T／P91鋼焊接工藝及過程控制

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。TP91鋼焊接工藝及過程控制TP91鋼焊接工藝及過程控制TP91鋼焊接工藝及過程控制WeldingTechnologyVo1.34No.6Dec.2005?焊工之友?73文章編號:1002025X(2005)06-007302T/P91鋼焊接工藝及過程控制賀振宇(山西電建一公司,山西大同037043)關(guān)鍵詞:1鋼;焊接工藝;熱處理工藝;過程控制中圖分類號:TG457.11文獻(xiàn)標(biāo)識碼:BT/P91鋼應(yīng)用于大中型火力發(fā)電機(jī)組主蒸汽,高溫過熱器,高溫再熱器,過熱蒸汽連接管等,由于其耐熱溫度高,在合理的焊接熱處

2、理工藝控制下焊接性良好,能保證高溫高壓管道安全運(yùn)行,目前應(yīng)用較為廣泛.1T1鋼焊接性分析T/P91鋼屬于馬氏體高合金耐熱鋼,正火狀態(tài)下為馬氏體,回火狀態(tài)下為貝氏體+鐵素體,材料中含有少量的Nb,V等合金元素可使組織細(xì)化,提高強(qiáng)度及韌性;由于此鋼種在正火及焊接狀態(tài)下極易轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,故而焊接性差,易出現(xiàn)裂紋,晶粒不均勻,塑性下降等問題.采取合理的焊接及熱處理工藝,避開馬氏體形成及轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域,獲得鐵素體+貝氏體組織可防止冷裂紋的產(chǎn)生.2焊接工藝2.1焊接材料及設(shè)備T/P91鋼焊接所用焊材:氬弧焊打底,采用4,2.0millMTS一3(德國蒂森)焊絲;焊條電弧焊填充,采用3.2mmChromoT9

3、1焊條.焊材的化學(xué)成分分別見表1和表2.收稿日期:20050712;修回日期:200509-08焊接設(shè)備選用ZX7-40OSTG焊機(jī),該焊機(jī)帶高頻引弧及自動衰減裝置.熱處理選用WCK一360遠(yuǎn)紅外熱處理機(jī).2.2焊前準(zhǔn)備(1)焊條經(jīng)(350-400)xlh烘干,然后放在80120保溫筒內(nèi),隨用隨取.(2)嚴(yán)格清理坡13及其兩側(cè)各寬20mm范圍內(nèi)的油,污,銹等雜質(zhì),直至露出金屬光澤.(3)嚴(yán)格清理焊絲表面油污等雜物.2I3坡口形式及組對坡13按規(guī)范進(jìn)行制備,鈍邊不超過2mm,小管對13間隙1.5-2ITlm,大管對13間隙3-4mm,對13使用專用卡具固定牢靠,卡具上有螺釘可對管子進(jìn)行調(diào)節(jié).2.

4、4充氬保護(hù)距焊縫300rflm處用可溶性紙堵塞形成氣室,以便氬氣皮帶或氣針從可溶性紙中間穿過進(jìn)行充氬保護(hù).小徑管開始充氬氣流量為8-10L/min,焊縫收13處氣體流量減為35L/min;?會訊?由中國石油天然氣集團(tuán)公司和中國石油工程建設(shè)協(xié)會聯(lián)合舉辦的石油工程焊接技術(shù)交流會于2005年11月29日一12月2日在濟(jì)南召開.本次焊接技術(shù)交流會的研討內(nèi)容主要包括大型儲罐焊接工藝,大型壓力容器焊接工藝,大型壓力管道根焊自動焊工藝,LNG儲罐焊接工藝,非鐵金屬焊接工藝,優(yōu)質(zhì)高效的焊接方法,焊接材料發(fā)展方向與生產(chǎn),管線高強(qiáng)鋼(X80以上級)的焊接工藝,自動焊接技術(shù)及設(shè)備應(yīng)用,焊接質(zhì)量的自動檢測技術(shù)及設(shè)備應(yīng)

5、用,焊接專家系統(tǒng)應(yīng)用,焊接質(zhì)量安全評估,焊工大賽項(xiàng)目的選擇及管理等十多個方面.一些高校焊接專業(yè),焊接科研院所的教授,專家及企事業(yè)單位的負(fù)責(zé)同志應(yīng)邀出席會議并發(fā)言.本次會議為石油工程的廣大焊接工作者提供了良好的學(xué)術(shù)和經(jīng)驗(yàn)交流的平臺.74?焊工之友?焊接技術(shù)第34卷第6期2005年12月大徑管開始充氬氣流量為1520L/min,焊縫收口時氣體流量減為58L/min.充氬一般在焊接位置附近4050mm左右開口,其余用石棉繩封堵.2.5預(yù)熱(1)采用遠(yuǎn)紅外加熱法加熱,根據(jù)管子直徑訂做加熱片,小徑管34道口用1路線加熱,中徑管用1個加熱片,大徑管用2個加熱片分上下兩片加熱,也可采用繩狀加熱帶加熱,加熱片

