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摘要：本文对新型奥氏体耐热钢Super304H （A213-S30432）进行简单介绍，分析了该钢种的焊接性及焊接技术要点，结合我公司的工程实例对焊接该钢种所采取的焊接工艺方法及所遇到的质量问题进行了总结。
关键词：Super304H （A213-S30432）；焊接
随着我国超超临界（USC）机组高速发展，新型奥氏体耐热钢Super304H （A213-S30432）在USC机组的高温部件过热器和再热器上被大量采用，本文对该钢种的焊接性及焊接技术要点进行分析，并结合工程实例，总结一下这种钢材在施工现场安装过程中的焊接工艺。
1 Super304H的化学成分及力学性能
Super 304H 钢是一种改良自高碳18Cr-8Ni（TP304H）类不锈钢而开发出的新型奥氏体耐热钢。与传统的TP304H 类钢种相比，其主要的合金化措施是在材料中加入了大约3%的铜、0.4 %的铌以及少量的氮元素，同时提高了碳的含量范围；其它的微合金化还包括微量的铝和硼元素的加入。在高温服役条件下，Super 304H钢的显微组织中会析出非常细小并弥散分布于奥氏体基底中的碳化物、碳-氮化物，如M23C6、Nb（C，N）和NbCrN 等。Super 304H 钢的基体晶粒内还会形成非常细小的富铜化合物（尺寸约为15-50nm），且研究发现这种富铜化合物的析出与其它析出相的生成是相互独立而互不影响的，从而可以同时利用它们的强化作用。
2工程应用焊接实例
我公司承建的600 MW火電机组，锅炉末级再热器材质为Super304H，规格为Φ60×4mm 和Φ63.5×4mm，共有1190道焊口。
2.1焊接方法
根据Super304H钢的焊接特点，采用线能量集中的手工钨极氩弧焊工艺（GTAW）打底和盖面，根层内壁充氩气保护的焊接方法进行焊接。此工艺有利于打乱柱状晶体的方向和杂质的聚集，避免出现根部氧化及较大的内应力和偏析，减小晶间腐蚀，降低热裂纹倾向。
2.2焊材选用
经过焊接工艺评定，我公司采用617 合金类镍基合金材料焊接Super304H钢。 617 类镍基合金焊材不仅具有良好的焊接工艺性能和抗焊接热裂纹性能，焊缝金属常温力学性能，尤其是强度充分满足母材的要求。
2.3焊接要求
1）为保证焊接时坡口两侧熔合良好，坡口形式应按设计图纸规定加工，单“V”型，坡口角度为30°～35°，钝边0.5～1mm，间隙2～3mm，间隙太小容易造成未焊透，间隙过大，填充金属量大，焊接速度相对减慢，热输入量增加，从而造成合金元素烧损。
2）坡口的制备应以机械加工的方法进行。钢件表面不允许暴露在火焰加工处，以免被碳污染，降低耐腐蚀能力。
3）焊接施工前，应仔细检查焊口对接质量，坡口内及边缘20mm内母材是否有裂纹或重皮，坡口是否符合图纸要求，经检查合格后方可进行施工。
4）焊件在组装前应用不锈钢专用砂轮片或钢丝刷清理打磨，将焊口表面及其附近（每侧各15mm）母材内、外壁的油、漆、锈、垢等清理干净，直至发出金属光泽，并确认坡口内无破损、毛刺等缺陷。尤其是外层氧化膜要打磨干净。
5）管子对口时应做到内壁平齐，如有错口，其错口值不应超过壁厚的10%，且不大于1mm。不得强力对口，尽可能减少安装中因强力组对引起的附加应力。
6）焊口局部间隙过大时，应设法修整到规定尺寸，严禁在间隙内加填塞物。
7）焊材应存放于干燥、通风良好、温度大于5℃、相对空气湿度小于60%的库房内。焊材存放和领用应与其他焊材分开，以免被铁锈污染。
8）由于奥氏体不锈钢焊接收缩变形大，应加强夹紧装置和定位焊，以防止在焊接过程中产生变形和附加应力。
9）氩弧焊焊接场地必须有可靠的防风、防雨雪措施，以免影响氩气的保护效果，确保焊接质量。
10）焊接时，将钨棒锥度磨成15°，较尖的钨极电弧更集中，温度集中有利于熔池形成和提高焊接速度，防止层间温度过高。
11）手工钨极氩弧焊打底时，焊缝背面要充氩保护，保证背面成型良好且防止合金元素的氧化、烧损。现场充氩采用多层可溶纸封堵做成气室，用φ8mm×1mm 的铜管，铜管前端凿平封死且成楔子状， 并在上面打φ1mm～1.5mm 的梅花状密集小孔（越密越多越好，以有利于充氩效果保护）。
