TP92鋼現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。TP92鋼現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝TP92鋼現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝T/P92鋼現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝山東電建二公司 張超 郭克智 王艾霞 鄧同喜摘要：T92/P92鋼是在T91/P91鋼的基礎(chǔ)上加入1.7%的鎢（W），減少鉬（Mo減少至0.5%）的含量，用釩、鈮元素合金化控制硼和氮元素含量的高合金馬氏體耐熱鋼，通過(guò)加入W元素，顯著的提高了鋼材的高溫蠕變斷裂強(qiáng)度。由于該鋼種C、S、P含量低，純凈度高，韌性較好，冷裂紋敏感性大為降低，此鋼在超超臨界機(jī)組中得到應(yīng)用和推廣。關(guān)鍵詞：T/P92鋼 焊接工藝1.前言蒸汽溫度壓力大于24MPa且溫度

2、高于593或者壓力大于27.5MPa、溫度高于580被稱為超超臨界。超超臨界（USC）發(fā)電技術(shù)具日益成熟，已成為目前燃煤火電機(jī)組發(fā)展的主導(dǎo)方向。而發(fā)展超超臨界機(jī)組，由于溫度及壓力的提高，對(duì)主要部件的抗蠕變、疲勞、高溫氧化與腐蝕性能等都提出了更苛刻的要求。所以新材料的推廣和應(yīng)用就成了限制超超臨界機(jī)組發(fā)展的關(guān)鍵。而新型耐熱鋼T/P92應(yīng)用于極苛刻蒸汽條件下的集箱和蒸汽管道（主蒸汽和再熱蒸汽管道）、過(guò)熱及再熱系統(tǒng)，抗蒸汽側(cè)氧化性能和抗煙氣側(cè)的腐蝕性能優(yōu)異。已成為超超臨界機(jī)組主汽、熱段管道等必選鋼種。2. T/P92鋼SA-335P92(SA-213T92) 鋼種介紹及材料成分SA-335P92(SA

3、-213T92)鋼是在SA-335P91(SA-213T91)鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)降低了Mo元素的含量，同時(shí)加入了一定量的W以將材料的鉬當(dāng)量（Mo0.5W）從P91鋼的1提高到約1.5，該鋼還加入了微量的硼。經(jīng)上述合金化改良后，與T/P91鋼相比，它們的抗腐蝕性和抗氧化性相同，但是具有更高的高溫強(qiáng)度和蠕變性能，可以減輕鍋爐和管道部件的重量。T/P92化學(xué)成分（）（附表1）材料牌號(hào)CMnPSSiCrMoWVNbNBAlNiT/P92min0.070.300.0200.0100.508.500.301.500.150.040.0300.0010.0400.40max0.130.609.500.602.

4、000.250.090.0700.0063. T/P92鋼可焊性分析3.1.焊縫韌性低焊縫是由溫度非常高的熔融狀態(tài)冷卻下來(lái)的鑄造組織，不可能由此獲得以極細(xì)顆粒彌散析出的Nb、V、碳、氮化合物和高度細(xì)化了的晶粒，即不具備細(xì)晶強(qiáng)韌化的韌化條件。相反，由于熔池的高溫以及快速的凝固冷卻，熔敷金屬中的Nb、V等微合金化元素可能仍大部分固溶在金屬中，不僅無(wú)助于細(xì)化晶粒、韌化焊縫，反而通過(guò)固溶強(qiáng)化降低了焊縫韌性，特別是W 的存在更加劇了焊縫韌性的降低。同時(shí)，如果線能量輸入過(guò)大，熔池高溫停留時(shí)間較長(zhǎng)，過(guò)熱金屬晶粒嚴(yán)重長(zhǎng)大，造成焊縫金屬脆化，直接影響焊縫抗沖擊承載能力。3.2.焊接冷裂紋 此裂紋主要出現(xiàn)在焊縫冷

5、卻到Ms（馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度）以下或更低的溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生，特別是延遲裂紋產(chǎn)生具有一定時(shí)效性。雖然T/P92鋼的C、S、P等元素質(zhì)量含量低，且具有晶粒細(xì)、韌性高的特點(diǎn)，焊接冷裂紋傾向大為降低。但還有一定的冷裂紋傾向，焊接時(shí)必須采取一些必要的預(yù)防措施。T/P92鋼為防止出現(xiàn)氫致裂紋所需的預(yù)熱溫度遠(yuǎn)低于合金含量更低的P22鋼，部分原因是這些鋼馬氏體轉(zhuǎn)變溫度降低，對(duì)在預(yù)熱和層間溫度下未轉(zhuǎn)變的奧氏體的有益作用。為了防止冷裂，焊后要進(jìn)行及時(shí)熱處理。如不能及時(shí)進(jìn)行熱處理，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行后熱處理，然后盡快進(jìn)行熱處理。4. T/P92鋼焊接方法選擇及工藝4.1.焊接方法選擇：T92焊口采用GTAW（全氬）；P92焊

