G（φ5） E6015G（φ5） E6015-D1（φ5） W-40+HJ330（φ3） H08Mn2MoA +HJ330（φ3） 焊前预热温度（℃） 150～200 150～200 150～200 150～200 150～200 消氢或中间热处理 温度（℃） 250～350 250～350 250～350 580±20 250～350 时间（h） 3～5 3～5 3～5 ＞1 3～5 3～5 BHW35+15CrMo SMAW 下降管管座 BHW35+ BHW35(20MnMo) SA299+20g SA299+16Mn SAW TIG打底 ＋SMAW 内孔TIG +SAW TIG打底 ＋SAW SMAW (镗焊根) BHW35+BHW35 BHW35+20g SA299+20 BHW35 +SA106C(20g) BHW35＋SA105 φ≥108mm 连接管管座（全焊透） H05MnSiALTiZr(φ2.5) TIG：≥50 φ≥168mm时+E5015(φ3.2,φ4,φ5) 150～200 250～350 TIG：≥50 φ≥168mm时H05MnSiALTiZr(φ2.5) 150～200 250～350 +H10Mn2+SJ101(φ1.6) 150～200 E5015(φ3.2,φ4,φ5) 250～350 100～150 E5015(φ3.2,φ4,φ5) E5015(φ3.2,φ4,φ5) 150～200 100～150 ―― ―― H10Mn2＋SJ101(φ1.6) 3～5 安全阀管座 φ≥196mm （全焊透） φ＜108mm 连接管管座（非全焊透） 3～5 SA299+20(16Mn) BHW35 ＋20(SA106C) SA299＋ 20(16Mn) ―― ―― SMAW 1.2.2.5集箱大管座焊接 直径Φ≥108mm的管接头，当材质为碳钢、15CrMoG、P11、P12、P22、12Cr1MoVG时，一般采用手工TIG焊打底，焊条电弧焊焊接过渡层，药芯焊丝气保焊焊接填充层和盖面层。当材质为P91，P92时，采用手工TIG打底加焊条电弧焊。TIG焊打底时，管子内壁必须充氩气保护，以防止焊缝背面氧化。为了提高焊缝力学性能特别是提高冲击韧性，焊条电弧焊时，应采用多层多道焊，焊层厚度≤3mm，以使后一焊道对前一焊道起到回火作用。宜采用较细直径焊条（例如：φ3.2，φ4mm），严格控制焊接线能量，焊条摆动幅度通常为所使用焊条直径的2～3倍，最宽不得超过4倍。焊接中
每层焊道接头应错开10～15mm，尽量使焊缝平滑，便于清渣，以避免产生缺陷。预热温度和层温应按规定执行。如焊后内壁要求机加工清焊根的管接头，也可直接用焊条电弧焊焊接。目前正在开发自动MAG焊和SAW焊。
1.2.2.6集箱小管座焊接
直径φ＜108mm的管接头，对于全焊透结构的短管接头，可采用内孔TIG焊，外坡口用焊条电弧焊或细丝埋弧自动焊，后者可实现焊接过程全部机械化，焊接质量好，但需配置价格较贵的专用焊接装置及坡口加工设备，一次投资费用大。非全焊透的短管接头都采用焊条电弧焊，此法简单，生产成本低，但容易因操作不当造成焊接缺陷，若严格执行工艺，接头焊接质量仍是可靠的。
长管接头因无法实现内孔焊，一般均采用非全焊透结构，又因管间净节距较小，沿管径排数较多，管接头长度较长，也不宜采用自动焊，到目前为止都采用焊条电弧焊。若净节距适当加大，设计专用焊接装置，有可能使用自动焊。长管接头坡口最好在集箱管孔上加工出约10°的锥角，使管子与集箱之间有一定的间隙，有利于减少焊接和运行时管座的应力集中。其缺点是加工比较麻烦。
1.2.2.7集箱管接头焊接的焊材选用和预热要求
集箱与管接头焊接所用焊材和预热温度，可根据所焊母材的材质，按表4选择，当集箱与管接头材质不同时，宜选用高级别焊材，预热温度应按高侧母材要求执行。
1.2.2.8膜式壁管屏与集箱焊接通常有两种方式：
（1）集箱管座与水冷壁管屏组焊。先将集箱管接头焊好，再与水冷壁管屏对接焊，为保证根部焊透，采用手工TIG焊打底＋焊条电弧焊或全部TIG焊。它的优点是，集箱与管座已进行消除应力热处理，如材质为碳钢或壁厚较薄的低合金耐热钢与管屏组焊后不需再进行热处理，但管屏焊接后的管间距不易与集箱管座间距相配；装配焊接都比较困难。
（2）管屏与集箱直接组焊。它是先将管屏管子与集箱点焊牢固，再焊管间鳍片，最后用焊条电弧焊焊接管座角焊缝。其优点在于集箱可作为固定装置，以防止管屏焊接时产生的变形，管屏的管间距易于保证，直接组焊法可省掉管座与管屏组焊的对接焊口，经济性较好。但管接头角焊缝不能全焊透。
1.2.3焊接三通的焊接
集箱焊接三通，由于要求在三通上开密排管孔和方便制造，且内外多采用壁厚加强型焊接结构。焊接三通的特点是：焊接工作量大，理想的对口焊缝坡口型式较难制作，最好采用马鞍车床加工。为保证焊缝根部焊透，需带衬垫或适当加大壁厚，焊后需镗焊根。坡口形式如图3所示。高压超高压锅炉厚壁三通的坡口角度为30～45°，焊接三通材质一般为20G，SA106C，15CrMo，12Cr1MoV。由于坡口形状较复杂，用机械焊较困难，故通常采用焊条电弧焊、药芯焊丝气体保护焊。
α图3.焊接三通坡口形式1.2.4小直径管子对接焊
1.2.4.1焊接方法和工艺特点
锅炉受热面过热器和再热器等部件管子以及水冷壁管子接头数量和壁厚，随着锅炉容量的增大而成倍增加，1000MW超超临界锅炉的过热器壁厚已达12.7mm，吊挂管壁厚达18.3mm，上部水冷壁凝渣管壁厚达20～22mm，接头总数达3万多个。传统的冷丝TIG焊的效率已远远不能满足实际生产进度的要求。必须采用效率较高且保证接头质量的熔焊方法。目前生产中使用的管子对接焊的各种焊接方法及其工艺特点和适用范围见表8。
1.2.4.2管子对接焊焊接方法的选择
焊接方法的选择应考虑管子规格与材质范围、焊接生产效率、成线要求、探伤条件、焊接接头的一次合格率、工艺成熟程度与控制难易等因素。对于奥氏体不锈钢与铁素体类耐热钢的异种钢焊接，应尽量选择可降低稀释率的焊接方法，如钨极氩弧焊，特别是热丝钨极氩弧焊，由于焊丝熔化速度和熔池热量可分别控制，容易获得低的稀释率。
