P91大口径厚壁管的焊接(倪晓红).docVIP

P91大口径厚壁管的焊接 倪晓红 （安徽电力建设第二工程公司 合肥 230601） 摘 要：本文根据生产经验、实验数据、技术资料对P91钢大直径厚壁管子的焊接从焊接性、工艺评定、焊工培训、焊前准备、焊接工艺等方面进行分析与探讨。 关键词：P91钢；工艺评定；焊工培训；焊接材料；焊接工艺； 概 述 国电荥阳煤电一体化有限公司一期2×600MW超临界燃煤汽轮发电机组，由河南省电力勘测设计院设计。该工程在主汽、再热汽热段上选用P91钢。P91钢具有良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力。P91管材的焊接技术在我公司日趋成熟。在国电荥阳工程中，主汽主管规格为ID419.1×78 mm，这样的P91厚壁管子在现场施焊的难度较大，如：作业区域小、范围广、返修难度大等不确定性的因素均对焊接质量有较大的影响。 P91钢焊接性能分析 P91钢热处理状态下金相组织为回火马氏体，组成为铁素体+碳化物。这是由于P91钢的碳含量较低，形成低碳马氏体后，在随后的冷却过程中，分解成为铁素体+碳化物。 P91钢采用纯净化、细晶化冶金技术，以及微合金化和控轧、控冷等工艺，生产的高合金耐热钢。在化学成分上，C、S、P含量降低了，钢材的纯净度提高了，并通过Nb、V、N元素微合金化。从力学上看，P91钢的强度和韧性改善了，这是由于该钢的强化机理除了固溶和沉淀强化外，还通过微合金化，控轧、形变热处理及控冷获得高密度位错和高度细化晶粒。该钢种供货状态为正火+回火。 P91钢的焊接性有一定改善，但由于塑性、韧性较好，C、S、P的含量少，对再热裂纹的敏感性较低，但P91属于空冷马氏体钢，碳含量为0.08-0.12%，焊接性能较差， 焊接时易出现以下问题： A 易出现冷裂纹 P91钢为空冷马氏体，由于氢在奥氏体中的溶解度大于在马氏体中的溶解度，而扩散速度相反，因此，有焊后的马氏体转变过程中，氢以饱和状态残留在马氏体中，焊缝韧性下降，焊接接头脆化、组织应力增大，易产生冷裂纹； B 焊缝韧性下降 P91钢的强韧性是通过控制轧制冷却速度使晶粒细化获得，面焊缝只能通过合金化，达不到细化晶粒的目的。焊接过程的热循环特点是高温短时加热且冷却速度很快，焊缝中的晶体主要是柱状晶，和少量的等轴晶，不能获得类似母材的超细晶粒，焊缝韧性不能与母材的高韧性相匹配，并且会随着焊接线能量的增加而加剧。 因此应该严格控制焊接线能量、预热温度、层间温度和焊后热处理，严格按照操作工艺施焊，是获得优良焊接接头的关键工艺措施。同时，热处理时保温时间适当延长，有利于焊接接头常温冲击韧性的提高。 工艺评定 焊接工艺评定是为验证焊接工艺参数的正确性进行的试验过程，是指导焊接作业指导书编制的支撑性文件。在工程开工前，我公司便及时进行了SA335P91的焊接工艺评定工作。 评定时采用的焊接工艺方案内容如下 钢种；SA335P91 规格：φ325×46mm 焊层 道号 焊接 方法 焊材 极 性 焊接参数 牌号 规格（mm） 电流 （A） 电压 （V） 焊速 mm/Min 1 Ws ER90S-B9 φ2.4 直流正接 110~120 9~12 50~80 2~3 Ds E9015-B9 φ2.5 直流反接 80~110 20~25 80~120 4~23 Ds E9015-B9 φ3.2 直流反接 110~130 20~25 80~120 24 Ds E9015-B9 φ2.5 直流反接 80~110 20~25 80~120 施焊技术： 无摆动焊或摆动焊：摆动范围小于3倍焊条直径； 打底焊道和中间焊道清理方法：机械法清理； 其它：多道焊，每道厚度不超过2mm。 施施焊 坡口型式：双V型，对口间隙：2~4mm； 预热温度/方式：150~200℃，电阻加热，持续控温； 保护气体：氩气，纯度≥99.99%， 正面流量：8~10L/min 背面保护气流量：15~20L/Min； 层间温度：200~300℃，脱氢处理：300~350℃，保温2h； 热处理工艺： 恒温温度 750~770℃； 恒温时间 4h； 焊后升降温速度：≯130℃/h； 最终热处理前，焊缝焊后冷却至80~100℃，恒温2h； 热处理采用电阻加热法，热电偶测温，电脑温控仪控制，自动记录温度曲线。焊接时采用电脑温控仪全过程跟踪保护。 经检验：焊缝的外观、无损探伤、拉伸、弯曲、微观金相组织、硬度、冲击试验均合格。 焊工培训 按考规规定，焊工应具备BⅢ类材质焊接资质，且考试试件最小厚度40mm。焊工的培训要重视焊工的操作工艺，必须按照合格的焊接工艺评定报告编制的焊接作业指导书进行考核。焊工培训时，既要培训提高焊工的操作技艺，又要加强结焊工的质量意识教育，提高