浙江至德鋼業(yè)有限公司為了防止和減少HK-40爐管焊接接頭在焊接和高溫長(zhǎng)期服役時(shí)產(chǎn)生裂紋，應(yīng)采取下列措施。

一、冶金措施

  正確選用合適的焊接材料要確保三個(gè)條件：①. 焊縫金屬中雜質(zhì)含量少，焊接過(guò)程中不易產(chǎn)生熱裂紋；②. 在σ相析出溫度區(qū)段（650～900℃）長(zhǎng)期服役過(guò)程中，焊縫金屬局部不會(huì)析出σ相；③. 同時(shí)在高溫服役過(guò)程中，焊接接頭的蠕變斷裂強(qiáng)度不低于鑄態(tài)爐管，從而避免爐管的損壞發(fā)生在焊接接頭上。選用這種焊接材料，能確保爐管的焊接性和保持高溫長(zhǎng)期服役過(guò)程中的穩(wěn)定性。

  用于HK-40爐管焊接的焊接材料見(jiàn)表4-64。其中TGS-310HSA 實(shí)芯焊絲具有良好的焊接性，同時(shí)也基本具備了HK-40爐管在高溫長(zhǎng)期服役過(guò)程所需要的蠕變斷裂強(qiáng)度。該焊絲中的鎳含量較高［w（Ni）≥24％］，所焊成的焊縫金屬在650～900℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期服役不會(huì)有局部σ相析出。該焊絲所得的全焊縫金屬（熔敷金屬）在高溫試驗(yàn)的蠕變斷裂強(qiáng)度與鑄態(tài)HK-40爐管的比較，如圖4-25所示。從圖中可以看出，當(dāng)斷裂時(shí)間相同時(shí)，熔敷金屬的蠕變斷裂強(qiáng)度高于爐管。用這種焊絲焊成的焊接接頭進(jìn)行了蠕變斷裂強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果如圖4-26所示，所有的試樣均斷裂于基本金屬上。這類(lèi)高合金材料焊絲的硫和磷含量很低，對(duì)提高焊縫金屬抗裂性是有益的。

 HP系列鑄造爐管焊接時(shí)使用的焊絲牌號(hào)及化學(xué)成分見(jiàn)表4-65。從表4-64和表4-65中可以看出，焊絲的基本化學(xué)成分與被焊爐管的化學(xué)成分基本相同。

二、工藝措施

  1. 焊接方法的選擇 

   鑄造耐熱不銹鋼爐管的焊接可以采用鎢極氬弧焊或用鎢極氬弧焊打底，焊條電弧焊蓋面的焊接方法；也可以采用熔化極氬弧焊的焊接方法。在熔化極氬弧焊中，有一種低輸入窄間隙焊接方法，在爐管焊接中已得到推廣使用。

   低熱輸入窄間隙焊，是采用細(xì)直徑焊絲（0.9～1.2mm），小的焊接參數(shù)和快的焊接速度進(jìn)行施焊；在厚板或厚壁爐管進(jìn)行對(duì)接焊時(shí)，焊前在待焊處不開(kāi)坡口或開(kāi)小角度坡口，并留有窄而深的間隙，采用氣體保護(hù)焊多層焊完成整條焊縫。由于焊接坡口狹窄，可以減少焊接材料的消耗和節(jié)省能源，在保證優(yōu)質(zhì)焊接接頭的前提下，可降低焊接成本，是一種高效率的焊接方法。這種焊接方法還有以下優(yōu)點(diǎn)：

   ①. 低熱輸人窄間隙采用多道焊完成，每道焊縫的熱輸入很小，所以焊縫金屬的晶粒細(xì)小，焊接接頭韌性好，還不易產(chǎn)生裂紋；

   ②. 由于熱輸入小，因而熱影響區(qū)窄，一般只有1.2mm寬，晶粒長(zhǎng)大區(qū)不超過(guò)0.8mm，所以焊接變形量小，焊接殘余應(yīng)力也小。由于焊接應(yīng)力應(yīng)變本身也是一種可積累的蠕變損傷，所以形成了焊接應(yīng)變和殘余應(yīng)力小的焊接接頭，提高了抗蠕變的能力，同時(shí)對(duì)防止應(yīng)力腐蝕裂紋也是有利的；

   ③. 母材熔入焊縫金屬的分量較少，使焊縫金屬熔合比小，不會(huì)因?yàn)楹缚p金屬成分不均勻而產(chǎn)生局部σ相析出。

   鑄造耐熱不銹鋼爐管，目前仍常用鎢極氬弧焊進(jìn)行施焊。

 2. 坡口的選擇和準(zhǔn)備 

   由于焊接材料的化學(xué)成分優(yōu)于爐管本體，希望爐管材料在焊縫金屬所占分量越少越好。這樣能提高焊縫金屬抗裂性，還可以使焊縫金屬局部σ相析出量減少，并能提高高溫蠕裂強(qiáng)度，延長(zhǎng)爐管的服役壽命。爐管對(duì)接焊時(shí)常用的坡口形式如圖4-27所示。圖4-27a所示為低熱輸入窄間隙焊的坡口形式，圖4-27b為鎢極氬弧焊的坡口形式。

  無(wú)論選用何種焊接方法，采用哪種坡口形式，底層均為氬弧焊不加填充焊絲的封底焊。坡口金屬必須徹底打磨干凈，不留任何鑄造缺陷、冶金缺陷或外來(lái)污物。

 3. 焊接工藝

   a. 施焊以前，爐管的待焊處和焊絲要認(rèn)真清理，去除油污，保持干凈。

   b. 避免強(qiáng)力組對(duì)裝配，減少焊接裝配應(yīng)力。

   c. 爐管定位焊后，管內(nèi)要充氬氣進(jìn)行內(nèi)保護(hù)，防止焊縫背面氧化。

   d. 采用鎢極氬弧焊時(shí)，要選擇合理的焊接次序來(lái)降低焊接應(yīng)力，多層焊時(shí)，要等第一層焊縫冷卻后，再焊下一層焊縫，避免焊縫過(guò)熱，防止晶粒粗大。

   e. 多層焊時(shí)，各層的焊接收弧處要相互錯(cuò)開(kāi)，避免弧坑中缺陷重疊而降低焊接接頭的力學(xué)性能。

   f. 焊接結(jié)束或中斷時(shí)，要采取電流衰減收弧法，同時(shí)要填滿弧坑，防止弧坑裂紋的形成。