表8、管子对接焊的各种焊接方法及其工艺特点和适用范围 焊接方法 焊接工艺名称 代号 工艺特点 1.钨极作电极，熔池热量和焊丝熔化速度可分别控制，易实现单面焊双面成型，焊接质量好（下列GTAW焊各种焊接工艺均有此特点）。 适用范围 1.无专用TIG焊设备时的管子焊接。 2.空间位置受限，无法实现自动化焊接的场合。 3.用于打底焊。 4.适合异种钢焊接。 1.δ≤6mm直管对接。 2.可用于打底焊。 3.适合异种钢焊接。 δ≤7mm直管对接（最佳厚度3.5～6mm） 手工TIG焊 GTAW 自动TIG焊 钨极惰性气体保护焊 GTAAW 管子转动，接头位于管子上方（平焊位置），焊接质量好，生产率比手工TIG焊高。 1.管子转动，焊头位于立焊位置，焊丝从上方加入熔池。 2.电弧穿透力强，可以不开坡口一次焊透7mm，效率高，质量好。 1.焊丝经过预热送入熔池，熔敷效率高。 2.焊丝经过预热，表面杂质少，气体含量低，焊接质量好。 1.管子不动，机头绕管子旋转完成焊接工作，焊接质量好。 2.对装配质量要求高，焊接辅助时间长。 垂直位置自动TIG焊 GTAAW（V） 热丝TIG焊 GTAAW（H） 直管对接（最佳厚度为5～11mm）特别适合异种钢焊接。 1.弯管对接（多用于对焊接质量要求很严的场合）。 2.适合异种钢焊接。 全位置TIG焊 熔化极气体保护焊 GTAAW（O） MAG/MIG焊 TIG焊打底+MAG/MIG焊盖面 GMAAW 1.焊丝本身作电极，熔敷速度快，生δ≥6mm直管对接 产效率高。 2.起弧处可能会出现未焊透、未熔合，也会产生弧坑下垂等缺陷。 TIG焊打底+MAG/MIG焊盖面，综合δ≤13mm直管对接，适了两种工艺方法的优点，既改善了打合异种钢焊接 底焊缝的质量，又兼顾了生产效率。 1.TIG焊打底，以保证根部焊接质量，δ＞5mm各种直管和弯焊条电弧焊盖面，以提高生产效率。 管对接。 2.无需专用焊接设备，投资费用少。 3.灵活方便，适应性较强，但焊接质量在很大程度上依靠焊工的操作技能。 1.利用焊件表面相互摩擦生热，直至δ≤6mm碳钢，达到塑性状态，加压顶锻形成接头。 12Cr1MoVG等珠光体耐2.不开坡口，不需填丝，生产效率很热钢直管对接。 高，成本低。 3.由于焊缝内外有毛刺，只能采用超声波探伤，局部熔合不良，很难探伤发现。 GTAAW +GTAAW 组合手工TIG焊焊接 打底+焊条电弧焊盖面 GTAW +SMAW 摩擦焊 摩擦焊 FRW （1）直管对接
在自动生产线上的直管对接，应优先选用热丝TIG焊、TIG焊+MAG/MIG焊。这类焊接方法可焊管子壁厚δ≤13mm，焊接接头质量好，生产效率较高，适用于各种钢材焊接。当直管壁厚在3.5～7mm时，可以不开坡口，选用垂直位置自动TIG焊。对于δ≤6mm的碳钢管和12Cr1MoVG等珠光体耐热钢管，也可选用摩擦焊。在无专用焊接设备的条件下，应选择手工TIG焊和手工TIG焊打底+焊条电弧焊盖面。
（2）弯管对接
弯管对接常用手工TIG焊、手工TIG焊打底+焊条电弧焊以及全位置TIG焊等。对于壁厚厚的弯管对接（δ≥10mm），最好采用全位置热丝脉冲TIG焊。
上个世纪八十年代前后，国内锅炉制造厂也曾使用过闪光对焊、中频感应压力焊、全位置等离子弧焊以及全位置等离子弧焊打底+全位置TIG焊盖面等，这些焊接方法由于本身的各种原因以及对接头加工要求和探伤检查等因素，很难完全满意。由于大容量锅炉管子对接接头的焊接质量要求高，生产中现已基本上不再使用。
1.2.4.3焊接坡口型式选择
对于管子壁厚在3≤δ≤6mm且材质为碳钢及珠光体耐热钢时可以选用I型坡口对接接头，采用焊接方法有摩擦焊和垂直位置TIG焊。
对于开坡口的对接接头，选择坡口型式的原则为：
坡口型式有利于保证焊接质量，不易产生焊接缺陷，在保证焊接质量的前提下，填充金属量应最少，坡口易于加工。
一些典型的焊接坡口型式见表9
1.2.4.4管子对接焊的焊接材料选择见表10。
1.2.4.5奥氏体不锈钢与铁素体类耐热钢的异种钢管子对接焊 1.2.4.5.1异种钢的焊接特点
（1）由于这两类钢的化学成分、金相组织、热膨胀系数、导热系数等差异极大，容易产生化学成分和金相组织极为复杂的焊接熔合区，长期在高温高压工况下运行，会产生应力变形集中使焊接接头过早失效。为此宜选用热膨胀系数和高温强度介于两侧母材之间，或能与之相匹配的焊接材料。
（2）在焊接过程中，特别是在焊后热处理及运行条件下，碳会从铁素体钢一侧向奥氏体钢一侧迁移，在奥氏体钢焊缝一侧，形成高硬度的增碳层，而在铁素体钢熔合线一侧，形成蠕变强度低的脱碳层，在高温运行条件下，此处因强度不足易开裂，故应选用能阻止碳迁移的高镍焊材，并谨慎选择焊后热处理规范，尽量减少碳迁移。
（3）焊接接头两侧钢种往往因高温强度不匹配而造成破坏。为此，在接头设计时，应合理选用铁素体耐热钢的钢材，尽可能降低这一侧焊缝界面的应力水平，宜选用合金元素含量较高的、高温强度高的钢种与奥氏体钢相匹配，最好选用SA213-T91与奥氏体钢相焊，其次选用SA213-T23或12Cr2MoWVTiB（G102）钢。
（4）铁素体侧母材对焊缝的稀释，使焊缝，特别是熔合区合金元素分布很不均匀，奥氏体形成元素含量不足，可能导致熔合区不良组织的产生甚至开裂，因此要选用合适的焊接方法和工艺，严格控制热输入量及熔合比，尽量降低铁素体侧母材的稀释率，并保证焊缝的熔透性和良好的内外成型。
（5）提高异种钢焊接接头高温持久强度、蠕变塑性、蠕变断裂韧度，避免接头早期失效，还有待进一步试验和完善工艺。
1.2.4.5.2异种钢焊接方法选择见表8、坡口型式选择见表9、焊接材料选择见表11。
1.2.4.5.3异种钢焊接接头的性能评定要求，目前尚无统一标准；各生产厂家焊前均作了大量的工艺试验，其常温检验项目和合格标准大致相同，即：
（1）接头抗拉强度不低于低侧母材抗拉强度的下限； （2）接头弯曲角度α≥50°（D=3a，a为试件厚度）； （3）接头金相检查无显微裂纹（金相组织作参考）；
