大型锅炉异种金属焊接的缺陷问题

王玉亮

摘要：焊接过程中，异种金属包含诸多的优点，其结构性能较高，也可降低焊接成本，促进经济效益的全面提升，加强企业在市场中的竞争力。然而，焊接异种金属设计一定的局限性，交界面裂缝的现象较为常见，在一定程度上影响了焊接效果。对此，本文主要对大型锅炉异种金属焊接过程中出现的缺陷问题进行探究，并提出防控措施。

关键词：大型锅炉;异种金属;焊接;缺陷

现代社会中，科学技术日益发展，工业化发展进程中往往引入现代技术来提高机械设备效率及运行效果，尤其是针对耐高温、耐磨等设备更应注重自身技术发展，以此来满足生产活动需要。在此背景下，传统单一金属焊接已经无法迎合生产所需，异种金属焊接备受关注。在实际焊接中，异种金属积极发挥着不同金属构件优势性能，促使金属结构具有高性能，且还能够降低设备成本投入，获取最大化的经济效益。然而，在具体焊接方面，异种金属涉及局限性，不只是异种金属自身特性的原因，如比热容、化学成分、物理构造差异较大，而且还焊接面处理的不当，特别是焊接交界面中金属裂缝的情况较为常见。为了能够有效避免这些局限性，人们往往尝试采用镍合金焊丝来避免这一缺陷。

1大型锅炉异种金属焊接的缺陷问题

1.1奥氏体钢熔焊缺陷

根据大量实践证实，奥氏体钢焊丝属于十分常见的一类质量问题，根据统计数据得知，锅炉异种金属的焊接缺陷的主要原因是过热器，很多再热器和过热器中发现了焊缝缺陷，有的焊缝缺陷竟然出现于再热器中[1]。分析原因在于，过热器、再热器管材材质均选择了T22，焊接缺陷则是因T22管材材质所导致的。基于实际操作得知，奥氏体钢熔焊的焊缝缺陷运行时间超过 31000h时，其缺陷启动次数高达45次，整个机组产生缺陷是在机组启动201次后。同时，启动次数最少的机组，缺陷出现的时间大約在47000h后。

1.2镍基熔焊缺陷

镍基因素也会引起机组产生裂缝的情况[2]。据金相相关检验结果显示，镍基焊接铁元素体的过程中，铁元素会出现诸多的裂纹，时间范围通常在60000h，形成裂缝的平均时间约100000h，并且再热器以及过热器等，均会产生此缺陷，有的甚至会出现在吸热段和非吸热管子中。

1.3铁素体熔焊

锅炉异种金属铁素体焊接时，铁元素体被频繁利用，虽然这一操作较为常见，但会对异种金属焊接质量造成影响。因此，操作时需重点检验焊接交接处是否存在裂缝，其中最有效的检验方法则是确保锅炉管材的吸热管运行至少2万h，通过不断地验证查看是否存在裂缝，把材料更换为T22，同时铁素体熔焊后锅炉管材吸热管运行至少8万h，在这一情况下便产生了裂缝[3]。

1.4压力焊缺陷

锅炉异种金属的焊接时候，前晶界面是压力焊裂缝出现的关键性因素。相关研究[4]指出，T22材料运营不低于50000h，且切动次数最少为280 次时便产生了压力焊缝。全面分析得知，在这一过程中压力焊缝缺陷出现的几率较低，所需条件十分严格。

1.5电阻焊缺陷

相关研究结果表明，异种金属焊接涉及到的焊缝性能存在较大差异。受焊缝结构复杂的影响，在应变、材料特性及运行工况等方面并不是完全固定的。针对铁素体而言，极易出现缺陷的原因在于铁素体钢管和奥氏体钢管在热膨胀系数上的差异竟然高达25%—30%。然而这并不能完全证明有的焊接出现缺陷时间早或相似焊缝使用寿命长。当然，导致异种金属焊接裂纹还存在碳元素的移动和外加的负荷两个因素。

1.5.1碳元素的移动

碳元素移动，指的是处在焊缝交接面中的铁素体钢碳元素，向异种焊接金属进行扩散的过程。对于此过程而言，过热器需要符合相应的操作温度，此点有利于对不锈钢焊丝焊接过热器的选择，如果选择运用镍基焊丝焊接的过热器，那么通常在几年之后才会产生碳元素移动的状况。

1.5.2外界负荷

外界负荷也可引起异种金属焊接出现裂缝的情况，通过观察出现缺陷的例子得知，裂缝分布范围是弯管的四周，则是180° 圆弧之内，这充分证实了是弯曲变形所造成的[5]。

2 异种金属焊接裂纹应对措施

通过以上分析，异种金属焊接过程中会出现各种裂缝，可从如下几点进行有效避免：（1）针对异种金属焊接所出现的焊缝，可采取加厚与固定双重保障措施，但是不得强力组配或敲打焊缝;（2）对两种材质的特点及性能进行全面分析与了解，基于焊接属性选取恰当的焊接工艺。例如，不锈钢与热强钢焊接时，应对两种不同材质的热膨胀系数进行全面了解，对于散热加快的一边可适当地延长电弧停留时间;（3）在金属焊接操作时，最好采用具有引弧装备的设施，不仅可有效降低淬硬，还可避免夹钨的出现。

结语：大型锅炉异种金属的焊接存在各种问题，我们应结合实际情况不断创新技术，以此来广泛推广与运用金属焊接技术。同时，采取科学合理的异种金属焊接方式方法，并在做好各项前期准备及预防工作，有效预防焊接出现误差的情况，而且还能够确保产品质量。将来，随着工业技术的日益成熟，异种金属焊接所产生的问题也会得以解决，在确保产品品质的基础上获取最大化的经济效益。

参考文献

[1]邵晓峰，王春文，刘雄.Q355NE+SUS304异种金属焊接接头组织与腐蚀疲劳性能研究[J].内燃机与配件，2021，11（02）：143-145.

[2]苏栋栋，王世伟，张昭辉，杨政豫.难熔金属焊接温度场数值模拟及焊接影响因素研究[J].甘肃科学学报，2020，32（06）：84-90.

[3]李克俭，张宇，蔡志鹏.异种金属焊接接头在热—力耦合作用下的断裂位置转移机理[J].金属学报，2020，56（11）：1463-1473.

[4]孙永铎，包陈，芦丽莉，王恺晴，王理，邱绍宇.321/690异种金属焊接接头的断裂韧度研究[J].核动力工程，2020，41（S1）：153-158.

[5]孙洋，蒲红旭.异种金属焊接问题及焊接工艺探讨[J].世界有色金属，2020，11（10）：204-205.