国民经济快速发展增大了能源需求，但我国自然资源储备的实际情况是富煤-少油-缺气。这决定了在未来一段时间内，我国以煤为主要燃料的电力格局将不会改变。为实现节约能源、减少排放的目的，发电机厂需要提高火电机组的热效率和蒸汽温度。我国正在计划发展和建设高参数（630℃）超（超）临界机组，基于性能与成本的综合考虑，机组部分材料选用了9-12%Cr耐热钢。G115新型马氏体耐热钢已被国家能源局列为新一代超（超）临界电站的首选材料，国家工信部于2018年也已将其列在17种先进钢铁材料中的首位，G115钢成分更复杂、性能更优异。若将G115钢应用于火电机组，它与机组常用材料CB2钢的焊接是亟需研究和解决的问题，接头的性能对电站安全可靠的运行起着关键作用。实践表明：焊接接头的失效是机组承压部件失效的一种主要形式，因此有必要对G115/CB2耐热钢焊接接头进行深入研究。本课题主要研究异种9%Cr耐热钢（G115和CB2钢）的TIG焊工艺，从而获得了综合性能良好的焊接接头。此外，TIG焊接头经过焊后热处理工艺能改善了接头的组织与力学性能；还在焊接过程中添加了磁场，从而提高熔融金属的流动；最后对大尺寸焊接接头的组织和性能进行了分析。
　　选用焊丝的成分与G115钢相同，分析了焊接电流对G115/CB2钢TIG焊接头组织与性能的影响。当焊接电流为110和130A时，在焊缝中观察到了未熔化焊丝，在接头背面有未焊合区域；当电流增大到150A后，焊接接头的质量良好。从整体来看，随着电流从130A增加到170A时，焊缝金属的铺展更充分，焊缝正面和背面的高度差逐渐缩小。焊缝是由淬火马氏体组成，因为焊缝熔融金属冷却速度快，没有沉淀相析出，导致该区域的硬度值高。母材的组织是回火马氏体加M23C6（M：Fe或Cr）沉淀相，母材的硬度值在整个接头中最低。越靠近焊缝，热影响区的硬度值越大，粗晶热影响区的硬度值最大。随着焊接电流增大，接头的常温和高温拉伸性能也随之增大，在电流达到150A以后，接头力学性能的波动很小，150A接头的常温拉伸强度为673MPa，在650℃下的拉伸强度为309MPa。结合接头质量和成本等因素，最佳焊接电流可选择150A。
　　焊后热处理工艺是在电流为130A和150A的焊接接头上实施，其温度分别为700、730和760℃。随着焊后热处理温度升高，这两个抗拉接头的强度先升高后降低，在730℃时抗拉强度达到最大。130A和150A焊接接头的最大抗拉强度分别是694MPa和692MPa。经过焊后热处理，接头焊缝和热影响区的组织由淬火马氏体转变成回火马氏体，在基体中析出了大量沉淀相，同时淬火马氏体的板条边界变得模糊。焊后热处理会使焊缝的硬度较原始接头显著降低，焊后热处理的温度越高，焊缝硬度值越低。
　　与原始接头相比，130A时磁场辅助接头的焊缝成型良好，焊缝金属的铺展更均匀，焊缝质量明显提升。磁场辅助焊接接头的拉伸强度是688MPa，较原始焊接接头提高了58MPa，断裂方式也从解理断裂转变成韧性断裂。磁场辅助接头焊缝的晶粒尺寸减小，马氏体板条的宽度尺寸也随之减小，变得更均匀。磁场辅助接头焊缝的硬度值在整体上要高于原始焊缝。
　　大尺寸焊接接头是多道次焊接，然后进行焊后热处理。从宏观上看，大尺寸焊接接头没有焊接缺陷，其焊缝的形貌呈X型，边缘的焊缝宽度大，中心部位的焊缝窄。从焊缝的一侧至另一侧，硬度值是不断变化的，呈锯齿状。接头的短时高温性能是在675℃/90MPa，650℃/113MPa和630℃/135MPa三个条件下进行测试，断裂时间分别是65小时、87.5小时和71小时。