常做的高温检验项目有：运行温度下的高温爆破强度不低于相同温度下低侧母材对接接头高温强度标准的下限值。
常做的高温检验项目有：运行温度下的高温爆破强度不低于相同温度下低侧母材对接接头高温强度标准的下限值。
必须指出，鉴于国内外异种钢接头在电站锅炉长期服役过程中时有爆管发生，对异种钢接头的损坏机理有不同观点，但主要是由于两种钢高温强度不匹配，使蠕变集中在铁素体耐热钢一侧，这是异种钢接头早期失效的主要原因。同时在接头熔合区存在碳迁移造成贫碳和增碳区，以及附加热应力，更促使裂纹扩展开裂。采用镍基焊材时，虽然减轻碳迁移，降低附加热应力，但是如工艺及操作不当，也会使焊缝产生缺陷，失效也会发生。
表9、管子对接焊坡口型式 焊接方法 手工TIG焊或手工TIG焊+焊条电弧焊 典型坡口型式 坡口尺寸 采用TIG焊时α=50～55°， 采用TIG焊打底+焊条电弧焊时，α=70～75°。 P=0～1mm b=2～2.5mm 当δ＜10mm时 α=70～75° P=0～1mm 当10≤δ≤22mm α=20～25° P=1.5+0.2-0mm b=2.2+0.3-0mm 当10≤δ≤22mm α1=45°±2.5° b=3+0.3-0mm α2=20～25° P=0.5～1mm α=40°±2.5° P=2.5～3mm b’=3+0.3-0mm b=0～0.5mm 全位置TIG焊 α=30°±2.5° P=1.5+0.2-0mm b’=2.2+0.3-0mm b=0～0.5mm 热丝TIG焊 TIG焊打底+MAG/MIG焊 表10、管子对接焊的焊接材料选用参考表 母材 GTAW （φ2.5） H08Mn2Si H05Mn2SiRe H08Mn2SiRe ER55-B2 H08CrMnSiMo TGS-1CM H08CrMoV TIG-R30 ER62-B2 TGS-2CM H08CrMoV H08CrMoVRe TIG-R31 H10Cr2MnMoWVTiB GTAW+SMAW （φ2.5）（φ2.5、φ3.2） H08Mn2Si+E5015 H05Mn2SiRe+E5015 H08Mn2SiRe+E5015 ER55-B2+E5515-B2 TGS-1CM+E5515-B2 H08CrMoV+E5515-B2 H05Cr1MoTiRe+E5515-B2 ER62-B2+E6015-B3 TGS-2CM+E6015-B3 H05CrMoVTiRe+E5515-B2-V H08CrMoV+E5515-B2-V H10Cr2MnMoWVTiB +E5515-B3-VWB GTAAW（O） （φ0.8、φ1.0） H08Mn2Si H05Mn2SiRe H08Mn2SiRe ER55-B2 TGS-1CM H08CrMoV H08CrMoTiMo TGS-2CM H08CrMoV H08CrMoVRe H10Cr2MnMoWVTiB UnionIP23 T-HCM2S TGS-2CW TGS-9cb CM-9ST H06Cr9Mo1V TGS-12CRS ER308H H0Cr19Ni9 H0Cr21Ni10 H1Cr19Ni9Ti GTAAW（H） （φ1.0） H08Mn2Si H05Mn2SiRe H08Mn2SiRe ER55-B2 TGS-1CM H08CrMoV GTAAW+GMAAW （φ1.0）（φ0.8） H08Mn2Si+H08Mn2Si H05Mn2SiRe+H08Mn2Si H08Mn2SiRe+H08Mn2Si ER55-B2+MGS-1CM TGS-1CM+MGS-1CM H08CrMoV+MGS-1CM H08CrMoTiMo+MGS-1CM TGS-2CM+MGS-2CMS H05CrMoVTiRe+H08CrMnSiMoV H08CrMoV+H08CrMnSiMoV 20，20g 15CrMoG 13CrMo44 SA213T12 SA213T11 SA213-T22 TGS-2CM H08CrMoV H08CrMoVRe 12Cr1MoVG 12Cr2MoWVTiB H10Cr2MnMoWVTiB H10Cr2MnMoWVTiB， H08Cr2MnMoWVTiB UnionIP23 T-HCM2S TGS-2CW TGS-9cb CM-9ST H06Cr9Mo1V TGS-12CRS ThermanitMTS616 ER308H H0Cr19Ni9 H0Cr21Ni10 H1Cr19Ni9Ti UnionIP23 SA213-T23 UnionIP23(Union Icr2WV) UnionIP23 ThyssenCr2WV T-HCM2S T-HCM2S + HCM2S TGS-2CW TGS-2CW CM-2CW TGS-9cb CM-9ST H06Cr9Mo1V TGS-12CRS ThermanitMTS616 TGS-9cb+CM-9cb Chromo9V CM-9ST+CM-9cb Chromo9V H06Cr9Mo1V+CM-9cb Chromo9V TGS-12CRS+CR-12S ER308H+E308-15 H0Cr19Ni9+E308-15 H0Cr21Ni10+E308-15 H1Cr19Ni9Ti+E308-15 SA213-T91 TGS-9cb+Thermanit MTS3 CM-9ST H06Cr9Mo1V+Thermanit MTS3 TGS-12CRS ThermanitMTS616 ER308H+ER308Si H0Cr19Ni9+ER308Si H0Cr21Ni10+ER308Si H1Cr19Ni9Ti+ER308Si SA213-T92 ER308H H0Cr19Ni9 SA213-TP304H H0Cr21Ni10 H1Cr19Ni9Ti 续表10、管子对接焊的焊接材料选用参考表 母材 GTAW （φ2.5） GTAW+SMAW （φ2.5）（φ2.5、φ3.2） ER347H+E347-15 