管式加热炉用TP347H与P5炉管异种钢GTAW焊接工艺研究

针对ASME SA312 TP347H奥氏体不锈钢管与ASTM SA335 P5铁素体耐热钢管的异种钢焊接存在金属稀释、碳迁移和残余应力等问题，在考虑稀释影响的基础上，选择ER309和ERNiCr-3两种焊接材料根据是否焊后热处理以及是否堆焊隔离层制定了6种焊接工艺方案，并通过焊接试验、力学性能试验和金相检验，对比分析了不同工艺下焊接接头的性能。结果表明：外观检查和RT结果均符合相关标准要求；所有试件的抗拉强度均达到标准规定的415 MPa以上，其中最大值达到505 MPa，且断后伸长率在25%以上，TP347H侧热影响区的冲击吸收功平均值为54.0～70.5 J，均满足标准规定；直接焊接法未经焊后热处理的焊接接头P5侧母材热影响区附近硬度超标，而经焊后热处理的焊接接头硬度值均满足标准要求；经焊后热处理的焊接接头碳扩散更明显，而采用ERNiCr-3焊丝进行堆焊隔离层，并进行后热处理的焊接接头碳扩散程度最小。综合分析，ERNiCr-3堆焊隔离层+后热工艺方案得到的焊接接头性能最佳，满足标准要求，且无需进行焊后热处理，更适合现场焊接。