本工艺主要介绍规格为Φ54×10、材质分别为12Cr1MoV、SA213-TP347H、TP304H、SA-213T91、SA213-TP347H/SA213-T91、SA213-TP347H/12Cr1MoV 及SA213-T91/12Cr1MoV的管焊接与热处理工艺。 一、各类钢材简单介绍
1.1 12Cr1MoV属珠光体耐热钢，该类钢是在铬钼钢的基础上加入0.2%钒的低合金钢，其组织为铁素体加珠光体，在正火处理时冷却速度较快，在火电厂热力管道中广泛使用。在DL/T869-2012中规定Φ54×10的该类钢焊后需做热处理。12Cr1MoV钢常温机械性能为：屈服强度为225MPa、抗拉强度为441 MPa、延伸率19%；高温设计许用应力：550℃为60MPa、600℃为40MPa、620℃28MPa(标准号GB5310)。化学成分见下表。
12Cr1MoV化学成分（%）
C 0.080.15 ―Mn 0.400.70 ―Si 0.17―0.37 Cr 0.90―1.20 Mo 0.25―0.35 V 0.150.30 ―1.2 SA213-TP347H是美国新研制的钢种，具有较好的的整体抗腐蚀性，同时具有较高的蠕变断裂强度。该类主要应用在超临界超超临界锅炉的末级再热器及末级过热器管上。SA213-TP347H是奥氏体不锈钢，属于18-8型铬镍奥氏体不锈钢，SA213-TP347H钢常温机械性能为：屈服强度为205MPa、抗拉强度为515 MPa、延伸率35%；高温设计许用应力：550℃为90MPa、600℃为82MPa、620℃62MPa(标准号ASTM SA 213)。化学成分见下表。
SA213-TP347H化学成分（%）
C Mn Si Cr Ni Nb S P 0.04-0.10 ≤2.0 ≤0.75 17.0-20.0 9.0-13.0 0.06-0.10 ≤0.03 ≤0.04 1.3 TP304钢是18-8奥氏体不锈钢,其奥氏体结构使其具有它良好的冷热加工性能、耐腐蚀性、低温性能、无磁性,及焊接性,但在焊接过程中由于热输入不断增加,奥氏体晶粒易于粗大,热影响区敏化温度范围变宽,从而导致焊接接头耐腐蚀性能降低,焊接接头容易产生热裂纹。TP304钢常温机械性能为：屈服强度为205MPa、抗拉强度为515 MPa、延伸率35%硬度192HBmax；高温设计许用应力：550℃为82MPa、600℃为65MPa、620℃52MPa(标准号ASTM SA 213)。化学成分见下表。
TP304H化学成分（%）
C ≤0.08 Mn ≤2.00 Si ≤0.75 Cr 18.0020.00 ―Ni 8.0011.00 ―1.4 T91钢是1974年美国能源部委托橡树岭国家实验室（ORNL）与燃烧工程公司（CE）联合在9Cr钢的基础上研制改进形成（改良型）的9Cr-1Mo钢，并在590℃下进行10万h蠕变断裂强度试验，其强度可达到100MPa。1984年美国ASME将T91纳入了标准，表示为SA213-T91。20世纪90年代，T91在世界范围内获得了广泛使用。T91钢钢常温机械性能为：屈服强度为415MPa、抗拉强度为585MPa、延伸率20%硬度250HBmax；高温设计许用应力：550℃为94MPa、600℃为66MPa、620℃45MPa(标准号ASTM SA 213)。化学成分见下表。
T91化学成分（%）
C 0.080.12 Mn ―0.30―0.200.60 0.50 Si Cr Mo V Ni Ti N0.03―0.07 ―8.00―0.85―0.18―≤0.4 9.50 1.05 0.25 1.5 SA213-TP347H/SA213-T91钢焊接属于BⅢ类钢与CⅢ类钢的异种钢焊接，焊接与热处理时应选用使两者的工艺性能尽可能发挥到最好状态的工艺参数。具体焊接及热处理将在下文中介绍。