ER347+E347-15 H0Cr20Ni10Nb+E347-15 H1Cr19Ni9Ti+E347-15 T-304H+304H ERNiCr-3+ENiCrFe-2 ERNiCrMo-3+ENiCrFe-2 GTAAW（O） （φ0.8、φ1.0） ER347H ER347 H0Cr20Ni10Nb H1Cr19Ni9Ti T-304H ERNiCr-3 ERNiCrMo-3 GTAAW（H） （φ1.0） ER347H ER347 H0Cr20Ni10Nb H1Cr19Ni9Ti T-304H ERNiCr-3 ERNiCrMo-3 GTAAW+GMAAW （φ1.0）（φ0.8） ER347H+ER347Si ER347+ER347Si H0Cr20Ni10Nb+ER347Si H1Cr19Ni9Ti+ER347Si T-304H ERNiCr-3 ER347H ER347 SA213-TP347H H0Cr20Ni10Nb H1Cr19Ni9Ti Super304H HR3C T-304H ERNiCr-3 ERNiCrMo-3 表11、异种钢焊材选用参考表 焊 接 方 法 母材 SA213-TP304H+12Cr2MoWVTiB SA213-TP347H+12Cr2MoWVTiB SA213-TP304H+SA213-T23 SA213-TP347H+SA213-T23 SA213-TP304H+SA213-T91 SA213-TP347H+SA213-T91 Super304H+SA213-T91 HR3C+SA213-T91 SA213-TP347H+SA213-T92 Super304H+SA213-T92 HR3C+SA213-T92
ERNiCr-3(Inconel82) ERNiCr-3 (WELMIG82) ERNiCr-3 +ENiCrFe-2 GTAW GTAAW GTAAW(O) GTAAW(H) GMAAW GTAW+SMAW 焊 丝 型 号 (牌号) 1.2.4.6焊接叉形管
为了便于制造和保证焊接质量，焊接叉形管多采用支管对接、加强焊缝的结构。叉形管的对接坡口型式如图4。焊接A型坡口型式时，可在专用旋转装置上，采用内充氩气手工
d ×δw1d -2δ2w1.57°30′≥2δ150°±2°30′1～1.535°≥2δ1<1.51.5～2.34max45°d ×δw2 A型 B型
图4、叉形管对接坡口型式
TIG焊打底，以保证根部熔透和反面成型，再用焊条电弧焊或手工TIG焊盖面。焊接B型坡口型式时，无需内充氩气，采用手工TIG焊打底+焊条电弧焊盖面。焊好后，从支管内壁镗焊根，以保证根部熔透。焊接叉形管的焊接材料见表12。
表12、焊接叉形管的焊材选用参考表 焊接方法 焊接叉形管材质 20（20g）+20（20g） SA210C+SA210C 15CrMoG+15CrMoG 15CrMoG+12Cr1MoVG 12Cr1MoVG+12Cr1MoVG SA213-T91+SA213-T91 SA213-TP347H+SA213-TP347H GTAW 焊丝型号（牌号） H05MnSiAlTiZr H05Cr1MoTiRe H05CrMoVTiRe TGS-9cb、ER90S-B9 H1Cr19Ni9Ti，ER347H SMAW 焊条型号 E5015 E5515-B2 E5515-B2-V E9015-B9 E308-15、E308-16 E347-15、E347-16 SA213-TP304H+SA213-TP304H H0Cr21Ni10、H1Cr19Ni9Ti 1.2.5膜式壁拼屏焊接 1.2.5.1扁钢尺寸选择
管屏节距和管屏拼焊后的尺寸与制造误差，很大程度上决定于扁钢尺寸的选择与调整。影响扁钢尺寸的因素有焊接收缩余量、管径公差和管屏节距的拼焊累积误差。管子与扁钢焊接后的收缩量跟焊接方法、焊接规范、熔深焊高大小、管径与壁厚以及拼焊装配夹紧方式都有关系，焊接收缩量可以通过拼焊试验测定。对厚度6～8mm的扁钢，不同焊接方法 的基本管组每根扁钢焊后平均收缩量参考值见表13。来料钢管外径因冷拔与热轧管的公差不同和钢管生产厂的偏差控制不一，在确定扁钢尺寸时，管径偏差值应取自对管子来料抽样实测或根据以往来料管径实测积累数据确定。拼焊过程中发生屏宽节距超差，这是由于管径公差、扁钢公差、装配间隙与收缩量的波动等累积因素引起的。生产中如不能控制这些偏差，可选择扁钢尺寸来调节，调节扁钢尺寸和配备数量由工艺视需要确定。
表13、每根扁钢焊后平均收缩量参考值 焊接方法 埋弧焊 CO2气体保护自动焊 焊条电弧焊 熔化极富氩混合气体保护自动焊 横向收缩量（mm） 0.6～0.9 0.3～0.35 0.4～0.5 0.2 扁钢尺寸按下式确定： B=S-Dw+△
B——扁钢宽度（mm），S——管子名义节距（mm） Dw——管子来料外径抽样实测平均值（mm） △——基本管组每根扁钢焊后平均收缩量（mm） 1.2.5.2拼焊方法和顺序的选择
用光管加扁钢制造膜式壁，跟轧制鳍片管制造膜式壁相比，其材料成本低，管径和节距可以自由变化和选择，但此方法焊接工作量大，因此在选择拼焊方法和顺序时，除考虑生产效率及焊接质量外，还应考虑防止、减少矫正焊接变形的工艺方法。几种实际应用的膜式壁管屏拼焊方法见表14。
表14、膜式壁管屏组焊方法 序拼焊方号 法 装配拼焊大屏法 拼屏次序 1 2 3 4 基本管组拼焊大屏法 双生管偶数拼焊大屏法 1 2 3 4 5 1 2 3 4