6、口GTAW/SMAW（氬弧焊打底電焊蓋面）。4.2.焊接材料：鎢極氬弧焊的焊絲：Thermanit MTS616ER90S-G，規(guī)格2.4mm。焊條：ALCROMOCORD 92 規(guī)格2.5mm3.2mm4.3.焊接工藝：全氬弧焊和氬弧焊打底焊的焊接參數(shù)建議如下：T/P92焊接工藝參數(shù)（附表5）母材類(lèi)別焊接方法預(yù)熱溫度BGTAWGTAW/SMAWGTAW： 150SMAW： 220焊接電流打底100120A打底100120A電壓GTAW ：11V15VGTAW/SMAW：2.5mm：22V24V3.2mm：24V26V4.0mm：24V28V蓋面90110A填充及蓋面1.2.5mm：80A11

7、0A2.3.2mm：110A130A3.4.0mm：130A160A氣體保護(hù)正面Ar99.99%，812L/min背面Ar99.99%，410L/min以上焊接參數(shù)垂直固定焊時(shí)偏上限選取，水平固定焊及小徑管偏下限選取。4.4.溫度測(cè)定：小口徑焊口選用便攜式遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀，大中徑厚壁管采用電腦控溫。測(cè)溫方法：預(yù)熱溫度在坡口內(nèi)測(cè)量；層間溫度在起焊點(diǎn)前50mm處測(cè)量。4.5.焊前預(yù)熱4.5.1.預(yù)熱方式：T92焊口采用火焰預(yù)熱，火焰距離焊口10mm以上，噴嘴移動(dòng)均勻，不得長(zhǎng)時(shí)間在同一位置停留，防止氧化或?qū)δ覆脑鎏迹訜釋挾让總?cè)不小于100mm，預(yù)熱過(guò)程中及時(shí)測(cè)溫；P92焊口采用電加熱預(yù)熱，每側(cè)加熱寬度

8、為母材壁厚的3倍，且不小于100mm，采用硅酸鋁氈進(jìn)行包裹。在溫度記錄儀顯示到達(dá)預(yù)熱溫度后，應(yīng)保持該溫度30分鐘后，方可開(kāi)始焊接，主要保證焊口預(yù)熱溫度的勻透性，減小溫度梯度。4.5.2.預(yù)熱溫度：氬弧焊預(yù)熱溫度150，電焊預(yù)熱溫度提升到220，焊接過(guò)程中可以將溫度降至200左右，這樣有利于層間溫度的控制。4.5.3.升降溫速度：大中徑厚壁管道升降溫速度按6250/計(jì)算，且80/h150/h【2】。4.5.4. P92焊口如一次焊接未能完成，而夜間未安排施工，可將層間溫度控制在 (80100) ，第二天早上熱處理人員提前再將溫度提升到預(yù)熱溫度；或在當(dāng)天焊接結(jié)束后，將溫度降到P92(80100)

9、，恒溫2小時(shí)后，再將溫度升到預(yù)熱溫度。盡量保證馬氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程。4.6.全氬弧焊和氬弧焊打底焊至少焊接二層。其中大中徑厚壁管道采取氬弧焊打底兩遍，采后采用2.5焊條焊兩遍，然后采用3.2進(jìn)行填充及蓋面，為減少焊接熱輸入和焊層厚度，不采用4.0焊條。P92焊口采用兩人對(duì)稱焊，打底時(shí)兩名焊工應(yīng)互相配合，一名焊工施焊，另一名焊工用手電筒觀察其焊縫背面的透度情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。4.7.為防止焊縫金屬根部氧化，應(yīng)做密閉氣室，對(duì)背面進(jìn)行充氬保護(hù)，橫口水溶紙由于受熱容易脫落，采用雙層水溶紙氣室保護(hù)。在距離焊口每側(cè)（150200）mm處，采用水溶紙將管口封閉，同時(shí)采用耐高溫膠布將坡口封閉，留出可以伸入充氬管

10、的小孔，從坡口處往氣室充氬。4.8焊接過(guò)程控制：由于材料自身的特殊性，對(duì)于線能量輸入十分敏感，現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程對(duì)于“過(guò)程溫度控制”要求十分嚴(yán)格。P92焊口采用3.2焊條，有利于對(duì)于焊層厚度的控制，同時(shí)也可以規(guī)范焊接參數(shù)。根據(jù)工藝評(píng)定參數(shù)選擇范圍，一般不超過(guò)130A。層間溫度控制十分重要，如果焊縫層溫高，熔敷金屬處于高溫區(qū)時(shí)間長(zhǎng)，焊縫金屬柱狀晶長(zhǎng)大較為明顯，將會(huì)降低焊縫沖擊韌性；焊前預(yù)熱溫度的選擇也是對(duì)層間溫度控制一個(gè)影響因素，如預(yù)熱溫度選擇高，在焊接過(guò)程中由于焊接熱輸入，焊縫溫度提升非常快，而降溫困難，預(yù)熱溫度低，將會(huì)影響打底焊質(zhì)量，甚至出現(xiàn)裂紋缺陷，因此預(yù)熱溫度可以定為180左右（延長(zhǎng)勻溫時(shí)間）

