随着火力发电锅炉参数的不断提高,超临界及超超临界锅炉技术的不断成熟,国内外火力发电机组已逐渐由300~330MW亚临界锅炉过渡到600MW、1000MW的超临界及超超临界锅炉。锅炉中的过热器、再热器等高温集箱由于长期在工作温度及工作压力较高的状态下运行,再加上腐蚀性介质的作用,使得高温集箱发生疲劳缺陷的问题比较常见,而主要缺陷部位为焊缝附近。根据强度计算,为保证集箱的使用性能及热效率。高温集箱多设计为P91类材料,材料等级的提高,使集箱制造的难度增加,尤其是高温集箱的焊缝焊接水平难度加大,成本提高,同时,相关的制造问题逐渐突显出来。集箱传统的埋弧焊坡口角度大,焊缝填充金属多,生产周期长,且需要人工调整焊枪位置保证焊丝与坡口侧壁的熔合质量。随着高温集箱焊接工作量日趋繁重,国内几大锅炉制造企业都有对集箱环缝拼接实现自动化的需求,并且集箱环缝坡口的改进也是各制造单位一直在研究的课题,窄间隙埋弧焊是一种能够实现锅炉高温集箱窄坡口、自动化焊接的技术。本文主要研究的内容是根据高温集箱的运行缺陷及主要材质,提出高温集箱窄间隙埋弧焊工艺并对其进行技术分析及经济性分析,探究窄间隙埋弧焊系统组成、系统原理、关键技术等内容。对高温集箱窄间隙埋弧焊进行焊接工艺设计,包括焊材的选择、坡口的设计及焊接参数选取。通过P91材质高温集箱的焊接工艺评定试验对窄间隙埋弧焊工艺进行研究,评定试验结果主要包括金相微观组织、焊接接头硬度及力学性能,通过对试验结果的分析得到高温集箱的P91类材质窄间隙埋弧焊焊接工艺参数,焊接电流为350~420A,焊接速度为25~28m/h比较合理。本课题提出的高温集箱窄间隙埋弧焊工艺方法已在某锅炉制造企业实际生产上进行应用,合格率较高,使其焊接工艺得以验证。此外,影响高温集箱焊缝质量的因素复杂多样,本文对实际生产中高温集箱的质量问题及影响焊缝硬度的热处理温度进行分析,探究除焊接工艺参数外影响高温集箱质量的其它主要因素。进一步证明本课题提出的窄间隙埋弧焊焊接工艺在超临界锅炉高温集箱上的适用性,找到控制高温集箱焊缝质量的关键因素。