十二管组 次大屏 八生管 次大屏 大 屏 ≤1600 次大屏 大 屏 —— ≤3200 次大屏 大 屏 双头埋弧焊机 SAAW 六头埋弧焊机 设备允许最大拼宽(mm) ≤3200 SAAW 拼焊顺序 焊接方法 焊接设备 1 六头龙门埋弧焊机或MAG焊机 ≤800 2 ≤480 3 MAG（Ar+CO2） 八头MPM焊机 四头MPM焊机 续表14、膜式壁管屏组焊方法 序拼焊方号 法 小屏管组拼焊大屏法 拼屏次序 1 2 3 4 5 十五管组至十六管组 次大屏 ≤3400 大 屏 设备允许最大拼宽(mm) 拼焊顺序 焊接方法 焊接设备 ≤1600 MAG (Ar+CO2) 十二头MPM焊机 4 四头MPM焊机 1 基本管组拼焊大屏法 小屏管组拼焊大屏法 2 3 4 八生管组至十生管组 次大屏 大 屏 大屏 —— ≤800 SAAW CO2/MAG —— 5 四头埋弧焊机 四头CO2/MAG焊机 六头埋弧焊机/六头CO2/MAG焊机 八头MPM焊机 四头MPM焊机 双头MAG/MIG焊机 手工焊机 1 2 3 4 1 八生管组 十五管组至十六管组 次大屏 ≤480 ≤1600 MPM (Ar+CO2) 6 —— MPM (Ar+CO2) SMAW 7 装配点焊拼焊大屏法 2 3 4 5 6 九生管组至十生管组 次大屏 大 屏 ≤1900 ≤4000 SAAW 六头埋弧焊机 1.2.5.2.1装配拼焊大屏法 这种拼焊可以采用埋弧自动焊和MAG自动焊，在轨道式龙门焊机工作台上，直接将光管加扁钢装配成所需宽度大屏，扁钢下面放置铝制垫条，装配好的管屏两侧由挡铁与楔子打紧，使扁钢紧贴管子，并在起焊处点焊约50mm，然后龙门焊成管屏，见表14中序号1，此法特点为：
（1）由于用六个焊头拼焊，且有较高焊接速度，拼焊效率不低。
（2）在焊接过程中，焊机的每个焊头都可随时升降，能直接拼焊出弯管孔管屏，可免去
管屏后开门孔制造工作量。
（3）每根扁钢下面均要放置垫条，装配工作量大，手工劳动强度大，难以提高组屏效率。 （4）很难严格控制扁钢与管子的装配间隙，垂弯和旁弯焊接变形较大，因而拼焊后管屏的矫正工作量较大，影响生产效率。
（5）MAG焊时，弧光较强，烟尘污染较大，焊工对电弧观察和调节焊枪角度等不方便。 1.2.5.2.2基本管组拼焊大屏法
这是一种先将管子与扁钢拼焊成四生管或四生管以下的基本管组，然后由基本管组循序拼焊成中间管组，最后拼焊成所需宽度的大屏。此法的特点是：焊缝对称，变形有规律，易于控制焊接变形和屏宽尺寸，手工装置工作量少，容易组织生产线，可在不同设备上应用及同时进行管组拼焊与大屏拼焊。它是我国制造大型电站锅炉膜式壁的主要组屏方法。 基本管组拼焊大屏的方法，有以下两种：
（1）双生管偶数拼焊大屏法。用两根光管加一根扁钢先焊成双生管，再由两个双生管加一根扁钢拼焊成四生管，或三个双生管加两根扁钢拼焊成六生管，其拼焊顺序见表14中序号2、序号3。
（2）小屏管组拼焊大屏法。有4头或更多焊头的管屏焊机，则如表14中序号4～序号6所示，将扁钢与管子直接拼焊成三生管或四生管的小屏管组，相同的焊接方法其组屏效率比偶数法可提高约40%至近一倍，特别是20个对称焊头的MPM焊机或8头埋弧焊机，最大可直接拼焊成五生管或六生管。
1.2.5.2.3装配点焊拼焊大屏法
此法是先将两根扁钢与一根光管用熔化极气体保护焊间断点焊成鳍片管，再将多根鳍片管之间用手工焊点焊上光管装配成次大屏，然后在龙门焊机上按顺序进行拼焊，最后再拼焊成所需宽度大屏，如表14序号7。
此法特点是，经过装配夹紧点焊，焊后管屏旁弯变形小，用6头焊机拼焊，效率较高，缺点是手工装配点焊工作量较大，垂弯焊接变形较大。
1.2.5.3焊接方法和焊材选择
光管加扁钢的焊接方法有埋弧焊、脉冲电弧富氩混合气体MAG焊（MPM焊）、CO2/MAG气体保护焊和焊条电弧焊等。其中12头（甚至20头）MPM焊能从管屏的正反两面进行焊接，焊接过程中产生稳定的脉冲喷射过渡，这就保证了上、下焊缝成型美观，焊接质量稳定，同时正反两面焊缝的焊接变形能相互抵消，管屏焊接后基本上无挠曲变形，这一重大焊接技术突破，就克服了埋弧焊存在的一个致命弱点，即埋弧焊只能从管屏单面焊接，焊后不可避免会产生挠曲变形，管屏长度愈长，变形愈大。半自动MAG焊通常用于成排弯拼排组焊和无法进行自动焊管屏的拼焊。焊条电弧焊一般用于补焊，也用于管屏形状较复杂，半自动MAG焊不能施焊的部位。光管加扁钢各种焊接方法的工艺特点和焊材选择见表15。
1.2.5.4光管加扁钢焊缝截面尺寸要求
根据JB/T5255-91《焊制鳍片管（屏）技术条件》规定，扁钢与管子焊接的焊缝熔深及截面尺寸要求应符合表16。但由于该标准是1991年制定的，对超临界、超超临界锅炉开坡口的扁钢与管子焊接的焊缝截面尺寸尚未提出。对扁钢厚度较厚时，从传热和连接强度方面考虑，要完全满足表16要求，不一定合理，有的制造厂提出，当不开坡口的扁钢厚度δ≤8mm时，焊缝熔深及截面尺寸要求按表16。当不开坡口的扁钢厚度δ＞8mm时，a1+a2≥δ，其余按表16执行。当开坡口的扁钢厚度δ≤9mm时，焊缝截面尺寸要求见表17，当开坡口的扁钢厚度9mm＜δ≤12mm时，焊缝截面尺寸要求见表18。
表15、光管加扁钢各种焊接方法工艺特点和焊材选择参考表
焊 材 焊接方法 工艺特点 工艺成熟，质量稳定，熔深大，焊缝成型美观，焊速快，对不同节距调换工装方便，但要翻身焊，不能直观电弧，焊接收缩量大，焊接变形相对较大。 母材 焊丝或焊条 H08A、H08MnA H08Mn2Si H12CrMo ER50-6 H08Mn2SiA ER55-B2 （JM-1CM） H08CrMoVA MGS-9cb 80%Ar+ 20%CO2 焊剂或保护气体 HJ621 HJ621 HJ621 20、20g 15CrMoG SA213-T12 埋弧焊 MPM焊 焊缝成型美观，飞溅少，焊头上、20、SA210C 下分布，可用多头双面同时施焊，焊接效率高，焊接收缩量少，变SA213-T2 形小，能直观电弧，对管子、扁SA213-T12 钢清理与装配要求高，使用富氩15CrMoG 保护成本较高，设备一次投资大 12Cr1MoVG SA213-T91 焊缝成型美观，飞溅少，焊接收缩量小，明弧操作，便于观察，用于无法进行自动焊管屏的拼焊，效率较高，操作方便。 明弧操作，便于观察，成本相对较低，焊接收缩量不大，焊缝成型不够美观，飞溅较大。 同半自动MAG焊 半自动MAG焊 同上 同上 同上 CO2气体保护焊 药芯焊丝CO2气体保护焊 焊条电弧焊 20、20g H08Mn2SiA E501T-1 E71T-1 E551T1-B2 E4303、E5015 E5515-B2 E5515-B2-V E9015-B9 （CM-9cb） CO2 20、20g 15CrMoG SA213T12 CO2 方便、灵活，能适应各种形状管屏拼焊，劳动强度大，生产效率低，熔深较浅。 20、20g 15CrMoG SA213T12 12Cr1MoVG SA213-T91 —— —— —— —— 表16、光管加扁钢焊缝截面尺寸要求 焊缝截面图 焊缝截面尺寸（mm） 埋弧焊 S＜5 K1，K2≥2 S≥5 K1，K2≥3 C≤0.4δ S≥5 b≥2 S＜5 b≥0.4S a1+a2≥1.25δ 气体保护焊、焊条电弧焊 K1，K2≥4 t≥1 表17、光管加扁钢焊缝截面尺寸要求（δ≤9mm，开坡口）