11、，在開(kāi)始施焊后再將溫度降至150左右，電焊時(shí)將溫度提升到220（特別是部分三通或者需要輔助恒溫的焊口）。橫口（2G），每根焊條所焊長(zhǎng)度一般不得低于130mm，最好能焊到150mm以上，如焊到120mm左右就有些偏厚，如果是最下面一層，擺動(dòng)稍寬，所焊長(zhǎng)度可以降低一些。吊口（5G）層間可以擺動(dòng)寬一些，熱段等坡口寬度小的，盡量分兩道，主汽等厚壁件可以分三道，但是與坡口連接處的夾角必須控制厚度，此處為角焊縫，十分容易焊厚，適當(dāng)增加擺動(dòng)寬度。4.9.主汽門(mén)及各類(lèi)閥體、異型件焊前預(yù)熱過(guò)程，提高預(yù)熱溫度（定為250），提前升溫，并增加輔助加熱寬度，延長(zhǎng)勻溫時(shí)間，減小內(nèi)外溫度梯度。且在焊接過(guò)程中及焊完后，焊件

12、溫度不得低于80，保證馬氏體轉(zhuǎn)變完成后，立即進(jìn)行熱處理。4.10.焊后熱處理4.10.1.采用遠(yuǎn)紅外電加熱高溫回火工藝，熱電偶采用電容放電的方式固定（焊）在焊縫上。對(duì)于直徑273mm的管道，采用一只熱電偶測(cè)溫，熱電偶點(diǎn)焊在焊縫中心；對(duì)于間隙小于100mm的排管，則采用兩只熱電偶，分別點(diǎn)焊在兩端焊口的焊縫中心。對(duì)于273mm直徑500mm焊口的焊后熱處理，采用兩只熱電偶進(jìn)行測(cè)溫，當(dāng)焊口為吊口（水平管）時(shí)，熱電偶應(yīng)上下反向?qū)ΨQ布置；當(dāng)焊口為橫口時(shí)，則在任意方向上進(jìn)行反向?qū)ΨQ布置。4.10.2.升降溫速度：小口徑焊口升降溫速度300/h，加熱溫度（760±10），恒溫時(shí)間10min/mm；

13、大中徑厚壁管道升降溫速度按6250/計(jì)算，且80/h150/h，恒溫時(shí)間為（23）×1h/25mm。4.11.熱段等大口徑焊口熱處理：此類(lèi)焊口由于內(nèi)徑較大，內(nèi)部空間大，在管道系統(tǒng)較長(zhǎng)時(shí)，內(nèi)部氣流流動(dòng)性增強(qiáng)，熱散失增加保溫寬度，從一個(gè)側(cè)面相當(dāng)于減少了現(xiàn)階段熱處理工藝所能提供的勻溫寬度，熱處理效果并不理想。因此在熱處理此類(lèi)大口時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加保溫寬度，延長(zhǎng)保溫時(shí)間，同時(shí)在升降溫速度過(guò)程中，盡量保證焊口處在300以上高溫區(qū)時(shí)間較長(zhǎng)，即降低升降溫速度。升溫時(shí)300以下按照計(jì)算升溫速率，300以上采用80/h或100/h，降溫過(guò)程300以上采用100/h，300以下自然降溫。焊接和熱處理溫度曲線

14、示意圖5.取消中間探傷P92焊口取消中間探傷改為焊口一次性完成，增加施工過(guò)程連續(xù)性，提高勞動(dòng)效率；同時(shí)也可以節(jié)省熱處理設(shè)備投入，拍片投入等，降低工程成本。6.結(jié)論T/P92鋼焊接必須注意焊層厚度控制，層間溫度控制，線能量輸入控制，熱處理工藝控制，任何一環(huán)節(jié)出現(xiàn)違反工藝標(biāo)準(zhǔn)，勢(shì)必影響整個(gè)焊口的運(yùn)行壽命，而且沒(méi)有補(bǔ)救措施。因此必須嚴(yán)格焊接過(guò)程控制，嚴(yán)格工藝流程。參考文獻(xiàn)1范長(zhǎng)信：超超臨界機(jī)組鍋爐新型耐熱鋼的焊接.西安熱工院2T/P92鋼焊接指導(dǎo)性工藝.國(guó)電焊接信息網(wǎng)3火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程.DL/T869-20044火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程.DL/T819-20025T92/P92鋼手冊(cè).德國(guó) 瓦盧瑞克曼內(nèi)斯曼鋼管公司作者簡(jiǎn)介鄧同喜，男，山東建筑大學(xué)材料成型與