6、外側(cè)綁硅酸鋁進(jìn)行保溫.(2)預(yù)熱溫度小徑管為120150oC,大徑管預(yù)熱溫度為2002250.2.6焊接工藝參數(shù)小徑管及大徑管焊接工藝參數(shù)分別見表3及表4.表3小徑管(4zminx5111111)焊接工藝參數(shù)焊絲直徑焊接電流電弧電壓焊接速度焊層厚度焊接層道,/(em?min)112.O75-85125-62-321.22.O75-8512563表4大徑管(4,457mmx45nul1)焊接工藝參數(shù)焊絲直徑焊條直徑焊接電流電弧電壓焊速焊層厚度焊接層道,/(cm?min,112.O75851252-321.22.O7585125-6331,232105-l152491O441,2321O51152

7、491O451.2.3321O5一l152491O461.2.33.2105-l1524910471,2,33.21O5一l152491O481.2.33.21O5一l152491O491,2,33_2105l152491O41O一1.2.3.43_21O5一l152491O4111,2.3,43_21O5一l152491O4121.2,3,43.2105一l152491O42.7焊接過程(1)預(yù)熱后進(jìn)行氬弧焊打底,背面成形,至收口時將已焊完焊縫打磨成坡口狀,再進(jìn)行充氬保護(hù)后迅速收口以免產(chǎn)生未熔合及未焊透.(2)焊條電弧焊采用小參數(shù)進(jìn)行焊接,一般選用奶.2mm焊條焊接,收弧時電流衰減,盡量減小

8、弧坑,焊接下一道時將接頭打磨成坡口狀,下次起弧后充分熔合.(3)焊接過程中注意起弧收弧質(zhì)量,采用高頻引弧及自動衰減裝置可減小收弧弧坑,防止裂紋產(chǎn)生.(4)焊接時采用多層多道焊,道間溫度控制在20030o之間,必要時用遠(yuǎn)紅外測溫儀進(jìn)行測溫.(5)焊條擺動寬度為焊條直徑+1mm.(6)焊接過程中一般不得斷電,否則重新焊接,一般單道焊后應(yīng)連續(xù)焊接完畢.(7)若熱處理升溫時斷電,則重新起動,按設(shè)定升降溫速進(jìn)行升溫?zé)崽幚?恒溫時斷電,重新起動時,若溫度在380以上可按設(shè)定溫度繼續(xù)升溫?zé)崽幚?若溫度已降至380以下,則重新進(jìn)行熱處理,熱處理過程中出現(xiàn)異常必須進(jìn)行硬度檢驗(yàn).重新熱處理升降溫速不得大于150/

9、h.(8)焊接過程中嚴(yán)格控制預(yù)熱溫度及道間溫度,不能超過Ms點(diǎn),焊接采用小的熱輸入,多層多道焊應(yīng)避免應(yīng)力集中.(9)焊后嚴(yán)格控制熱處理升降溫速,并保證電源不問斷,延長恒溫時間.2.8焊后熱處理工藝熱處理工藝參數(shù)見表5.焊后緩冷冷卻速度低于150/h,溫度降至1oo120之間進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變,若不能及時進(jìn)行焊后熱處理則進(jìn)行350f肖氫處理,一般馬氏體轉(zhuǎn)變后進(jìn)行焊后熱處理,熱處理溫度為(76010),保溫時間盡量比工藝要求時間長些,盡量打底焊要邊焊邊檢查焊縫消除應(yīng)力,使晶粒均勻化.表5熱處理工藝參數(shù)管子類型預(yù)熱溫度/升溫速度道間溫度/Ms點(diǎn)/保溫溫度/保溫時問小徑管12O一15O6250/6且<

10、;15O/h150-2501oo7507805min/mm且不小于0.5h大徑管200250625O/蛆<15O/h2oo一3oo1()o7507801h/25mm且不小于4h3焊接檢驗(yàn)(1)壁厚>70mm的P91管子待焊接20mm厚時進(jìn)行RT探傷,RT探傷前對焊口進(jìn)行3501h消氫處理.(2)熱處理后進(jìn)行無損探傷,不合格返修次數(shù)及熱處理次數(shù)不超過2次,一般全過程質(zhì)量控制最好不產(chǎn)生超標(biāo)缺陷.(3)控制硬度HB350為合格.4結(jié)論(1)通過對T/P91鋼焊接性分析及試驗(yàn)得出T/P91鋼焊接的主要問題是防止在焊接及熱處理過程中馬氏體化及晶粒粗大產(chǎn)生冷裂紋及韌性下降.(2)通過穩(wěn)定焊接及熱處理電源,采用小參數(shù)多層多道焊保證晶粒細(xì)化,控制升降溫速度及道間溫度并延長熱處理保溫時間可保證焊縫沖擊韌性.(3)按上述工藝進(jìn)行焊接,大同二電廠7機(jī)組主蒸汽,過熱器,再熱器所有T/P91鋼焊口各項(xiàng)性能均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),在運(yùn)行中未發(fā)生任