焊缝截面图 焊缝截面尺寸（mm） 气体保护焊、焊条电弧焊 K1、K2≥3 当S＜5，b≥0.4S 当S≥5，b≥2 a1、a2≥0.56δ φ≤38.1，C≤1.6 φ＞38.1，C≤3.2 表18、光管加扁钢焊缝截面尺寸要求（9＜δ≤12mm，开坡口）
焊缝截面图 焊缝截面尺寸（mm） 气体保护焊、焊条电弧焊 K1≥4、K2≥2 当S＜5，b≥0.4S 当S≥5，b≥2 a1、a2≥0.5δ φ≤38.1，C≤1.6 φ＞38.1，C≤3.2 1.3 焊接热处理
1.3.1焊后热处理基本原则
1.3.1.1焊后热处理的目的
焊后热处理是改善焊接接头质量的重要方法之一，由于在锅炉受压部件焊接结构中，焊接残余应力是促使结构发生破坏的重要因素之一。在厚壁锅筒中，焊接接头存在着三向残余应力,甚至可使原来具有良好塑性的钢材也会严重变脆。在焊接应力集中区还可能产生应变时效等有害作用。电渣焊接头，焊后焊缝及热影响区晶粒粗大，力学性能很差。因此焊后热处理的目的在于：降低或消除焊接接头中的残余应力，消除冷作硬化，提高接头抗脆断能力和抗应力腐蚀能力；细化晶粒改善焊缝及热影响区组织，降低接头硬度，提高接头韧性，稳定结构形状。并能消除焊接接头中的残余扩散氢，提高焊接接头的抗裂性。
1.3.1.2焊后热处理要求
焊后热处理是依据焊件的材质和公称壁厚来确定。采用对接焊缝时，公称壁厚取焊缝厚度与受压件壁厚两者中的较小值。采用角接焊缝时，公称壁厚取角焊缝计算厚度，对部分焊透型焊缝和焊件补焊时的焊缝，公称壁厚取焊接坡口深度或加工面深度。对坡口焊缝和角焊缝的组合焊缝，公称壁厚是坡口深度加角焊缝厚度所熔敷焊缝的总组合厚度。
焊后热处理规范应包括加热速度，加热温度，保温时间，冷却速度。并用温度和时间为座标的热处理规范曲线图表来表示。
不同钢种焊接接头的焊后消除应力热处理，其热处理温度不得超过接头两侧任一侧材料的下临界点Ac1。对碳素钢、碳锰钢焊件，当不能按规定的温度进行消除应力热处理时，允许在低于规定值的温度下延长保温时间进行热处理，但最低不得低于555℃。多种钢管排整屏热处理时，热处理温度应在同屏管排中高等级钢种的下限温度和低等级钢种的上限温度的允许范围内。如热处理规范不能兼顾，对管屏中少数下限热处理温度较高的高等级钢种的部分管子焊口，可在制造过程中先进行局部热处理。如管排中高等级钢种居多，而无有效工艺措施
控制整屏热处理时，应在工艺审查中严格控制整屏热处理管屏的钢种等级差。对有奥氏体钢的管排，如固溶处理过的不锈钢管，为避免可能降低高温抗腐蚀能力，不宜与异种钢管接头进行整屏热处理。
焊件焊后热处理应采取整体热处理，当条件不许可时，可采取分段或局部热处理。采取分段热处理时，加热的各段至少有1500mm的重叠部分，且伸出炉外部分有绝热措施保温以满足温度梯度的要求。当采用局部热处理时，焊缝两侧的加热宽度应各不小于热处理部件厚度的3倍。应尽量降低加热部位与非加热部位的温度梯度，以免对焊件产生有害影响。在制造过程中，为确保焊接接头质量而采用的中间消除应力热处理，其加热温度应比最终焊后热处理低20~30℃，但对某些钢种，可以适当提高中间热处理温度，但不得高于最终热处理温度。保温时间应按实际焊成的焊缝厚度计算。
集箱焊后热处理时，允许同一炉可以装同种钢材不同壁厚的集箱，但对20G、SA-106B、SA-106C集箱，当薄壁集箱壁厚为25~50mm时，厚度差不应大于50~100mm。对15CrMoG、12Cr1MoVG、SA-335P91、 SA-335P92等合金钢集箱，当薄壁集箱壁厚为25~100mm时，壁厚差不应大于50~80mm，保温时间按厚壁集箱计算。并应有相应的焊接工艺评定。
对产品焊接试板(管)的热处理要求，热处理设备和热处理规范应与产品相同，同部件当采用不同热处理设备进行热处理时，尽管热处理规范相同，但都应具备热处理规范曲线图，并且应分别带试板(管)。焊接试板放置位置应具有代表性，使焊接试板能反映出同炉产品热处理规范的力学性能。需细化晶粒和改善焊接接头力学性能的焊后热处理(如电渣焊焊后正火)，或筒节正火校园影响焊接接头性能时，其焊接试板必须随筒节同炉热处理。
最终焊后热处理应在全部焊接工作结束后，水压试验前进行。焊后热处理过程中，应详细记录热处理规范的各项参数，且有实际热处理曲线图。
已经热处理过的锅炉受压元件，如锅筒、集箱等，应避免直接在其上焊接受压元件。
1.3.2锅筒、集箱热处理
1.3.2.1热处理工艺
锅筒典型焊后热处理规范见表19，集箱典型焊后热处理规范见表20。锅筒、集箱焊后热处理应优先选用在闭式加热炉中整体热处理，其效果好，规范监测方便严格。当锅筒长度大于加热炉有效长度时，可分段热处理。当集箱进行整体热处理时，应根据炉膛尺寸可同时容纳多根集箱同炉热处理。采用局部热处理时，如图5所示，环缝或管座的加热区最小宽度应保证焊缝每侧不小于该锅筒或集箱焊缝处壁厚的3倍。 ≥3δ≥3δδδ≥3δ≥3δ加热宽度加热宽度加热层保温层a)环缝局部热处理 b）管座局部热处理 图5 锅筒、集箱局部热处理加热示意图
1.3.2.2热处理设备