二、各类钢材焊接与热处理工艺
2.1 Φ54×10材质为12Cr1MoV相关工艺： 2.1.1Φ54×10材质为12Cr1MoV焊接工艺要求：
2.1.1.1焊接材料选用：12Cr1MoV钢的氩弧焊采用TiG-R31焊丝，手工电弧焊采用R317碱性低氢型焊条，填充焊接时可采用直流反接、短弧操作。
2.1.1.2焊件表面清理：焊接前应将管段坡口焊件上的油污、铁锈和水分等杂志清理干净，直至露出金属关泽。
2.1.1.3预热：12Cr1MoV耐热钢焊接前一般预热温度为200℃―300℃。
2.1.1.4焊接层间温度：12Cr1MoV耐热钢焊接的层间温度控制在200℃―300℃之间。 2.1.1.5Φ54×10材质为12Cr1MoV焊接相关工艺参数： ⑴焊接接头：对接，V型坡口。
⑵焊接方法GTAW+SMAW，坡口角度为30°―35°，钝边厚度为1mm―2mm，对口间隙为2mm―2.5mm。
⑶焊条牌号为R317、规格为Φ2.5、焊丝牌号为TiG-R31、规格为Φ2.5。
⑷保护气体类型：氩气、保护气体纯度99.95%、气体流量9―10L/min。 ⑸钨极采用铈钨极、规格选用Φ2.4、伸出长度为8―10mm。 ⑹焊接工艺参数
焊接材料 焊层-道焊接方法 号 焊接电流（A） 电弧电压 焊接速度型号 GTAW TiG-R31 R317 R317 R317 规格 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.5 极性 电流范（V） （cm/min） 围 11-12 22-23 25-26 25-26 5.0-6.0 18.0 19-21 20-22 1 直流正接 125-135 直流反接 90 直流反接 90-100 直流反接 90-100 2-1～2 SMAW 3-1～3 SMAW 4-1～3 SMAW ⑺施焊技术措施：
a、 点固焊时，点固点数不得少于3点，电焊点均匀分布在焊缝上。焊口制备及组对符合规程、规范是焊接质量保证的前提条件。
b、 焊接过程中采用短弧焊接，单层多道焊，直线型运条。单层焊厚度焊条直径加2mm，略摆动，摆动宽度≤5倍焊条直径。
c、 多层焊道的接头应错开。 d、 收弧时填满弧坑。
e、 保证层间温度在200℃―300℃之间，超过300℃应停止焊接。
f、 每层焊道焊缝焊接完毕后，应用钢丝刷或砂轮机将焊渣、飞溅等杂物清理干净。
2.1.2 Φ54×10材质为12Cr1MoV热处理工艺要求： 2.1.2.1相关工艺要求见下表：
12Cr1MoV热处理工艺
规格 预热 加热方法 预热温度 测温方法 加热措施 保温措施 后热 加热温度 其他要求 焊后热处理 升温速度 加热方法 恒温温度 热电偶型号 ≤300℃/h 降温速度 ≤300℃/h 保温层宽度 0.5h 1支 600 — — 恒温时间 - 远红外电加热 200-300℃ 手提式测温枪 氧乙炔焰 针织保温毯 升温速度 层间温度 — — φ54×10 材质 12Cr1MoV 远红外电加热 加热宽度 250 720-750℃ DJK-40 恒温时间 数量 工艺曲线图： 注意事项：1、作业范围内设警示牌 2、温度降至300℃可不控制 温度 （℃） 720—750℃ 0.5h t（h） 2.2 Φ54×10材质为SA213-TP347H相关工艺： 2.2.1焊接方法与设备：
⑴焊接方法为手工氩弧焊，直流正接。 ⑵焊丝牌号为ER347，规格为Φ2.5。 ⑶氩气纯度≥99.95%。
⑷焊接设备选用奥太逆变焊机ZX7-400STG。 2.2.2 坡口质量要求：
⑴坡口角度。坡口的形式为单V形，坡口角度为30°―35°，钝边厚度为1mm―2mm，对口间隙为2mm―2.5mm。
⑵坡口清理。在组对前应将母材内外壁没侧15-20mm范围内的油污、水、锈等清理干净，直至发出金属光泽。
