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本文介紹了鎳基合金焊材在SA335Gr.P11+TP304L厚壁管異種鋼焊接中的應用。先在SA335Gr.P11低合金鋼坡口邊緣預堆焊一定厚度的鎳基合金隔離層，隔離層堆焊堆焊完成后進行焊后熱處理及無損檢測，能防止TP304L鋼管的敏化。

1 引言

核電站原理是由原子核反應堆釋放的核能通過一套動力裝置將核能轉變為蒸汽的動能，進而轉變為電能。為了能耐高溫高壓，在三代核電站中大量使用了如SA335Gr.P11耐熱鋼管。本文針對SA335Gr.P11耐熱鋼管與TP304L奧氏體不銹鋼異種鋼進行了焊接和熱處理工藝分析。

2焊接工藝分析

2.1 焊接方法的選用

目前我國核電站建設在安裝過程中，工藝選用都比較的成熟和保守，主要是為了保證核電安裝的質量，A335Gr.P11+TP304L異種鋼的焊接對于薄壁管采用手工鎢極氬弧焊進行焊接，對于大厚壁管采用手工鎢極氬弧焊+手工焊條電弧焊的方法進行焊接。

2.2 焊接坡口的選擇

2.3 工藝路線選擇

由于設計規范要求厚壁管SA335Gr.P11焊后需要熱處理，所以SA335Gr.P11+TP304L厚壁管的焊接首先得在SA335Gr.P11低合金鋼坡口邊緣預堆焊一定厚度的鎳基合金隔離層，隔離層堆焊堆焊完成后進行焊后熱處理及無損檢測，最后加工坡口與TP304L管子進行焊接，如圖2所示。坡口加工后隔離層的厚度不小于3mm。

2.4 焊接性能分析及焊材的選用

根據設計要求所采用的焊接材料：焊絲為ERNiCr-3（φ2.0mm），焊條為ENiCrFe-3（φ3.2mm）。

3 焊接工藝

3.1 采用直流脈沖

GTAW焊直流脈沖GTAW焊較直流GTAW焊的優點：增大焊縫的深度比；防止燒穿；減小熱影響區范圍；增加熔池的攪拌作用，有助于減少氣孔和未熔合的現象，在小電流焊接時，可增強電弧的挺度。

3.2 保護氣體

采用氬-氦混合氣體GTAW焊，即產品焊縫使用90%Ar+10%He，或再提高混合氣中He氣的含量，利用Ar氣電弧穩定柔和，He氣電弧發熱量大而集中，增加熔深的特點，消除該異種鋼產品焊縫焊接中的層間未熔合缺陷的產生。

3.3 焊接方法

對該異種鋼產品焊縫應采用GTAW打底焊，手工電弧焊（SMAW）填充、蓋面。

3.4 注意事項

使用鎳基合金焊材必須注重焊接過程中的清理。焊件表面的油污和不潔物必須清除。多道多層焊時應進行加強層間打磨清理，因為鎳基合金焊材焊接過程中表面易形成氧化膜如NiO等，由于其熔點超過2000℃，比母材高，如果不清除很容易形成焊縫夾夾物。 為了防止焊縫收縮變形，接頭應力集中。對接管道組對采用同材質點固棒在坡口內均勻點固，焊接采用雙人對稱焊焊接，應從兩側均勻、交替施焊且兩名焊工技能水平應相當，且每道起搭接接頭應錯開。 對于管道熱處理時，采用電阻加熱器進行加熱，操作方便筒單，安全可靠，熱處理記錄可追溯性強。

4 隔離層熱處理

4.1 熱處理

隔離層焊接完成后立即進行消除應力熱處理，如不能立即進行則應在管子冷卻至室溫前進行后熱，熱處理參數詳見表4。熱處理采用電阻加熱局部熱處理的方式，熱處理設備需能自動控制和調節溫度。 預熱加熱時電阻絲在離坡口邊緣至少20mm處繞管道一周布置，用無機保溫棉包裹，并鐵絲綁扎固定。電阻絲離坡口邊緣距離不應過大，加熱時熱電偶上下均勻布置。

4.2 注意事項

熱處理時應注意：（1）預熱至規定溫度后保溫半小時，方可開始焊接。（2）焊后熱處理不能立即進行時需進行后熱。（3）因某種原因而導致焊接中途停止，預熱、后熱應按原要求重新進行。（4）焊后熱處理加熱溫度在300℃以下時，升溫速度不要求。（5）焊后熱處理降溫至≤300℃停止通電，自然冷卻；降溫至≤100℃拆除加熱裝置。（6）所有預熱、后熱及焊后熱處理保留曲線記錄。（7）熱電偶測溫端緊貼焊縫并避免與加熱帶接觸。 保溫棉至少應將加熱帶全部覆蓋。

5 結論

采用鎳基合金焊材先預堆焊隔離層的方法能很好的解決SA335Gr.P11+TP304L厚壁管的焊后熱處理問題，避免了TP304L鋼管的敏化。多層多道焊時，焊道起弧與收弧接頭錯開，注意層間焊道的清理，打磨須圓滑過渡，尤其是母材側壁應特別仔細，可防止應力集中和減少夾渣、未熔合等缺陷的產生，提高焊接一次合格率。