12）焊前不须预热。
13）焊接时严禁在被焊工件表面引燃电弧、试验电流或随意焊接临时支撑物。防止工件坡口外有电弧擦伤母材痕迹。
14）定位焊时，所用焊接材料、焊接工艺、焊工等应与正式施焊相同，并在定位焊后逐个检查焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点焊。定位焊点应置于不影响视线、焊接质量及便于操作之处。定位焊焊道厚度不宜过高，焊点两端应成缓坡形，以保证接头质量。
15）施焊时应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满。
16）施焊过程应连续完成。若中断再焊时，应仔细检查后，方可按照工艺要求继续施焊。
17）打底焊层厚度不宜太薄，一般不小于2mm，既增加厚度又避免下层焊接时烧穿打底层。打底层焊缝焊完经检查后，应及时进行次层焊缝的焊接。焊层之间的表面氧化膜和表面浮渣应清理干净。
18）焊接过程中层间温度严格控制在100 ℃以内，控制层间温度和焊后温度，尽量减少焊接接头在450 ～ 850℃停留时间。敏化区温度的停留时间过长，会引起晶间腐蚀。
19）盖面时要注意外表成形，按照验标的标准，整体要匀称，焊缝与母材之间过渡要圆滑。为确保焊接接头的耐腐蚀性能，焊缝表面应光洁，无凸凹不平现象，残渣、焊缝表面氧化物应彻底清除，残渣用砂轮打磨，焊缝表面氧化物用石英砂纸磨刷。
20）焊接过程中若出现气孔、裂纹或夹钨等缺陷要彻底清除缺陷，重新施焊，严禁用重复熔化焊道的方法来消除缺陷。
21）焊后不需要进行热处理。
3结论
总之，Super 304H钢合金含量较高、熔池铁水流动性差、现场焊接位置困难等特点，因此焊接这种材料时，对焊接规范、焊工操作技能以及焊口组对的要求就更高、更严格。需做好以下几点：
1）做好焊接工艺评定，选定合适的焊接工艺参数。
2）严格执行焊接工艺，严格的控制层间温度，控制焊接电流和焊道厚度，才能够保证焊接质量。
3）提高焊工的素质，加强焊工的理论知识和操作技能培养和自我质量意识，激发他们的积极性，创造性，不断总结提高。
参考文献：
[1]张筑耀《采用镍基合金焊材焊接超级304（Super 304H）钢》2007.
[2]东电四公司焊接工艺评定.
（作者单位：中国能源建设集团东北电力第一工程有限公司）
关键词：Super304H （A213-S30432）；焊接
随着我国超超临界（USC）机组高速发展，新型奥氏体耐热钢Super304H （A213-S30432）在USC机组的高温部件过热器和再热器上被大量采用，本文对该钢种的焊接性及焊接技术要点进行分析，并结合工程实例，总结一下这种钢材在施工现场安装过程中的焊接工艺。
1 Super304H的化学成分及力学性能
Super 304H 钢是一种改良自高碳18Cr-8Ni（TP304H）类不锈钢而开发出的新型奥氏体耐热钢。与传统的TP304H 类钢种相比，其主要的合金化措施是在材料中加入了大约3%的铜、0.4 %的铌以及少量的氮元素，同时提高了碳的含量范围；其它的微合金化还包括微量的铝和硼元素的加入。在高温服役条件下，Super 304H钢的显微组织中会析出非常细小并弥散分布于奥氏体基底中的碳化物、碳-氮化物，如M23C6、Nb（C，N）和NbCrN 等。Super 304H 钢的基体晶粒内还会形成非常细小的富铜化合物（尺寸约为15-50nm），且研究发现这种富铜化合物的析出与其它析出相的生成是相互独立而互不影响的，从而可以同时利用它们的强化作用。
2工程应用焊接实例
我公司承建的600 MW火電机组，锅炉末级再热器材质为Super304H，规格为Φ60×4mm 和Φ63.5×4mm，共有1190道焊口。
2.1焊接方法
根据Super304H钢的焊接特点，采用线能量集中的手工钨极氩弧焊工艺（GTAW）打底和盖面，根层内壁充氩气保护的焊接方法进行焊接。此工艺有利于打乱柱状晶体的方向和杂质的聚集，避免出现根部氧化及较大的内应力和偏析，减小晶间腐蚀，降低热裂纹倾向。
2.2焊材选用
经过焊接工艺评定，我公司采用617 合金类镍基合金材料焊接Super304H钢。 617 类镍基合金焊材不仅具有良好的焊接工艺性能和抗焊接热裂纹性能，焊缝金属常温力学性能，尤其是强度充分满足母材的要求。
