P大口径厚壁管的焊接(倪晓红)

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1、P91大口径厚壁管的焊接(倪晓红)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

2、趋成熟。在国电荥阳工程中，主汽主管规格为ID419.1×78mm，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。1.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

3、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

4、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。2.

5、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?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

6、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。3.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

7、焊工的质量意识教育，提高其严格执行工艺的自觉性。严格工艺纪律的执行，做到奖优罚劣。另为便于工程管理，施工时，焊工要配带“合格焊工上岗证”。4.焊材管理焊接材料管理是焊接质量管理的重要内容，是保证焊接质量的基本前提，焊接材料尽量使焊缝和母材的化学成分一致或接近，使焊接金属具有与母材相同或更好的蠕变和持久强度。结合现场施工实际，对焊接材料的烘焙、使用的可追溯、库房内温、湿度、焊条筒的使用均列为焊接管理薄弱环节，进行强制化、系统化管理。使用派工单制度。5.焊接工艺5.1.坡口制备、检查及清理?施工工序：坡口制备及清理→焊前预热、充氩保护

8、→对口点固焊→施焊→脱氢处理（如有必要）→施焊→焊后热处理→外观验收→无损检验→整体验收。焊接施工过程包括坡口制备、焊前清理、对口装配、施焊等重要工序，本道工序经检验符合要求后方可进行下道工序，否则禁止下道工序施工；?坡口制备：经工厂化制作的管道坡