⑶焊前及焊接过程中，坡口处母材应无裂纹、重皮、坡口损坏及毛刺等缺陷。
⑷充氩保护：充氩保护的质量直接影响焊接质量，对过烧缺陷消除起关键性作用。充氩保护以坡口轴中心为基础，没侧各100-150mm，两端塞可溶纸（一定要保证距离，距离太近氩气不能充分保护焊缝，距离太远内部空气不能被氩气充分置换）。对口后在焊口间隙塞保温，棉条或用耐高温胶带粘牢固，做成密封气室，保证焊口无缝隙，在管排对面撕开一小口，把自制的小口径铜管塞进焊口中间，管排正面也开口，保证气室内的空气被充分置换。开式充氩余额3-5min后，进行氩弧打底焊接，可以最大限度避免根部氧化缺陷产生。
⑸合理选择焊接电流:对于该类不锈钢的焊接,焊接电流控制的范围偏小的焊口,打底电流为90-100A,盖面的电流为85-95A,这样有利于层间温度的控制,减少根部合金元素烧损的可能性。 ⑹层间温度控制：在小径管焊接过程中，因热量不易散失，焊口温度容易升高，使接头金属晶粒长大，甚至出现过烧，因此层间温度应控制在100-200℃范围内。采用多层焊接，根部焊缝不宜太厚，也不宜焊太薄。根部焊层太薄，在焊接第二层时，尤其在背面不充氩保护时，容易把根部重新熔化，造成根部烧焦或电流偏大从而造成第一层熔化烧穿；焊层厚度宜控制在2.5-3mm范围内，以减少焊缝的热输入量，降低熔池温度，防止焊接裂纹、焊接接头腐蚀和焊缝脆化等焊接缺陷产生。
⑺SA213-TP347H管相关焊接工艺参数：
a、 焊接接头：对接，坡口V行坡口，焊接方法：GTAW。
b、 母材：SA213-TP347H；分类号：CⅢ类与CⅢ类相焊接；管子规格：Φ54×10。 c、 焊丝牌号ER347、规格Φ2.5。
d、 保护气体类型为氩气，纯度为99.95%，流量为10-12L/min，有背部保护气体，
开始时气体流量为10-15L/min，焊接时5-8L/min。
e、 钨极采用铈钨极，规格为Φ2.5，伸出长度为8-10mm。 f、 焊接工艺参数见下表：
焊接材料 焊层-道号 焊接方法 型号 规格 1 2-1～2 3-1～3 4-1～3 GTAW GTAW GTAW GTAW ER347 ER347 ER347 ER347 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.5 极性 电流范围 （V） （cm/min） 11-14 11-12 11-12 11-12 2.8-3.2 4.3-5.0 4.3-5.0 4.3-5.5 焊接电流（A） 电弧电压 焊接速度直流正接 95-100 直流正接 90-95 直流正接 90-95 直流正接 90-95 2.3 Φ54×10材质为SA213-TP304H相关工艺： 2.3.1焊接方法和材料
⑴焊接方法采用手工钨极氩弧焊（GTAW），直流正接。 ⑵焊丝牌号为H0Cr19Ni9Nb，规格为Φ2.5。 2.3.2焊接坡口
坡口形式为单V形，坡口角度为40°-45°，钝边为0.5-1mm，间隙为2-3mm。 ⑴焊接时为保证坡口两侧熔合良好，坡口一般比铁素体大。间隙太小容易造成未焊透，间隙过大填充金属量太大，焊接速度较慢，热输入量增加，会造成合金元素烧损。
⑵坡口清理。管口在组对前应将母材内外壁没测10-15mm范围内的水、漆、锈等清理干净，直至发出金属关泽。焊工在焊接前要对焊口进行检查。
⑶点固焊时,每段长度为10mm，采用背面充氩保护工艺，以避免焊缝根部氧化。 2.3.3充氩保护
对口前在焊口两侧管子内塞入可溶纸或其他可溶性材料，其程度达到紧密，塞入深度为150-200mm。插入氩气（胶管接上扁管），其厚度为2.5-3mm，并采用高温铝箔纸或高温胶带纸粘牢固形成封闭气室。保护气体流量在9-10L/min。 2.3.4 Φ54×10、SA213-TP304H焊接工艺参数 ⑴焊接接头：对接；V形坡口；焊接方法：GTAW。
