焊接材料在承压类特种设备领域的应用

孙彬 符文迪

摘  要：本文将分别从承压类特种设备用焊条和承压类特种设备用气体保护电弧焊用焊丝两个角度对焊接材料在承压类特种设备领域的应用进行分析研究，进而对承压类特种设备用焊接材料的发展趋势进行合理展望。

关键词;特种设备;焊接材料;发展趋势

前言：

随着科学技术的不断发展，如今承压类特种设备用焊接材料也在不断发展，但结合实际情况来看，如今国内市场中承压类特种设备用焊接材料仍然以焊条和气体保护电弧焊用焊丝为主体。因此，在实际研究过程中，将会分别以此两种焊接材料为研究对象，分析焊接材料在承压类特种设备领域中的应用。

一、承压类特种设备用焊条

现如今，在经过多年的应用和发展以后，承压类特种设备用焊条类型也在日益丰富。其中药皮类型的焊条根据使用材料的不同可以分为低氢钠型、低氢钾型、钛钙型等。不同类型的药皮焊条在实际使用前均需要进行针对性的烘焙处理。同时，由于特种设备的实际工作环境特点，其对于焊接材料的实际要求也相对较高，为能够保障特种设备的实际焊接效果，应确保焊条能够符合相关国家及行业标准。

结合实际情况来看，碳钢焊条作为承压类特种设备焊接材料的重要组成内容，在实际焊接过程中，所采用的焊条类型应根据承压类特种设备所使用母材的强度以及碳钢材料的实际组分、承压类特种设备需焊接部位的整体尺寸大小、形状、坡口等诸多因素进行综合考虑分析，确保最终的焊接效果。例如，若是承压类特种设备对于焊接的力学性能和抗裂性能要求较高，那么便可以选用E4316和E4315熔敷金属进行特种设备焊接;若是承压类特种设备采用低合金钢结构，那么在焊接过程中便可优先选用E5016和E5015焊条[1]。

对于低合金承压类特种设备，在焊接应用中的焊条选型情况与碳钢有类似之处，如高压管道焊接时，则可优先选用EH36和DH36等低合金钢焊条，比较而言，这种焊条具有良好的塑性、韧性和抗裂性，能满足高压管道在实际工作中受力膨胀的需要。此外，对于特种压力容器、海洋工程设备的焊接则可以采用韧性和抗裂性能均相对优秀的E5915-G焊条，并且结合实际焊条应用情况来看，此种焊条与CF60和CF62钢有着良好的匹配效果，所以在对相关材料承压类特种设备进行焊接过程中应首选此种焊条[2]。此外，若是在承压类特种设备焊接过程中对于焊接稳定性有着较高要求，那么方可以在焊接过程中采用直流短弧焊接工艺，若是焊件整体后，那么应在焊接过程中将焊件温度加热至150℃以上，然后在焊接过程中采用缓冷工艺，保障焊接效果。

在对采用耐热钢的承压类特种设备进行焊接过程中，由于不同成分的耐热钢的微观组织结构之间存在一定差异，所以焊接时所采用的焊条类型以及焊接工艺也会存在一定差异。例如在对工作温度低于510℃，实际母材采用如12CrMo珠光体耐热钢材料的承压类特种设备焊接过程中，应首选E5515-CM焊条，并且在焊接过程中应先将焊件预热指90-110℃，之后再进行实际焊接作业;若是对工作温度低于540℃，实际母材采用如12CrMoV珠光体耐热钢材料制作的，高温高压锅炉管道或者石油裂化设备等承压类特种设备焊接过程中，可首选E5515-1CM焊条，并且在焊接前应先将焊件加热至250-300℃;若是对工作温度低于550℃，实际母材采用如接Cr2.5Mo珠光体耐热钢材料制作的，高温高压锅炉管道、石油裂化设备以及合成化工机械等承压类特种设备焊接过程中，可以首选E6215-2C1M焊条，并且在实际焊接前应将焊件加热至200-300℃。相关承压类特种设备在焊接完成后，应采用缓冷工艺，部分甚至需要在焊接后缓冷至80-100℃，并保持2h左右[3]。

