柳長(zhǎng)磊，曹海艇，胡娜娜

（山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)各類工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的要求也在不斷地提升，相關(guān)的工作人員不斷提升業(yè)務(wù)能力的同時(shí)也在優(yōu)化技術(shù)，使得人們滿足人們對(duì)金屬的耐磨性，應(yīng)高溫持續(xù)性等要求。鑒于種種原因，單一的金屬材料已經(jīng)不能滿足工程生產(chǎn)的需要，但是異種金屬的焊接方法卻得到了人們的廣泛認(rèn)可。金屬焊接可能將各種組成材料的優(yōu)異性能得到充分的展現(xiàn)，以此同時(shí)，也可以降低相關(guān)的生產(chǎn)成本，從而最大限度的提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)椴煌慕饘俳M織性能存在著不同的差異，例如在化學(xué)成分，比熱容以及熱導(dǎo)率等方面這就為異種金屬的焊接增加了難度。在異種金屬的焊接過(guò)程中在焊接交界面周圍如果存在鐵素體材料時(shí)就會(huì)特別容易出現(xiàn)裂縫。所以，如果當(dāng)鍋爐異種金屬焊接方面存在缺陷時(shí)如果利用熱膨脹差異或者碳素?cái)U(kuò)散以及周期性的溫度變化就會(huì)使異種金屬的缺陷提前出現(xiàn)。為了減少這種現(xiàn)象的發(fā)生，相關(guān)的工作人員在這一過(guò)程中選用的是鎳合金焊絲來(lái)減少鐵素體鋼中的碳素進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

為了加強(qiáng)對(duì)過(guò)熱器與再熱器在運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生異種金屬缺陷與裂縫的問(wèn)題的研究，相關(guān)的工作人員決定做一個(gè)試驗(yàn)。根據(jù)相關(guān)的調(diào)查研究可以發(fā)現(xiàn)缺陷并不是焊接的技術(shù)高低決定的。在整體的試驗(yàn)過(guò)程中涉及到了320臺(tái)機(jī)組，其中有60臺(tái)機(jī)組是奧氏體鋼管以及鐵素體鋼管，在這一過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)運(yùn)用到了三種焊接工藝，一種是奧氏體不銹鋼焊接熔焊，一種為鎳合金焊絲熔焊，還有一種是用壓力與溫度的壓力焊接。工藝使用一般情況下采用的是鐵素體焊接以及電阻焊這兩種。

在這一過(guò)程中，有60臺(tái)存在著缺陷的機(jī)組，其中奧氏體不銹鋼焊絲熔焊的就占到了38臺(tái)，鐵素體焊絲熔焊為10臺(tái)，鎳基焊絲的焊接為7臺(tái)，并且還有壓力焊絲焊接4臺(tái)，最后一臺(tái)是電阻焊的哪種。

1 異種金屬熔焊缺陷

1.1 奧氏體鋼熔焊

奧氏體鋼焊絲的焊接局限性主要表現(xiàn)在過(guò)熱器中，大部分的鍋爐異種金屬的焊接問(wèn)題都是出現(xiàn)在再熱器與過(guò)熱器中造成的缺陷。機(jī)組中的過(guò)熱器與再過(guò)熱器在建造上采用的是T22鋼作為主要的材料，所以，在異種金屬的焊接過(guò)程中所出現(xiàn)的各種各樣的問(wèn)題都是這一個(gè)原因造成的。從材料的投入以及運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程中相關(guān)的人員需要對(duì)局限性的問(wèn)題以及相關(guān)的運(yùn)行時(shí)間和次數(shù)進(jìn)行有效的記錄，將有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄下來(lái)會(huì)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)缺陷是由很多原因造成的，與鍋爐的啟動(dòng)方法熱態(tài)以及常態(tài)都是有關(guān)系的。在實(shí)際的焊接過(guò)程中，焊接流程出現(xiàn)在鍋爐超過(guò)30000h之后，在啟動(dòng)的時(shí)候開(kāi)始出現(xiàn)缺陷的啟動(dòng)次數(shù)至少在50次以上。在整個(gè)過(guò)程中最短的出現(xiàn)時(shí)間為機(jī)組啟動(dòng)200次以后出現(xiàn)相應(yīng)的缺陷問(wèn)題。