2.3焊接要求
1）为保证焊接时坡口两侧熔合良好，坡口形式应按设计图纸规定加工，单“V”型，坡口角度为30°～35°，钝边0.5～1mm，间隙2～3mm，间隙太小容易造成未焊透，间隙过大，填充金属量大，焊接速度相对减慢，热输入量增加，从而造成合金元素烧损。
2）坡口的制备应以机械加工的方法进行。钢件表面不允许暴露在火焰加工处，以免被碳污染，降低耐腐蚀能力。
3）焊接施工前，应仔细检查焊口对接质量，坡口内及边缘20mm内母材是否有裂纹或重皮，坡口是否符合图纸要求，经检查合格后方可进行施工。
4）焊件在组装前应用不锈钢专用砂轮片或钢丝刷清理打磨，将焊口表面及其附近（每侧各15mm）母材内、外壁的油、漆、锈、垢等清理干净，直至发出金属光泽，并确认坡口内无破损、毛刺等缺陷。尤其是外层氧化膜要打磨干净。
5）管子对口时应做到内壁平齐，如有错口，其错口值不应超过壁厚的10%，且不大于1mm。不得强力对口，尽可能减少安装中因强力组对引起的附加应力。
6）焊口局部间隙过大时，应设法修整到规定尺寸，严禁在间隙内加填塞物。
7）焊材应存放于干燥、通风良好、温度大于5℃、相对空气湿度小于60%的库房内。焊材存放和领用应与其他焊材分开，以免被铁锈污染。
8）由于奥氏体不锈钢焊接收缩变形大，应加强夹紧装置和定位焊，以防止在焊接过程中产生变形和附加应力。
9）氩弧焊焊接场地必须有可靠的防风、防雨雪措施，以免影响氩气的保护效果，确保焊接质量。
10）焊接时，将钨棒锥度磨成15°，较尖的钨极电弧更集中，温度集中有利于熔池形成和提高焊接速度，防止层间温度过高。
11）手工钨极氩弧焊打底时，焊缝背面要充氩保护，保证背面成型良好且防止合金元素的氧化、烧损。现场充氩采用多层可溶纸封堵做成气室，用φ8mm×1mm 的铜管，铜管前端凿平封死且成楔子状， 并在上面打φ1mm～1.5mm 的梅花状密集小孔（越密越多越好，以有利于充氩效果保护）。
12）焊前不须预热。
13）焊接时严禁在被焊工件表面引燃电弧、试验电流或随意焊接临时支撑物。防止工件坡口外有电弧擦伤母材痕迹。
14）定位焊时，所用焊接材料、焊接工艺、焊工等应与正式施焊相同，并在定位焊后逐个检查焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点焊。定位焊点应置于不影响视线、焊接质量及便于操作之处。定位焊焊道厚度不宜过高，焊点两端应成缓坡形，以保证接头质量。
15）施焊时应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满。
16）施焊过程应连续完成。若中断再焊时，应仔细检查后，方可按照工艺要求继续施焊。
17）打底焊层厚度不宜太薄，一般不小于2mm，既增加厚度又避免下层焊接时烧穿打底层。打底层焊缝焊完经检查后，应及时进行次层焊缝的焊接。焊层之间的表面氧化膜和表面浮渣应清理干净。
18）焊接过程中层间温度严格控制在100 ℃以内，控制层间温度和焊后温度，尽量减少焊接接头在450 ～ 850℃停留时间。敏化区温度的停留时间过长，会引起晶间腐蚀。
19）盖面时要注意外表成形，按照验标的标准，整体要匀称，焊缝与母材之间过渡要圆滑。为确保焊接接头的耐腐蚀性能，焊缝表面应光洁，无凸凹不平现象，残渣、焊缝表面氧化物应彻底清除，残渣用砂轮打磨，焊缝表面氧化物用石英砂纸磨刷。
20）焊接过程中若出现气孔、裂纹或夹钨等缺陷要彻底清除缺陷，重新施焊，严禁用重复熔化焊道的方法来消除缺陷。
21）焊后不需要进行热处理。
3结论
总之，Super 304H钢合金含量较高、熔池铁水流动性差、现场焊接位置困难等特点，因此焊接这种材料时，对焊接规范、焊工操作技能以及焊口组对的要求就更高、更严格。需做好以下几点：
1）做好焊接工艺评定，选定合适的焊接工艺参数。
2）严格执行焊接工艺，严格的控制层间温度，控制焊接电流和焊道厚度，才能够保证焊接质量。
3）提高焊工的素质，加强焊工的理论知识和操作技能培养和自我质量意识，激发他们的积极性，创造性，不断总结提高。
参考文献：
[1]张筑耀《采用镍基合金焊材焊接超级304（Super 304H）钢》2007.
[2]东电四公司焊接工艺评定.
（作者单位：中国能源建设集团东北电力第一工程有限公司）