本發明涉及G115大徑厚壁管道技術領域，具體涉及新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接及組合熱處理方法。本發明針對新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接過程中易產生質量缺陷的問題，優化坡口設計形式、焊道分布設計，明確焊接及熱處理工藝參數選擇，保證焊接及熱處理質量，解決了新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接及熱處理工藝不明的問題。

技術領域

本發明涉及G115大徑厚壁管道技術領域，具體涉及新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接及組合熱處理方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

2006年起，鋼鐵研究院依托國際合作項目“650℃蒸汽參數超超臨界火電機組鍋爐鋼品種研發和性能研究”，開展了9％Cr～12％Cr～15％Cr含量650℃耐熱鋼的成分優化和品種篩選的探索研究，并確定了發展9％Cr含量650℃馬氏耐熱鋼的方向和基本化學成分體系。2009年起，依托國家科技部973計劃“耐高溫馬氏體鋼的組織穩定性基礎研究”課題，開展了9％Cr含量650℃馬氏體耐熱鋼的高溫組織穩定性的基礎研究，提出了650℃馬氏體耐熱鋼的“選擇性強化設計理論”，成功開發出10Cr9W3Co3VNbCuBN原型鋼。2012年起，依托科技部863計劃“先進超超臨界火電機組關鍵鍋爐管開發”項目，開展了G115鋼厚壁大口徑管的研發。

G115作為國家目前為630℃-650℃高參數超超臨界機組研發的新材料，與SA-335P92相比各項性能指標優異，因此成為當前我國(也是世界)首臺630℃超超臨界機組主蒸汽管道的唯一候選材料。

目前國內外相關對9Cr-3W-3Co系列馬氏體耐熱鋼研究及基本處于研發階段的性能研究。G115作為首批我國(也是世界)首臺630℃超超臨界二次再熱機組示范工程主蒸汽管道候選材料，目前處于推廣前的試驗驗證階段，對于G115鋼的焊接及熱處理工藝也處于研究階段。

目前，新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接及熱處理主要有熱絲TIG焊、窄間隙自動焊、焊后單獨的中頻感應熱處理等焊接及熱處理工藝。本發明人研究發現：G115鋼的焊接及熱處理工藝工藝存在以下不足：

(1)坡口制備未充分考慮焊接過程中焊接操作，易損壞焊材且易出現夾雜質量缺陷。

(2)焊縫易產生冷、熱裂紋、根部未熔合、夾鎢等質量缺陷；

(3)采用中頻感應加熱方式預熱，設備易損壞且容易產生磁場影響焊接質量。

(4)熱處理工藝參數不明確，只能借鑒參考執行。

發明內容

針對上述問題，本發明提供馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接及組合熱處理方法，該工藝適用于630℃參數超超臨界機組新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊后熱處理，解決了新型馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接過程中焊縫易產生冷、熱裂紋、根部未熔合、夾鎢等質量缺陷的問題以及焊材易損壞、熔合區易出現夾雜的問題。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

馬氏體耐熱鋼G115大徑厚壁管道焊接及組合熱處理方法，包括步驟：

(1)坡口制備：對焊縫開坡口，然后組對形成U形坡口。

(2)焊前預熱：焊接前采用柔性陶瓷電阻加熱的方式進行預熱，每側加熱寬度每側不少于4倍壁厚且不少于100mm，預熱速度為每小時6250℃/壁厚且不大于150℃/h，預熱溫度到達后恒溫0.5h后，待溫度至150℃～250℃時，進入定位焊工序。

(3)定位焊：采用氬弧焊(GTAW)焊接工藝在坡口根部進行定位焊，定位焊不少于4點，定位長度在10～15mm之間，厚度在2.5～3mm之間。