1.2 鎳基熔焊

從目前的鍋爐實(shí)際的異種金屬的焊接情況來(lái)看，也出現(xiàn)了因?yàn)殒嚮蛩爻霈F(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)實(shí)際的金相檢驗(yàn)就可以發(fā)現(xiàn)，鐵元素附近如果出現(xiàn)鎳基熔焊會(huì)出現(xiàn)較大的裂縫，出現(xiàn)裂縫的額度主要的運(yùn)行時(shí)間范圍是在80000h左右，開(kāi)始出現(xiàn)裂縫平均時(shí)間是在100000h，鎳基熔焊出現(xiàn)問(wèn)題的主要原因是再熱器與過(guò)熱器的關(guān)系，同時(shí)吸熱管道也出現(xiàn)也同種問(wèn)題。

1.3 鐵素體熔焊

鍋爐異種金屬鐵素體焊接操作時(shí)，鐵元素體的利用率較高，雖然這一操作方式比較常見(jiàn)，但是也會(huì)對(duì)異種金屬焊接造成一定的局限性，所以要在焊接操作時(shí)對(duì)焊接交界處是否存在裂縫進(jìn)行有效的檢驗(yàn)，其中最可行的方法是保持鍋爐管材的吸熱管運(yùn)行2萬(wàn)h以上，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的驗(yàn)證，看是否會(huì)出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，將材料換成T22，鐵素體熔焊后鍋爐管材吸熱管運(yùn)行8萬(wàn)h以上，會(huì)出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。

圖1 鐵素體熔焊后金屬焊接表面形貌

1.4 壓力焊缺陷

鍋爐異種金屬的焊接過(guò)程中，壓力焊裂縫產(chǎn)生的主要的原因是前晶界面造成的。相關(guān)的人員為了證明要將T22的材料運(yùn)營(yíng)至少為50000h，并啟動(dòng)的次數(shù)至少要達(dá)到280次以后才會(huì)出現(xiàn)壓力焊縫的缺陷。從綜合的角度來(lái)講，壓力焊縫缺陷在這一過(guò)程中出現(xiàn)的頻率并不高，所需要的條件較為苛刻。

1.5 電阻焊缺陷

異種金屬進(jìn)行電阻焊的實(shí)際操作中，由于金屬的化學(xué)元素結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)等都有所差別，因此在完成金屬焊接操作時(shí)，裂縫缺陷等問(wèn)題就隨之凸顯出來(lái)，而每一個(gè)操作步驟出現(xiàn)誤差都會(huì)對(duì)焊接結(jié)構(gòu)和焊接位置造成影響，在操作過(guò)程中異種金屬材料的特性也在發(fā)生改變。電阻焊接會(huì)帶來(lái)金屬材料中鐵元素的應(yīng)變，從而造成了焊接缺陷，另外，異種金屬碳元素轉(zhuǎn)移也會(huì)給完成焊接鍋爐造成使用缺陷。

圖2 金屬焊接處截面及碳元素分布

2 金屬熔焊局限性的防控對(duì)策

金屬熔焊實(shí)際操作過(guò)程中會(huì)遇到不同的問(wèn)題，導(dǎo)致異種金屬完成焊接后出現(xiàn)一定缺陷，金屬焊接操作工在工作時(shí)只要注意幾點(diǎn)就可以避免此類問(wèn)題的發(fā)生，在不使用強(qiáng)力組配的情況下，將異種金屬焊接位置進(jìn)行增厚、加固，另外還需注意的是在金屬焊接操作過(guò)程中避免對(duì)焊接位置進(jìn)行敲擊。在實(shí)際操作中，相關(guān)的工作人員要對(duì)兩種金屬特性進(jìn)行相關(guān)的了解和熟悉，確保兩部分金屬具有相同的屬性，才能避免熔焊后不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，在操作前對(duì)材料的膨脹系數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)的檢測(cè)，保證金屬熔焊的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，鍋爐異種金屬的焊接存在各種各樣的問(wèn)題和局限性，相關(guān)的工作人員需要不斷地創(chuàng)新技術(shù)使得金屬焊接技術(shù)可以更加廣泛的應(yīng)用于生活中。因此，本文主要針對(duì)鍋爐異種金屬焊接過(guò)程中的主要缺陷問(wèn)題以及相關(guān)的具體措施進(jìn)行分析。