摘要：文中介绍了T23钢的化学成分和物理性能，着重分析了该钢的焊接性能和工艺参数对焊接接头冲击性能的影响，拟定三种焊接工艺进行评定试验，通过焊接工艺试验得出了合乎要求的焊接工艺，对于焊接这类钢材有一定的实际指导意义。
关键词：超临界机组；T23钢；焊接性
0 引言
T23（07Cr2MoW2VNbB）钢是在T22（12Cr2Mo）钢的基础上加入W，减少了Mo，把碳含量降低到0.04-010%，并限制S、P等杂质含量，钢中还添加少量的V、Nb、N和B等微合金元素，经过正火和高温回火处理后，就可获得良好的综合性能，600℃时的强度比T22高93%，与钢102（12Cr2MoWVTiB）相当，但由于C含量降低，加工性能和焊接性能优于钢102，在一些情况下焊前可不预热，焊后可不热处理。可作为USC水冷壁和壁温小于等于600℃的过热器、再热器管。
由于T23钢是国内近几年才开始应用的新钢材，在陕西电厂焊接应用是首次，加之国内T23钢的焊接工艺不太一致，因此根据DL/T868《焊接工艺评定规程》和大唐韩城第二发电厂2×600MW屏式过热器管道焊接的要求，对该钢材进行焊接工艺试验，力求取得合乎要求的最佳焊接工艺。
1 T23钢的性能
T23钢和钢102的化学成分和力学性能分别见表1和表2，可以看出，T23具有低的含C量以及S、P含量，具有微量的Nb、Al、N、B和较低的V含量，这些元素是对钢进行微合金化处理的目的来加入的。力学性能方面T23具有较高的Б0.2和明显优越的冲击韧度，其高温蠕变强度明显高于传统的铁素体耐热钢，同时它还具有高的韧度和塑性。
2 T23钢的焊接性分析
由于T23含碳量较低，其焊接性远优于T22、钢102，并且它对冷裂纹敏感性很低，有关试验证明T23钢无裂纹倾向预热温度为室温20℃，而T22、钢102的无裂纹倾向预热温度为300℃，根据这个结果，焊接薄壁、小径管锅炉受热面管时，若环境温度在20℃以上，就可以不做焊前预热。根据有关资料介绍T23钢在600-770℃温度范围具有一定的再热裂纹倾向，因此在对T23钢进行焊后热处理时须谨慎，尽量减少在敏感温度的停留时间，或者尽量不对T23钢进行焊后热处理。
T23钢具有焊缝韧性低以及焊缝韧性对焊接工艺参数敏感的特点。采用全氩弧焊和手工电弧焊得到焊接接头冲击韧性是不一样的，根据有关试验焊接厚度为15mm的T23钢，若用GTAW方法焊接，即使在焊态下它的韧性也是优良的，在0℃的韧度还在200J/cm2以上，它的脆性转变在-10℃左右。而采用焊条电弧焊焊接的焊缝，在焊后热处理前，室温下韧度仅为30J/cm2 左右，只有经过热处理后，才达到100J/cm2以上，这些数据说明，用SMAW方法焊接的焊缝必须经过热处理以后才能使其韧度达到较高的水平。而全部采用GTAW方法焊接，接头韧度较高，可以满足要求，还可以免去对构件进行焊后热处理，简化了焊接工艺。
3 T23钢的焊接工艺评定
为了保证该钢的焊接质量，制定合理的焊接工艺，按照DL/T868的要求对该钢进行了工艺评定。
3.1焊接评定材料
选用管道规格为φ44.5×7×200mm，焊接方法采用GTAW，焊丝采用德国伯乐蒂森公司生产的UninIP/T23，规格φ2.4mm。
3.2焊接评定方案
根据该钢材的焊接性分析，拟定三种评定方案进行试验，每种试验焊接三个试样。
第一种方案：焊前不预热，焊后不进行热处理。层间温度控制在20-100℃
第二种方案：焊前预热100-150℃，焊后缓慢冷却。层间温度控制在20-100℃
第三种方案：焊前预热100-150℃，层间温度控制在100-200℃，焊后冷却至室温后进行720±10℃高温回火处理，恒温30min，升降温速度≤300℃/h。
3.3焊接工艺规范
3.3.1采用全氩弧焊工艺，坡口采用V型坡口，具体尺寸见图1所示：
3.3.2焊接工艺评定
根据焊接工艺评定规程的要求，焊接位置：水平固定（5G）和垂直固定（2G）。
3.3.3焊前准备
GTAW焊丝焊前用砂纸除去焊丝表面水、油、锈等赃物露出金属光泽，用角向磨光机对坡口附近内外壁15-20mm范围内清除干净水、油、锈等污物，直至露出金属光泽。
为了避免根部焊缝氧化，背面须充氩保护，氩气流量控制在6-9L/min。试验环境温度为20-25℃，相对湿度＜60%。焊接设备为ZX7-400STG高频引弧电焊机。对于需要预热的试件采用氧乙炔火焰预热100-150℃，数字电子测温仪测量温度，焊接工艺参数见表3。
第三种方案加热曲线图见图2
3.4焊接工艺试验结果分析
采用RT检验所有试样全部合格，按照DL/T868规程的规定对水平和垂直固定各加工一组拉伸（2件）、弯曲（面弯2个，背弯2个）、焊缝冲击试样3个、热影响区3个（冲击试样尺寸为55×5×10mm），分别进行了力学性能试验，结果列于表4、表5、表6。
三种焊接方案硬度试验结果见表7
金相组织分别是：
第一、二种方案的焊缝组织均为粒状贝氏体，第三种方案的组织为回火贝氏体。
通过上述试验结果分析，三种方案的拉伸、弯曲、硬度都能满足合格要求，但冲击功差别较大，其中第一种方案中不预热不热处理5G位置焊接工艺和第二种方案预热缓冷工艺的冲击功均为不合格，冲击功均小于T23 要求的最低冲击功41J。第一种方案中的2G和第三种方案的冲击功均合格。由于第一种方案5G采用传统多层单道工艺焊焊接，焊接热输入较大，导致焊缝冲击韧性下降，而2G位置焊采用了多层多道焊，道与道之间，层与层之间，热输入相差较小、因而冲击韧性较好。第二种方案由于焊后立即缓冷，焊缝的组织没有完全转变为贝氏体，导致焊缝冲击韧性下降，这一点同传统的低合金耐热钢不同。第三种方案由于焊后进行了高温回火处理，焊缝的组织得到一定改善，消除了焊接应力，因此它的冲击韧性高。
综上所述，我们对第一种焊接方案5G位置焊决定采用多层多道焊焊接，重新焊接一组试样，并进行冲击试验，结果全部合格，具体见表8。
4 结 论
（1）小径管T23钢壁厚小于10mm,，采用全氩弧焊，环境温度在20℃以上焊接时，焊前不需预热，焊后不需热处理，焊接时，要采用多层多道焊，控制层间温度在20-100℃内，严格控制焊接线能量，可以获得良好的焊接接头。
（2）当环境温度在20℃以下焊接T23钢时，焊前须预热100-150℃，控制层间温度在100-200℃内，严格控制焊接线能量，焊后冷却到室温完成贝氏体的转变以后，再进行720±10℃高温回火处理，可以获得良好的焊接接头。
