王玉亮

摘要：焊接過程中，異種金屬包含諸多的優(yōu)點，其結(jié)構(gòu)性能較高，也可降低焊接成本，促進(jìn)經(jīng)濟效益的全面提升，加強企業(yè)在市場中的競爭力。然而，焊接異種金屬設(shè)計一定的局限性，交界面裂縫的現(xiàn)象較為常見，在一定程度上影響了焊接效果。對此，本文主要對大型鍋爐異種金屬焊接過程中出現(xiàn)的缺陷問題進(jìn)行探究，并提出防控措施。

關(guān)鍵詞：大型鍋爐;異種金屬;焊接;缺陷

現(xiàn)代社會中，科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展，工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程中往往引入現(xiàn)代技術(shù)來提高機械設(shè)備效率及運行效果，尤其是針對耐高溫、耐磨等設(shè)備更應(yīng)注重自身技術(shù)發(fā)展，以此來滿足生產(chǎn)活動需要。在此背景下，傳統(tǒng)單一金屬焊接已經(jīng)無法迎合生產(chǎn)所需，異種金屬焊接備受關(guān)注。在實際焊接中，異種金屬積極發(fā)揮著不同金屬構(gòu)件優(yōu)勢性能，促使金屬結(jié)構(gòu)具有高性能，且還能夠降低設(shè)備成本投入，獲取最大化的經(jīng)濟效益。然而，在具體焊接方面，異種金屬涉及局限性，不只是異種金屬自身特性的原因，如比熱容、化學(xué)成分、物理構(gòu)造差異較大，而且還焊接面處理的不當(dāng)，特別是焊接交界面中金屬裂縫的情況較為常見。為了能夠有效避免這些局限性，人們往往嘗試采用鎳合金焊絲來避免這一缺陷。

1大型鍋爐異種金屬焊接的缺陷問題

1.1奧氏體鋼熔焊缺陷

根據(jù)大量實踐證實，奧氏體鋼焊絲屬于十分常見的一類質(zhì)量問題，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)得知，鍋爐異種金屬的焊接缺陷的主要原因是過熱器，很多再熱器和過熱器中發(fā)現(xiàn)了焊縫缺陷，有的焊縫缺陷竟然出現(xiàn)于再熱器中[1]。分析原因在于，過熱器、再熱器管材材質(zhì)均選擇了T22，焊接缺陷則是因T22管材材質(zhì)所導(dǎo)致的?；趯嶋H操作得知，奧氏體鋼熔焊的焊縫缺陷運行時間超過 31000h時，其缺陷啟動次數(shù)高達(dá)45次，整個機組產(chǎn)生缺陷是在機組啟動201次后。同時，啟動次數(shù)最少的機組，缺陷出現(xiàn)的時間大約在47000h后。

1.2鎳基熔焊缺陷

鎳基因素也會引起機組產(chǎn)生裂縫的情況[2]。據(jù)金相相關(guān)檢驗結(jié)果顯示，鎳基焊接鐵元素體的過程中，鐵元素會出現(xiàn)諸多的裂紋，時間范圍通常在60000h，形成裂縫的平均時間約100000h，并且再熱器以及過熱器等，均會產(chǎn)生此缺陷，有的甚至?xí)霈F(xiàn)在吸熱段和非吸熱管子中。

1.3鐵素體熔焊

鍋爐異種金屬鐵素體焊接時，鐵元素體被頻繁利用，雖然這一操作較為常見，但會對異種金屬焊接質(zhì)量造成影響。因此，操作時需重點檢驗焊接交接處是否存在裂縫，其中最有效的檢驗方法則是確保鍋爐管材的吸熱管運行至少2萬h，通過不斷地驗證查看是否存在裂縫，把材料更換為T22，同時鐵素體熔焊后鍋爐管材吸熱管運行至少8萬h，在這一情況下便產(chǎn)生了裂縫[3]。

