一种用于焊接导管连接以用于尤其是在功率设备中的高温应用的工艺，该导管连接包括第一导管区段和第二导管区段，其中，第一导管区段由具有第一热膨胀系数(CTE1)的铁素体材料制成，并且其中，第二导管区段由具有不同于第一热膨胀系数(CTE1)的第二热膨胀系数(CTE2)的奥氏体材料制成，并且其中，焊接接头由具有处于第二热膨胀系数(CTE2)的范围中的第三热膨胀系数(CTE3)的奥氏体填充物材料制成，该工艺包括以下步骤：使将被连接的第一和第二导管区段轴向地对准、制作径向向内开口的至少局部V形的焊接接头，在将被连接的第一和第二导管区段内执行内部焊接工艺。本发明专利技术还涉及这种导管连接。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于焊接导管连接以用于尤其是功率设备中的高温应用的工艺，该导管连接包括第一导管区段和第二导管区段，其中，第一导管区段由具有第一热膨胀系数(CTEl)的铁素体材料制成，并且其中，第二导管区段由具有不同于第一热膨胀系数(CTEl)的第二热膨胀系数(CTE2)的奥氏体材料制成，并且其中，焊接接头由具有处于第二热膨胀系数(CTE2)的范围中的第三热膨胀系数(CTE3)的奥氏体填充物材料制成。本专利技术还涉及这种导管连接。
技术介绍
在高温应用中，尤其在功率设备应用中，已知使用导管连接(也称为中间导管片)，其带有由铁素体材料制成的第一导管区段和由奥氏体材料制成的第二导管区段，其中，通过使用奥氏体填充物材料将该两个区段焊接在一起。这种由不同金属制成的导管连接也称作异种金属焊接(DMW)。这种DMW导管连接通常是从导管外利用至少局部V形的焊接凹槽而焊接的。DE195 27 634 Al描述了带有这种外部焊接的导管连接。此外，其涉及由铁素体材料制成的第一导管区段和由奥氏体材料制成的第二导管区段。为了将两个导管区段焊接在一起，使用带有与第一铁素体导管材料的热膨胀系数(CTE)相似/接近的热膨胀系数(CTE)的焊接填充物。当生产异种金属焊接时，在奥斯体填充物材料和由铁素体材料制成的导管区段之间的熔接线处产生问题，这是由在热膨胀系数(CTE)上的差异引起的，由奥氏体材料制成的第二导管和由奥氏体材料制成的接头材料(填充物材料)比由铁素体材料制成的第一导管区段遭受更高程度的延长(ε )。由于第二导管区段和焊接接头填充物材料通常具有相同的热膨胀系数(CTE)，或至少在相同的范围中的热膨胀系数(CTE)，因而在第二导管区段和焊接接头材料之间的连接通常是优良的。但是，当DMW导管连接遭受高温时，在焊接接头材料和第一导管区段之间的热膨胀系数(CTE)上存在巨大的差异。这导致由延长(ε )上的差异引起的额外应力。将该额外应力附加至由操作参数(例如在导管连接内的压力或弯曲力矩)引起的应力，使得在临界熔接线处的应力增加，并且这种导管连接的寿命缩短。已知的是，在熔接线处的冶金学性质对在短期服务时间后导管连接的故障负责，因为邻接奥氏体相形成硬质且脆性的马氏体层，并且形成在铁素体材料中的贫碳区域和在熔接线处的脆性沉淀物。为了在高温管道系统中探测DMW的即将发生的故障，因而在短间隔中在这种导管连接上有规律地执行无损测试(NDT)，并且包括异种金属焊接(DMW)的过渡件必须经常地更换。还已知的是，通过优化在焊接接头的熔接线处的冶金学性质，例如通过执行焊接后热处理(PWHT)，克服由在热膨胀系数(CTE)上的差异引起的额外应力导致的减少寿命的问题。已知在其中可实现热膨胀系数(CTE)的更接近的匹配以便降低额外应力的材料组合。但是这些方法十分昂贵且耗时。因而，所主张专利技术的目的为克服现有技术的缺点，并且以在导管连接遭受高温时降低DMW区域中的应力的目标来提供用于焊接导管连接的工艺和导管连接。
技术实现思路
该目的通过提供根据权利要求1前序部分的用于焊接导管连接以用于高温应用的工艺而实现。该工艺包括下列步骤:使将被连接的第一和第二导管区段轴向地对准、制作径向向内开口的至少局部V形的焊接凹槽、在将被连接的第一和第二导管区段内执行内部焊接工艺。在内部焊接工艺中，将导管从内径而不是从外径焊接。当通过使用径向向内开口的至少局部V形的焊接凹槽将第一和第二导管区段经由内部焊接而焊接在一起时，不在奥氏体填充物材料和由铁素体材料制成的第一导管区段之间的临界焊接接头熔接线上生成额外的法向张应力。当奥氏体第二导管区段和奥氏体填充物材料的热生成的延长发生时，焊接接头材料可由径向向内开口的至少局部V形的焊接凹槽的倾斜表面支撑。因而，压缩应力在焊接接头材料和第一导管区段之间生成，使得异种金属焊接连接的寿命和耐用性可被改进。