⑵母材：TP304H、分类号CⅢ类与CⅢ类相焊接；管子规格：Φ54×10。 ⑶焊丝牌号：H0Cr19Ni9Nb，规格为Φ2.5。
⑷保护气体类型：氩气，纯度为99.95%，流量为10-12L/min，有背部保护气体，开始时气体
流量为10-15L/min，焊接时5-8L/min。
⑸钨极采用铈钨极，规格为Φ2.5，伸出长度为8-10mm。 ⑹焊接工艺参数见下表：
焊接材料 焊层-道号 焊接方电流范法 型号 规格 极性 围 1 2-1GTAW ～2 3-1GTAW ～3 4-1GTAW ～3 H0Cr19Ni9Nb Φ2.5 直流正接 95-110 10-14 3.0-3.5 H0Cr19Ni9Nb Φ2.5 直流正接 95-110 10-14 3.0-3.5 H0Cr19Ni9Nb Φ2.5 直流正接 95-110 10-14 3.0-3.5 GTAW H0Cr19Ni9Nb Φ2.5 直流正接 95-100 11-12 2.8-3.2 （V） （cm/min） 焊接电流（A） 电弧电压 焊接速度2.4 Φ54×10材质为SA-213T91相关工艺： 2.4.1Φ54×10材质为SA-213T91焊接工艺要求： 2.4.1.1焊前准备
⑴坡口加工。坡口角度为单V形，坡口角度为30°-35°，钝边厚度为2mm―3mm，对口间隙为0.5mm―2mm。
⑵焊前清理。采用磨光机对坡口内外壁15-20mm范围内进行打磨清理。 ⑶焊口点固焊
a、 装配式，将管道垫置牢固，不得在管道上焊接临时支撑物。
b、 管道对口不得超过1.0mm，间隙为0.5mm―2mm，钝边厚度为2mm―3mm。 c、 点固焊及正常施焊过程中，不得在管子表面引弧或实验电流。
2.4.1.2充氩保护。为防止SA-213T91钢焊缝根部氧化，GTAW打底及SMAW焊接填充第一道焊缝时，应在管内侧充氩气，保护背面金属，防止其过度氧化。充氩保护范围以坡口轴中心为基础，没测各200-300mm贴两层以上可溶纸或可燃纸，以耐高温胶带粘牢固，做成密封气室。采用充气弯管从坡口间隙充氩，流量应控制在20-30L/min，以保证充氩量的充足和纯度。 2.4.1.3焊接工艺
⑴预热。SA-213T91属于空冷马氏体组织，在组织上有冷裂纹敏感性。钢材、焊材及手工焊接过程等原因，可导致在马氏体转变中，氢以过饱和状态残留于焊缝中，使区域脆化。焊接
后的相变，加T91钢管壁厚本身造成的结构拘束应力及焊接残余应力，使焊接接头处的组织应力增大。基于以上生成冷裂纹的因素存在，焊接前必须采取预热措施，减少温度梯度，防止冷裂纹产生。根据T91钢的马氏体转变温度特点，预热温度确定在200-250℃。为便于手工钨极氩弧焊操作，打底焊是的预热温度应控制在100-150℃，打底焊完后再升至200-300℃进行填充焊接。
T91钢的预热和层间温度取值不能过高，过高的预热和层间温度不仅对防止裂纹产生没有帮助，相反预热温度金属的韧性度。因此，在控制预热温度和层间温度时应注意温度测量的准确性。 ⑵工艺参数
a、 焊接接头：对接；V形坡口；焊接方法：GTAW+SMAW。
b、 母材：SA-213T91、分类号：BⅢ类与BⅢ类相焊接、管子规格Φ54×10。 c、 焊丝牌号：ER90S-B9、规格为Φ2.5；焊条牌号：E9015-B9、规格为Φ2.5。 d、 保护气体类型：氩气，纯度为99.95%，流量为10-12L/min，有背部保护气体，开始时气体流量为10-15L/min，焊接时5-8L/min。
e、 钨极采用铈钨极，规格为Φ2.5，伸出长度为8-10mm。 f、 焊接工艺参数见下表：
