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20G高压锅炉管的焊接工艺认可试验
16Mn无缝钢管搅拌摩擦焊焊接接头具有无气孔，晶粒细小，疲劳性能、拉伸性能和弯曲性能良好，焊接时无尘烟、无飞溅，节能，无需焊丝和保护气体，焊后残余应力和变形小等优点，是一种适用性很好的焊接方法。铜铬合金由于具有较高的强度、硬度，良好的导电、导热性及耐腐蚀性，是制备电阻焊电极、金属模具、大型高速涡轮发电机导条、电动工具转向器等的优选材料。在发电机导条、电动工具转向器的加工制造过程中需要对铜铬合金进行焊接，目前，主要用熔焊、压力焊和钎焊等方法。由于铜本身物化性能以及杂质元素的影响，其接头容易出现气孔，强度、耐蚀性下降以及焊接变形大等问题。目前关于铜铬合金搅拌摩擦焊焊接接头组织和性能研究的报道并不多，为此，作者分别对固溶态和时效态铜铬合金的搅拌摩擦焊焊接接头显组织、硬度和电导率进行对比研究，为搅拌摩擦焊接用于铬合金提供试验依据。
16Mn无缝钢管固溶态铜铬合金焊接接头基体的晶粒较粗大，焊核区为细小的等轴晶，热机影响区晶粒尺寸略大于焊核区，并有一定的流向性，热影响区晶粒与基体的相差不大;焊核区的硬度 为78HB，距离焊缝中心越远硬度越低，直至达基体硬度。
16Mn无缝钢管时效态铜铬合金接头基体组织为大小不均的等轴晶，焊核区晶粒细化，分布不均匀;热机影响区晶粒被拉长，具有一定的流向性;热影响区晶粒较基体的略有长大;焊核区的硬度 ，为113HB，距离焊缝中心越远硬度越低，热影响区硬度 ，为91HB，之后回升到基体硬度。
固溶态铜铬合金接头焊核区的电导率 ，为73.3%IACS，距离焊缝中心越远电导率越小;时效态合金焊接接头电导率由基体到焊缝区逐渐减小，焊核区 ，为78.1%IACS。
（1）生产制造方法：
①一般锅炉管使用温度在450℃以下，国产管主要用10号、20号碳结钢热轧管或冷拔管制造。
②高压锅炉管使用时经常处于高温和高压条件管子在高温烟气和水蒸气的作用下，会发生氧化和腐蚀。要求钢管具有高的持久强度，高的抗氧化腐蚀性能，并有良好的组织稳定性。
（2）用途：
①一般锅炉管主要用来制造水冷壁管、沸水管、过热蒸汽管、机车锅炉用的过热蒸汽管，大、小烟管及拱砖管等。
②高压锅炉管主要用来制造高压和超高压锅炉的过热器管、再热器管、导气管、主蒸汽管等。
高压锅炉管的生产工艺随钢种的不同各有差异。以珠光体型铬钼钒钢为例，锅炉管的生产工艺特点是：（1）管坯应剥皮，剥皮量通常为5mm；（2） 由于钢质较硬，管坯多用氧气切割或锯切；（3）由于铬钼钒钢的导热性比碳钢低，加热速度宜稍慢，加热温度为1120～1180℃，穿孔温度为1100～1160℃； （4）这类钢在1000～1100℃区间有良好的塑性和低的变形抗力，因而穿孔性能较好，变形参数可照中碳钢或合金钢（例如30CrMnSiA）选取；（5）轧后钢管要正火和回火，正火温度为950～980℃，回火温度为730～750℃，保温时间为2～3h；（6）钢管尺寸公差较严，以保证对口焊接；管子长度尽可能长，以利于减少焊口数量。 [1]
20G高压锅炉管为Fe-25Ni-15Cr基高温合金，加入Mo、Ti、Al、V及量P，主要通过时效析出γ’-Ni3(Ti，Al)相进行强化，同时由于Cr的存在，具有良好的抗腐蚀性能。该合金在650℃以下具有高的屈服强度和持久、蠕变强度，并且具有较好的加工塑性及满意的焊接性能，因此常被用作航空紧固件等。
研究人员将20g高压锅炉管经线切割加工成Φ10mm的棒材，对试样进行编号，分别使用3种不同的热处理方法，研究时效及时效温度对优质高强20g高压锅炉管组织与力学性能的影响，以获得综合性能。
研究结果表明： 1.700℃时效能将固溶后的20g高压锅炉管的抗拉强度提高51%。达到853.7MPa，屈服强度提高了41%，达到485.6MPa，伸长率和断面收缩率有所下降，分别为23.3%和23.9%。这是由于在时效过程中析出了细小且弥散分布于基体的γ’-Ni3(Ti，Al)相起到了沉淀强化的作用。
2.将时效温度提高到718℃，γ’相析出数量增加，20g高压锅炉管的抗拉强度进一步提高，达到1055MPa和647.3MPa，伸长率和断面收缩率与700℃时效相比略有回升，达到24.7%和26.9%。因此，982℃固溶+718℃时效能使合金获得较好的综合力学性能。