较常见的锅筒、集箱热处理设备有台车式加热炉、红外线加热炉、履带式加热器等。 台车式加热炉工件装炉方便、生产率高、温控方便、整体加热温度较均匀，但设备造价较高、占地面积大，履带式电加热装置主要用于锅筒、集箱环缝，管座的局部热处理。这些装置外型小，组合方便，可在生产场地进行热处理，并能适用于一定范围直径变化和焊件形状变化，缺点是辅助工时较大，操作要求严格。厚壁热处理时，履带式电加热内外壁、温差
比红外线加热装置小。
表19、锅筒典型焊后热处理规范参考表 钢号 公称壁厚 (mm) 电渣焊 正火 回火 电弧焊 消除应力热处理 13MnNiMo54 (BHW35,DIWA353) 13MnNIMoNbg SA-299 P355GH(19Mn6) ≥20 930±10℃ 1564010℃ 355700℃ ≥20 ≥20 920±10℃ 920±10℃ / / 620±10℃ 580±15℃ 注：1、正火进炉温度＜600℃，加热速度＜200℃/h，保温时间1~1.5min/mm，出炉空冷。
2、回火、消除应力退火进炉温度＜300℃,回火加热速度<200℃/h,退火加热速度<60℃/h，保温时间：13MnNiMo54为1.5~2min/mm，但最长不超过210min。SA-299、P355GH为1.5~2min/mm，冷却速度<60℃/h，出炉温度<300℃空冷。
表20、集箱典型焊后热处理规范参考表 钢号 公称壁厚 (mm) 进炉温度 >30 <300℃ SA-106C ≥20 消除应力热处理 加热速度 加热温度 保温时间 δ≤50mm按冷却速度 <出炉温度 20G，SA-106B 5500<℃/h δmax应在 620±15℃ 在 δ>50mm时，按50℃/h 蛇形管、膜式壁管屏焊后热处理规范见表21，局部热处理方法有小型马弗炉热处理、履带式电加热热处理、电炉热处理、指形电加热器和绳形电加热器热处理以及烤枪火焰加热等。管屏整屏热处理方法有台车炉热处理和连续辊底炉热处理。 1.3.3.2热处理设备 小型马弗炉主要用于元件管或蛇形管圈的焊口局部热处理，优点是能满足不同钢种管子焊口的不同热处理要求，配测温热电偶，自动控制记录仪表，热处理后变形小，不需矫正，一般需配置较多数量炉子，占用生产场地。 履带式电加热主要用于将一定数量的接长管的对接焊口部位，排列在一起进行集中焊后热处理，此法可提高局部热处理生产效率。 电炉热处理主要用于要求较高的异种钢接头插入管的集中热处理以及膜式壁管屏上焊接固定件的焊后热处理等。 指形电加热器和绳形电加热器主要用于安装工地的管子焊口热处理，后者还适应于弯头焊口或其他加热器难以进去的狭窄空间的管子焊口。 台车式热处理炉，用台架与型钢将管排组件分层叠装到一定高度整体加热，一炉可热处理多屏，台车炉整屏热处理方式见图4。屏数较多、屏装较高、炉内上、下层温差控制要求较高。屏数较少，上、下层温差较易控制，装炉方式简单，但生产效率低，增加能源消耗。 连续辊底炉，将管屏组件置于载体胎架上，通过一定长度的炉膛，连续不断进行，速度可以控制，连续辊底炉整屏热处理方式见图5。辊底炉和管排加热温度相对均匀，生产率高，但设备投资大，同时占地面积大，热损失较多，加热速度过快，保温时间不够长。 图4.台车炉整屏层装热处理方式 图5.连续辊底炉整屏热处理方式 表19、蛇形管、膜式壁管屏焊后热处理规范参考表 对象 壁厚同种钢对接接头 要求mm 异种钢对接接头 同种钢 对接接头 625±15℃ 焊接叉形管 15CrMoG T11,T12 12Cr1MoVG T22 T23 12Cr2MoWVTiB T91 T92 650℃~680℃ 20,20g SA-210C ＞30 ＞20 15CrMoG 12Cr1MoVG T11,T12 ＞10 ＞6 T22 ＞6 T23 ＞6 任何厚度 按高侧钢壁厚热处理要求规定 650℃~ 680℃ 720℃~ 750℃ 690℃~ 710℃ 720℃730℃~ ~740℃ 750℃ 690℃~ 710℃ 750℃~ 770℃ 735℃~ 755℃ 735℃~ 755℃ 740℃~ 750℃~ 760℃ 770℃ 异种钢焊接，任何厚度 不要求 1066±28℃ 720℃~ 750℃ 720℃~ 740℃ 730℃~ 750℃ 750℃~ 770℃ 740℃~ 760℃ 1175±20℃ 720℃~ 750℃ 720℃~ 740℃ 730℃~ 750℃ 750℃~ 770℃ 740℃~ 760℃ 750℃~ 770℃ 720℃~ 750℃ 720℃~ 740℃ 730℃~ 750℃ 750℃~ 770℃ 740℃~ 760℃ 750℃~ 770℃ 720℃~ 750℃ 720℃~ 740℃ 730℃~ 750℃ 740℃~ 760℃ 750℃~ 770℃ 12Cr2MoWVTiB T91 T92 TP304H TP347H Super304H HR3C 除焊接叉形管外，不要求热处理 720℃730℃~ ~740℃ 750℃ 725℃~ 745℃ 735℃~ 735℃~ 755℃ 755℃ 730℃~ 730℃~ 750℃ 750℃ 730℃~ 735℃~ 750℃ 755℃ 745℃~ 750℃~ 765℃ 770℃ 750℃~ 770℃ 不同钢种对接接头 注：1、进炉温度＜300℃，加热速度<220℃/h，对碳钢，碳锰钢，铁素体类耐热钢及异种钢，保温时间按3~5min/mm,且不小于50min,炉冷，＜300空冷。 2、对奥氏体不锈钢固溶处理，保温时间13~30min,快速冷却。 1.4焊接检验 电站锅炉受压元件的焊接接头通常都采用低合金钢、马氏体耐热钢等各种钢材，接头中产生焊接裂纹等缺陷的敏感性增加，使焊件局部破坏的可能性增大，为确保锅炉安全运行，不仅要求焊接接头内部质量可靠，而且也要求接头表面质量无缺陷。焊接接头质量检验通常分为非破坏性检验和破坏性检验。非破坏性检验包括外观检查、无损探伤、强度检验（水压试验和气压试验）、致密性试验，而破坏性检验包括力学性能试验、金相检验和断口检验以及化学分析试验。 1.4.1外观检查 锅炉受压元件焊缝及受压元件与非受压元件的连接焊缝都应进行外观检查，焊缝外形尺寸应符合设计图样和工艺文件的要求，焊缝余高不得低于母材表面，焊缝与母材应平滑过渡。