焊层-焊接方法 道号 1 2-1～2 3-1～3 4-1～3 GTAW SMAW SMAW SMAW 型号 ER90S-B9 E9015-B9 E9015-B9 E9015-B9 规格 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.5 极性 电流范围 直流正接 90-110 直流反接 80-110 直流反接 80-110 直流反接 80-110 （V） （cm/min） 12-14 23-27 23-27 23-27 6-9 6-12 6-12 6-12 焊接材料 焊接电流（A） 电弧电压 焊接速度2.4.2Φ54×10材质为SA-213T91热处理工艺要求： 2.1.2.1相关工艺要求见下表：
SA-213T91热处理工艺
规 格 预 热 加热方法 ∮54×10 材 质 SA-213T91 远红外电加热 升温速度 层间温度 —— ℃/h 预热温度 测温方法 加热措施 保温措施 后 热 加热温度 其他要求 焊后热处理 加热方法 加热宽度 恒温温度 热电偶型号 工艺曲线图： 温度 （℃） 预热：200-250℃ 记录仪测温 电加热 针织保温毯 —— ℃ —— ℃ —— 恒温时间 —— h 远红外电加热 250mm 升温速度 ≤150℃/h 保温层宽度 恒温时间 数 量 降温速度 600mm 1h 1支 ≤150℃/h 750-770℃ DJK-40 注意事项： 1、作业范围内设警示牌 2、温度降至300℃可不控制 750—770℃ 1h t（h）
2.5 SA213-TP347H / SA213-T91相关工艺要求：
2.5.1 焊接接头：对接，V形坡口；焊接方法：GTAW。
2.5.2母材：SA213-TP347H / SA213-T91、分类号：BⅢ类与CⅢ类相焊接、管子规格Φ54×10。
2.5.3焊丝牌号：NiCrFe-3、规格为Φ2.5。
2.5.4保护气体类型：氩气，纯度为99.95%，流量为10-12L/min，有背部保护气体，开始时气体流量为10-15L/min，焊接时5-8L/min。
2.5.5钨极采用铈钨极，规格为Φ2.5，伸出长度为8-10mm。 2.5.6焊接工艺参数见下表：
焊层-焊接方法 道号 1 2-1～2 3-1～3 4-1～3 GTAW GTAW GTAW GTAW 型号 NiCrFe-3 NiCrFe-3 NiCrFe-3 NiCrFe-3 规格 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.5 极性 电流范围 （V） （cm/min） 9-12 20-31 20-31 20-31 6-9 6-12 6-12 6-12 焊接材料 焊接电流（A） 电弧电压 焊接速度直流正接 80-120 直流正接 110-150 直流正接 110-150 直流正接 110-150
2.5.7 SA213-TP347H/SA213-T91热处理相关工艺要求：
SA213-TP347H/SA213-T91热处理工艺
规 格 ∮54×10 材 质 SA213-TP347H / SA213-T91 预 热 加热方法 预热温度 测温方法 加热措施 保温措施 后 热 加热温度 其他要求 焊后热处理 加热方法 加热宽度 恒温温度 热电偶型号 工艺曲线图： 温度 （℃） 750—770℃ 1h 0 t（h） 远红外电加热 升温速度 ≤150℃/h 保温层宽度 恒温时间 数 量 注意事项： 1、作业范围内设警示牌 2、温度降至300℃可不控制 降温速度 600mm 1h 1支 ≤150℃/h —— ℃ —— 恒温时间 —— h 远红外电加热 预热：200-250℃ 记录仪测温 电加热 针织保温毯 升温速度 层间温度 —— ℃/h —— ℃ 250mm 750-770℃ DJK-40 2.6 SA213-TP347H/12Cr1MoV相关工艺要求：
2.6.1焊接接头：对接，V形坡口；焊接方法：GTAW+SMAW。