优选将由铁素体C钢制成的导管区段用作第一导管区段。尤其优选将P91钢或P22钢用作铁素体C钢。这种钢通常具有用于高温应用(例如在功率设备中的应用)的优选性质。用于焊接导管连接的工艺的另一优选备选项提供了，将由奥氏体钢或由镍基材料制成的导管区段用作第二导管区段。在工艺的另一优选备选项中，将奥氏体钢或镍基材料用作奥氏体填充物材料。上面提及的目的还通过提供根据权利要求6前序部分的导管连接而实现。这种导管连接的特征在于，焊接凹槽为至少局部V形且径向向内开口，并且第一和第二导管区段经由内部焊接而焊接在一起。由于通过使用径向向内开口的至少局部V形的焊接凹槽将第一和第二导管区段经由内部焊接而焊接在一起，因而不在奥氏体填充物材料和由铁素体材料制成的第一导管区段之间的临界焊接接头熔接线上生成额外的法向应力。当奥氏体第二导管区段和奥氏体填充物材料的热生成的延长发生时，由于内部焊接工艺，焊接接头材料可由径向向内开口的至少局部V形的焊接凹槽的倾斜表面支撑。因而，压缩应力在焊接接头材料和第一导管区段之间生成，使得可通过提供根据本专利技术的导管连接而改进异种金属焊接连接的寿命和耐用性。优选地，焊接凹槽是V形或Y形的或具有径向向内开口的焊接凹槽的任何其它倾斜表面，使得焊接接头材料可由倾斜表面支撑，以便在导管连接遭受高温时产生压缩应力。在导管连接的优选实施例中，第一导管区段由铁素体C钢支撑，其中，尤其优选的是，铁素体C钢是具有用于高温功率设备应用的优选性质的P91钢或P22钢。尤其优选的是，第二导管区段由奥氏体钢或镍基材料制成。此外有利的是，奥氏体填充物材料由奥氏体钢或镍基材料制成。【附图说明】图1显示了带有根据本专利技术的工艺的步骤的工艺图； 图2显示了根据现有技术水平的导管连接； 图3显示了根据本专利技术的导管连接。参考标号: 10导管连接 12第一导管区段 14第二导管区段 16焊接凹槽 18中轴线 20箭头 22焊接接头 24外表面 26箭头 28箭头 30箭头 32箭头 34熔接线 36熔接线 38箭头 40内表面 42倾斜表面 43箭头 44角 100工艺 5101第一步骤 5102第二步骤 5103第三步骤。【具体实施方式】图1示出了用于根据本专利技术的工艺100的工艺图，该工艺100用于焊接根据在图3中显示的专利技术的导管连接。在第一步骤SlOl中，根据本专利技术的导管连接10的第一导管区段12和第二导管区段14轴向地对准，以便被连接。在第二步骤S102中，在第一导管区段12和第二导管区段14之间形成至少局部V形的焊接凹槽16，其在通过箭头20显示的中轴线18的方向上径向向内开口。在第三步骤S103中，在将被连接的第一和第二导管区段12、14内执行内部焊接工艺。在内部焊接工艺中，将导管从内径而不是从外径焊接。在图1中示出的工艺100中，第一导管区段12由铁素体材料，优选地由用于高温应用的P91或P22钢(其中，CTEl12.6 resp.13.9 E-6/K)制成，其中，第二导管区段14由奥氏体材料，优选地由奥氏体钢或镍基材料，例如IN 625(其中，CTE2 14.8E-6/K)制成。焊接接头22由奥氏体焊接接头填充物材料制成，该填充物材料优选地为奥氏体钢或镍基材料，例如ERNICr-3(其中，CTE315.3E当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于焊接导管连接(10)以用于尤其是在功率设备中的高温应用的工艺(100)，该导管连接(10)包括第一导管区段(12)和第二导管区段(14)，其中，所述第一导管区段(12)由具有第一热膨胀系数(CTE1)的铁素体材料制成，并且其中，所述第二导管区段(14)由具有不同于所述第一热膨胀系数(CTE1)的第二热膨胀系数(CTE2)的奥氏体材料制成，并且其中，所述焊接接头(22)由具有接近所述第二热膨胀系数(CTE2)的第三热膨胀系数(CTE3)的奥氏体填充物材料制成，所述工艺(100)包括下列步骤：‑使将被连接的所述第一和第二导管区段(12、14)轴向地对准；‑制作径向向内开口的至少局部V形的焊接凹槽(16)；‑在将被连接的所述第一和第二导管区段(12、14)内执行内部焊接工艺。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：R拉迪斯，M斯特劳布利，R比蒂科菲尔，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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