09CrCuSb钢焊接材料选定及其焊接工艺

09CrCuSb钢焊接材料选定及其焊接工艺

前 言 节能和环保是我国目前发展中两大基本决策, 在锅炉的尾部增加省煤器或空气预热器等余热回收装置，以利用锅炉烟气出口的热量来加热进入锅炉里的水或预热进入炉膛内的空气，这样可充分利用锅炉的余热以实现节能。通过省煤器水管或空气预热器烟管的排烟温度较高，而燃油、燃气锅炉燃烧过程中产生的SO2和SO3在换热冷却时要凝结成硫酸，使设备产生严重的硫酸露点腐蚀。 这种腐蚀有两大特点：烟气温度较高、产生的腐蚀主要是酸腐蚀，故选用近年国内研制的最为理想的耐硫酸露点腐蚀钢—09CrCuSb钢（ND钢）制作省煤器水管和空气预热器的烟管, 以抵御含硫烟气的硫酸露点腐蚀。 GB150.2-2011《压力容器 第2部分：材料》附录A.3.5中规定了09CrCuSb钢管的技术要求，包括钢的化学成分、力学性能、耐腐蚀试验方法等，但在实践生产中对这种材料的焊接工艺介绍较少，先进行焊接试验和焊接工艺评定，不断摸索和总结检验，成功应用于产品的焊接。 1 09CrCuSb钢的焊接性 09CrCuSb、20#无缝钢管的化学成分如表1。

根据国际焊接学会IIW推荐的碳当量公式Ceq =C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15计算出09CrCuSb钢的碳当

量Ceq=0.322%＜0.4%，说明09CrCuSb钢的焊接性良好，焊前不需要预热，焊后不需要热处理。 2 焊接方法及焊接材料选择 2.1 焊接方法 本公司省煤器和余热回收装置有两种结构：一种为材质09CrCuSb，钢管规格有Φ25mm×3mm、Φ32mm×3mm、Φ38mm×3mm三种，直管对接焊接后，进行接头数的10%X射线探伤后，连续弯管；第二种为材质09CrCuSb，钢管外进行螺旋翅片与材质为20#钢180°弯头对接，规格Φ25mm×3mm~Φ38mm×3mm。接管直径较小，壁厚较薄，该环缝应采用全焊透的对接焊接，因此选用手工钨极氩弧焊（GTAW）进行焊接。 2.2 焊接材料 2.2.1 第一种：09CrCuSb无缝钢管对接后弯成蛇形管片结构。由于该焊接接头处于排烟冲刷环境，考虑到09CrCuSb该钢种的特殊耐腐蚀性能, 选择焊接材料时应在满足强度的基础上尽量选用与母材化学成分相近的材料，以保证焊接接头的耐腐蚀性能。选用某公司生产的09CrCuSb 焊丝，目前我国还没有国家标准，因此参照GB 150.2-2011《压力容器 第2部分：材料》附录A. 3.5进行生产和验收。 2.2.2 第二种：09CrCuSb钢螺旋翅片直管与20# 钢180°弯头对接结构。由于09CrCuSb钢焊接时熔池中熔滴流动性差，根部熔合较差，根部成形较差，在等强的原则上选用NB/T 47018.3-2011 《承压设备用焊接材料订货技术条件 第3部分：气体保护电弧焊钢焊丝和填充丝》、GB/T 8110 -2008《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》标准中型号为ER50-6焊丝，从而解决了此缺陷。 3 焊接工艺 3.1 09CrCuSb无缝钢管对接后弯成蛇形管片结构 3.1.1 坡口型式：如附图所示，采用机械加工坡

口。 焊接前需将坡口及两侧各20mm范围打磨干净，去除油污、铁锈，使其露出金属光泽。 3.1.2 焊接规范：使用GTAW，选用直径2.5mm 09CrCuSb焊丝，焊接电流80~100A，电弧电压10 ~12V，焊接速度10cm/min，保护气体为Ar，焊枪保

护气体流量8~10L/min。焊两层。 3.1.3 焊接要求：焊接前必须用砂纸去除焊丝表面铁锈。且焊缝背面采用氩气保护，背面保护气体流量为5L/min。 3.2 09CrCuSb钢螺旋翅片直管与20#钢180°弯头对接结构 3.2.1 坡口型式：同上。 3.2.2 焊接规范：使用GTAW，选用直径2.5mm ER50-6焊丝，焊接电流80~100A，电弧电压10 ~12V，焊接速度10cm/min，保护气体Ar，焊枪保护气体流量8~10L/min。焊两层。 3.2.3 焊接要求：焊接前必须用砂纸去除焊丝表面铁锈。

4 生产实践 4.1 产品焊接前分别按照NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺

评定》标准进行了焊接工艺评定。按照上述焊接工艺分别进行试件焊接，焊接接头按JB/T4730.2-2005《承压设备无损检测 第2部分：射线检测》标准进行了100%X射线探伤，结果全部合格；之后进行试样锯切和机加工并进行了拉伸和弯曲力学性能试验，试验结果见表2和表3。

从试验结果可以看出：焊接接头的力学性能达到母材要求，标准值为390~550MPa。 4.2 产品焊

接 两年来，按照上述焊接工艺施焊的焊接接头，经X射线探伤，一次合格率98%以上。产品使用至今未发生过接头腐蚀渗透的现象。 5 结束语 09CrCuSb钢是专用的耐硫酸露点腐蚀用钢, 焊接性较好，只要选用合适的焊接方法和合理的焊接材料，按照相应的焊接工艺进行焊接，无论是同种钢焊接、还是与20#碳素钢之间异种钢焊接，都可以获得理想的焊接接头，能够满足服役工况。