2.6.2母材：12Cr1MoV/SA213-TP347H、分类号：BⅠ类与CⅢ类相焊接、管子规格Φ54×10。 2.6.3焊丝牌号：H1Cr25Ni13、规格为Φ2.5；焊条牌号：A302、规格为Φ2.5。
2.6.4保护气体类型：氩气，纯度为99.95%，流量为10-12L/min，有背部保护气体，开始时气体流量为10-15L/min，焊接时5-8L/min。
2.6.5钨极采用铈钨极，规格为Φ2.5，伸出长度为8-10mm。 2.6.6焊接工艺参数见下表：
焊层-道焊接方法 号 1 GTAW 型号 NiCrFe-3 NiCrFe-3 NiCrFe-3 NiCrFe-3 规格 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.5 极性 电流范围 （V） （cm/min） 13-15 28-33 28-33 28-33 9-11 6-8 6-8 6-8 焊接材料 焊接电流（A） 电弧电压 焊接速度直流正接 90-110 直流反接 50-80 直流反接 50-80 直流反接 50-80 2-1～2 SMAW 3-1～3 SMAW 4-1～3 SMAW 2.7 SA213-T91 /12Cr1MoV相关工艺要求：
2.7.1焊接接头：对接，V形坡口；焊接方法：GTAW。
2.7.2 12Cr1MoV/SA213-T91、分类号：BⅠ类与BⅢ类相焊接、管子规格Φ54×10。 2.7.3焊丝牌号：TiG-R40、规格为Φ2.5。
2.7.4保护气体类型：氩气，纯度为99.95%，流量为10-12L/min，有背部保护气体，开始时气体流量为10-15L/min，焊接时5-8L/min。
2.7.5钨极采用铈钨极，规格为Φ2.5，伸出长度为8-10mm。 2.7.6焊接工艺参数见下表：
焊接材料 焊层-道号 焊接方法 型号 1 GTAW TiG-R40 TiG-R40 TiG-R40 TiG-R40 规格 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.5 Φ2.5 极性 电流范围 （V） （cm/min） 10-14 10-14 10-14 10-14 6-9 6-9 6-9 6-9 焊接电流（A） 电弧电压 焊接速度直流正接 100-120 直流正接 80-120 直流正接 80-120 直流正接 80-120 2-1～2 GTAW 3-1～3 GTAW 4-1～3 GTAW 2.7.7 SA213-T91 /12Cr1MoV热处理工艺要求见下表：
SA213-T91/12Cr1MoV热处理工艺
规 格 预 热 加热方法 预热温度 测温方法 加热措施 保温措施 后 热 加热温度 其他要求 焊后热处理 加热方法 加热宽度 恒温温度 热电偶型号 工艺曲线图： 温度（℃） ∮54×10 材 质 SA213-T91/12Cr1MoV 远红外电加热 预热：200-250℃ 记录仪测温 电加热 针织保温毯 升温速度 层间温度 —— ℃/h —— ℃ —— ℃ —— 间 恒温时h —— 红外电加热 250mm 升温速度 ≤150℃/h 降温速度 ≤150℃/h 保温层宽度 600mm 恒温时间 数 量 注意事项： 1、作业范围内设警示牌 2、温度降至300℃可不控制 1h 1支 750℃ DJK-40 750℃ 1h 0 t（h） 三、结束语：
在该文中涉及到的工艺参数均参考了电力行业的相关规程规范，对上述施工工艺均做了相应的工艺评定，在实际施工过程中如不具备该工艺措施的要求，需参照相应规程规定进行
合理调整。
施工过程中，焊接及热处理工作结束后，应严格按照相关规程要求进行检查和验收，相关数据应参照相关规程要求。
在施工过程中应注意施工安全，同时应保护施工环境不被污染。
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