如今承压类特种设备采用不锈钢结构或者耐腐蚀、耐磨损表面堆焊工艺，对于相关设备的焊接可以首选E410-16和E410-15焊条，并且在实际焊接前应将焊件加热至250-350摄氏度;若是特种设备的母体材料中含有尿素、合成纤维材料，或者是对于不能够进行热处理的铬不锈钢以及其他复合钢、异种钢，那么便可以选用含碳量较低，具有良好耐热、耐腐蚀性能的E316L-16焊条进行承压类特种设备焊接。

二、承压类特种设备用气体保护电弧焊用焊丝

在承压类特种设备焊接过程中，焊丝的使用率仅次于焊条，并且在实际应用过程中同样表现出较为优秀的应用成效，促使其在如锅炉、压力容器、压力管道等承压类特种设备焊接过程中得到广泛应用。当然，为保障实际焊接质量，也需要严格按照国家和焊接标准规范进行操作作业。

现阶段，各类承压类特种设备用气体保护电弧焊用焊丝种类也在日渐丰富，并且不同的焊丝的使用范围也可能会存在一定差异。例如，在对母体材料为低碳钢和低合金高强度钢的承压类特种设备进行焊接过程中，可以首选ER49-1焊丝，结合实际情况来看，此种焊丝具有较强的抗气孔性能，适用于单道焊或者多道焊，相关工作人员可以根据实际需求进行适当选用;若是待焊接特种设备表面存在铁锈、污物等情况，那么可以通过ER50-2焊丝进行焊接，结合实际情况来看，此种焊丝多用于船舶、桥梁、锅炉等结构的焊接过程中;若是焊接对象为母体材料采用高强度结构钢的承压类特种设备，那么在实际焊接过程是应首先选用ER50-3焊丝，相对来说，此焊丝不仅适用于单道焊和多道焊，而且即便是在小电流焊接过程中，仍然有着较强的稳定性。

此外，部分焊丝还可以适用于对于焊接工艺有着较高要求的承压类特种设备焊接过程中。例如，部分承压类特种设备对于低温抗冲击性能、低温韧性有着较高要求，那么在对相关特种设备进行焊接过程中，就可以优先选用ER55-Ni系列的方式进行焊接，该系列的焊丝在焊接完成后可以承受零下45-75℃环境中的承压使用要求;若是承压类特种设备的日常工作温度处于520℃以下，那么便可以优选选用ER49-B2L和ER55-B2焊丝，其中前者的抗拉强度略低于后者，在实际使用过程是应进行合理选用;若是承压类特种设备的日常工作温度處于510℃以下，主体材料为低合金珠光体耐热钢的特种设备，并且工作过程中存在高温腐蚀情况，那么便可以优先选用抗高温腐蚀能力相对优秀的ER62-B3和和ER55-B3L焊丝[4]。

三、承压类特种设备用焊接材料的发展趋势

近些年来，随着我国工业的快速转型发展，未来对于承压类特种设备用焊接材料的实际要求也将会不断提升，促使各类焊接材料的快速研发和应用。例如，在药皮类型焊接材料方面，未来应结合市场需求，推动药皮调整、焊接前无需烘干、特种需求开发等方向进行发展;在焊丝材料方面，其研究发展侧重点则应为自动化焊接及相关工艺开发方面。此外，为能够保障特种设备焊接质量的进一步提升，实现与国际接轨，应结合国家特种设备焊接标准，对我国现有标准进行完善优化。

四、结束语

综上所述，随着社会经济的不断发展，如今社会对于特种设备实际要求也不断提高。在此背景下，应根据各类特种设备的工作环境、母体材料、尺寸大小、结构类型合理选择焊接工艺以及焊接材料，最终保障承压类特种设备的整体焊接质量。

参考文献

[1]郑开源.焊接材料对锅炉异种钢焊接接头性能的影响探讨[J].科学与信息化，2019，000（010）：123-123.

[2]刘平，张毅印.焊材和焊接过程控制对抑制裂纹形成的重要作用[J].中国新技术新产品，2020，No.424（18）：67-68.

[3]朱晓锋.免烘干焊条在特种设备制造安装中的应用分析[J].科学技术创新，2019（07）：166-167.

[4]王晓静.刍议金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施[J].科技风，2020，No.430（26）：137-138.

作者简介：

孙彬  男  1975年06月  贵州贵阳  贵州省特种设备检验检测院  大学本科，助理工程师 研究方向：无损检测。