1.4壓力焊缺陷

鍋爐異種金屬的焊接時候，前晶界面是壓力焊裂縫出現(xiàn)的關(guān)鍵性因素。相關(guān)研究[4]指出，T22材料運營不低于50000h，且切動次數(shù)最少為280 次時便產(chǎn)生了壓力焊縫。全面分析得知，在這一過程中壓力焊縫缺陷出現(xiàn)的幾率較低，所需條件十分嚴(yán)格。

1.5電阻焊缺陷

相關(guān)研究結(jié)果表明，異種金屬焊接涉及到的焊縫性能存在較大差異。受焊縫結(jié)構(gòu)復(fù)雜的影響，在應(yīng)變、材料特性及運行工況等方面并不是完全固定的。針對鐵素體而言，極易出現(xiàn)缺陷的原因在于鐵素體鋼管和奧氏體鋼管在熱膨脹系數(shù)上的差異竟然高達(dá)25%—30%。然而這并不能完全證明有的焊接出現(xiàn)缺陷時間早或相似焊縫使用壽命長。當(dāng)然，導(dǎo)致異種金屬焊接裂紋還存在碳元素的移動和外加的負(fù)荷兩個因素。

1.5.1碳元素的移動

碳元素移動，指的是處在焊縫交接面中的鐵素體鋼碳元素，向異種焊接金屬進(jìn)行擴散的過程。對于此過程而言，過熱器需要符合相應(yīng)的操作溫度，此點有利于對不銹鋼焊絲焊接過熱器的選擇，如果選擇運用鎳基焊絲焊接的過熱器，那么通常在幾年之后才會產(chǎn)生碳元素移動的狀況。

1.5.2外界負(fù)荷

外界負(fù)荷也可引起異種金屬焊接出現(xiàn)裂縫的情況，通過觀察出現(xiàn)缺陷的例子得知，裂縫分布范圍是彎管的四周，則是180° 圓弧之內(nèi)，這充分證實了是彎曲變形所造成的[5]。

2 異種金屬焊接裂紋應(yīng)對措施

通過以上分析，異種金屬焊接過程中會出現(xiàn)各種裂縫，可從如下幾點進(jìn)行有效避免：（1）針對異種金屬焊接所出現(xiàn)的焊縫，可采取加厚與固定雙重保障措施，但是不得強力組配或敲打焊縫;（2）對兩種材質(zhì)的特點及性能進(jìn)行全面分析與了解，基于焊接屬性選取恰當(dāng)?shù)暮附庸に?。例如，不銹鋼與熱強鋼焊接時，應(yīng)對兩種不同材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行全面了解，對于散熱加快的一邊可適當(dāng)?shù)匮娱L電弧停留時間;（3）在金屬焊接操作時，最好采用具有引弧裝備的設(shè)施，不僅可有效降低淬硬，還可避免夾鎢的出現(xiàn)。

結(jié)語：大型鍋爐異種金屬的焊接存在各種問題，我們應(yīng)結(jié)合實際情況不斷創(chuàng)新技術(shù)，以此來廣泛推廣與運用金屬焊接技術(shù)。同時，采取科學(xué)合理的異種金屬焊接方式方法，并在做好各項前期準(zhǔn)備及預(yù)防工作，有效預(yù)防焊接出現(xiàn)誤差的情況，而且還能夠確保產(chǎn)品質(zhì)量。將來，隨著工業(yè)技術(shù)的日益成熟，異種金屬焊接所產(chǎn)生的問題也會得以解決，在確保產(chǎn)品品質(zhì)的基礎(chǔ)上獲取最大化的經(jīng)濟效益。

參考文獻(xiàn)

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[2]蘇棟棟，王世偉，張昭輝，楊政豫.難熔金屬焊接溫度場數(shù)值模擬及焊接影響因素研究[J].甘肅科學(xué)學(xué)報，2020，32（06）：84-90.

[3]李克儉，張宇，蔡志鵬.異種金屬焊接接頭在熱—力耦合作用下的斷裂位置轉(zhuǎn)移機理[J].金屬學(xué)報，2020，56（11）：1463-1473.

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