焊缝及热影响区表面无裂纹、夹渣、弧坑和气孔。焊缝咬边深度及长度应符合标准要求。对接接头的受热面管子还应进行通球试验。 1.4.2无损检验 无损检验主要包括射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤和着色探伤等。射线探伤和超声 波探伤是检测焊接接头内部焊接缺陷，而磁粉探伤和着色探伤是检测焊接接头表面及近表面缺陷。射线探伤对气孔、夹渣、未焊透等有一定宽度的缺陷探测灵敏度较高，超声波探伤对裂纹等线性缺陷的探测最为敏感。因此对高压锅炉锅筒、集箱对接焊接接头往往要求射线探伤加超声波探伤。 焊缝射线探伤是利用χ、γ射线源（波长很短的电磁波）发出的射线，根据焊件与其内部缺陷介质对射线能量衰减程度不同，而引起射线透过焊件后的强度差异，使缺陷能在射线底片或χ光电视屏幕上显示出来。锅炉受压元件对接接头射线照相质量要求应不低于AB级。额定蒸汽压力大于0.1Mpa的锅炉，对接焊缝质量检验合格标准不低于II级。 超声波探伤是利用超声波在焊件中传播、反射和衰减等物理特性来发现焊件中的焊接缺陷。采用超声波探伤时，对接焊缝质量不低于I级为合格。 磁粉探伤是通过对铁磁材料进行磁化所产生的漏磁场来发现其表面或近表面缺陷，着色渗透探伤是将含有着色渗透液涂敷在被检焊件表面，利用液体的毛细作用，使其渗入表面开口缺陷中，去除表面渗透液，干燥后加显象剂来显示焊接缺陷。 锅炉受压元件的焊接接头探伤要求根据锅炉额定蒸汽压力大小而确定，额定蒸汽压力越大，探伤要求越严格。对于额定蒸汽压力大于或等于3.8Mpa的锅炉，锅筒纵环缝应100％超声波探伤加至少25％射线探伤。焊缝交叉部位及超声波探伤发现质量可疑部位必须进行射线探伤。实际上国内许多锅炉制造厂的企业标准都执行100％射线探伤加100％超声波探伤。集箱、导管、下降管环缝，当外径大于159mm或壁厚大于或等于20mm时，每条焊缝应进行100％射线探伤或100％超声波探伤。有的企业对马氏体耐热钢SA-335P91、P92环缝也进行100％射线探伤加100％超声波探伤。焊缝用超声波和射线探伤两种方法进行探伤时，按各自标准均合格者，方可确认此焊缝探伤合格。 经过部分射线和超声波探伤检查的焊缝，在探伤部位任意一处发现缺陷有延伸可能时，应在缺陷的延长方向做补充射线或超声波探伤检查。在抽查或在缺陷的延长方向补充检查中有不合格缺陷时，该条焊缝应做抽查数量的双倍数目的补充探伤检查。补充检查后，仍有不合格时，该条焊缝应全部探伤。集箱、管道及管子的对接接头做探伤检查时，如发现有不允许的缺陷，应按原规定的抽查比例再取双倍数量的焊缝进行补充检查。如补充检查仍不合格，则应对该焊工焊接的全部对接接头做探伤检查。 对于有延迟裂纹倾向的焊接接头，即使焊后经消氢处理，焊缝的无损探伤应规定在焊接工作全部结束后经过48小时再进行。对有再热裂纹敏感的焊接接头，应规定在焊后和消 除应力热处理后分别进行无损探伤。由于表面裂纹对焊接结构的安全运行危害很大，因此对合金钢焊缝及其热影响区，特别是锅筒、集箱上管接头的角焊缝及其热影响区表面应做磁粉探伤。合金钢焊接接头的强度愈高或焊接性愈差，裂纹敏感性就愈大，磁粉探伤的抽查率应相应提高。国内有些锅炉制造厂的企业标准，对高压锅炉上述合金钢角焊缝，热处理前后都分别进行一定比例的磁粉探伤抽查。磁粉探伤有困难或对表面缺陷不能确定时，也可进行着色探伤。着色探伤的缺陷显示不超过标准中规定的I级。 焊接接头的无损探伤要求应在焊接工艺说明书（WI）中有明确规定。 1.4.3力学性能试验 产品焊接试板（管）做力学性能试验通常包括常温拉伸试验，常温冲击试验和弯曲试验。但常温冲击试验必须符合额定蒸汽压力大于或等于3.8Mpa的锅炉，或壁温大于或等于450℃的锅筒以及合金钢材料的集箱和对接管道，单面焊时，壁厚应不小于16mm，双面焊时应不小于12mm。当壁厚大于20mm有纵缝的筒体，应对纵缝做全焊缝金属拉伸试验。有要求时，还应做中温全焊缝拉伸试验。 产品焊接试板（管）应由焊接产品的焊工焊接。试板材料、焊接材料、焊接设备和焊接工艺等应与所代表的产品相同。纵缝试板应作为产品纵缝的延长部分焊接（电渣焊除外），环缝试板可单独焊接。当环缝的母材和焊接工艺与纵缝相同时，可只做纵缝试板。试板尺寸应满足制备检验和复验所需的力学性能试验。试板经过外观检查和无损探伤检查后，在合格部位制取试样。试板需要返修时，其焊接工艺应与产品焊缝返修的焊接工艺相同。 产品试板的数量和要求以及试样的数量和合格标准应符合相应标准。 1.4.4金相检验和断口检验 受压元件材料为合金钢时，当额定蒸汽压力不小于3.8Mpa的锅炉锅筒的对接接头焊缝、锅筒，集箱上管接头的角焊缝、额定蒸汽压力不小于9.8Mpa的锅炉或壁温大于450℃的集箱，受热面管子和管道的对接接头焊缝以及膜式壁光管加扁钢的角焊缝都应进行金相检验。 额定蒸汽压力不小于3.8Mpa的锅炉受热面管子的对接接头应做断口检验。但焊缝100％探伤合格或氩弧焊接（含氩弧焊打底焊条电弧焊盖面）的对接接头可免做断口检验。 金相检验和断口检验的合格标准应按有关标准执行。 1.4.5水压试验 受压焊件的水压试验应在无损探伤，最终热处理和焊缝力学性能及金相检验合格后进行。 水压试验压力应按图样中要求执行。水压试验时压力应缓慢升降。当水压上升到工作压力时，应暂停升压，检查有无漏水或异常现象，然后再升压到试验压力，稳压时间应符合相应标准，然后降到工作压力进行检查。检查期间压力应保持不变。 水压试验应在周围气温高于5℃时进行，低于5℃时，必须有防冻措施。合金钢受压元件的水压试验水温应高于所用钢种的脆性转变温度。奥氏体钢受压元件水压试验时，应控制水中的氯离子的质量浓度不超过25mg/L，如不能满足这一要求时，水压试验后应立即将水放净，并用压缩空气吹干。 水压试验合格标准应按相关标准执行。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容