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1、P91主蒸汽管道焊接质量监控(河北省电力研究院，河北石家庄050021) 摘 要：对火力发电厂采用A335 P91钢的主蒸汽管道安装焊口进行了焊接质量监控，保证了焊接质量，并介绍了监控的主要内容，提出了一些需要注意的问题。 关键词：P91钢；主蒸汽管道；安装焊口；焊接质量 Supervisory control of welding quality of main steampiping made of A335 P91 steelin thermal power plants has ensureed the welding qualityThis paperintroducesthe ma
2、in procedure of supervizing control of the quality and points out someproblemsthat need to be noticed P91 steel；main steampiping；installed welding；welding quality 在600 MW及以上机组中，主蒸汽管道母材大多采用A335 P91钢。为保证焊接质量，各种规程对焊工的管理、焊接工艺及焊后检验都有严格的要求，实际中往往只重视焊前和焊后，而忽略对焊接工艺实施过程的监督管理。为保证主蒸汽管道焊口的焊接质量，在电建施工过程中，对主蒸汽管道焊接进
3、行全过程质量监控是很有必要的。1监控内容对P91钢主蒸汽管道焊接全过程进行质量监控，其内容大致可概括为以下13项。11焊接的工艺评定及工艺卡为保证焊口焊接质量，根据SD34089火力发电厂锅炉、压力容器焊接工艺评定规程的规定，施工前必须对主蒸汽承压管道进行焊接工艺评定，并依据批准的焊接工艺评定报告，制定作业指导书，并要求焊工严格按作业指导书进行焊接，保证管道的焊接质量。12焊工的资格证书P91钢主蒸汽管道的焊接工作，应由具有B类 III级钢材焊接合格证的I类大管焊工担任，且施焊焊工的合格证必须在有效期内。焊工施焊前应进行与实际条件相适应的模拟练习，经断面检验合格后方可参与工程施焊。13热处理工
4、的资格证书焊接热处理工必须经过专业培训，经考核取得资格证书，并在资格证书有效期内进行工作。14坡口的质量应重点检查焊口的坡口尺寸是否符合有关规程的要求，包括坡口类型、坡口角度、坡口尺寸、坡口间隙及坡口宽度等。此外还应对对接管口断面与管子中心线的偏斜度、对口是否错口、坡口表面的清理范围、坡口处母材情况及对口所用工具等情况进行检查。15焊接材料的使用应检查焊接材料的质量验收及存放情况(包括温度、湿度及存放位置)，焊接材料的领用手续，焊条使用前的烘烤(温度和时间)及使用过程中的保温措施，焊丝使用前的去污、去垢处理。对每批焊接材料进行抽检、分析，保证所用焊接材料能够满足要求。16焊接设备及附件应采用直
5、流弧焊机，使用前检查焊机的接线、接地能否正常工作。对施焊过程中所采用的氩弧焊矩、氩气、电焊钳、保温筒、清渣工具及劳保用品也应进行检查。焊机中的电流表及氩气流量表应进行计量并确认在有效期内，保证能够正确使用。17焊口预热采用远红外电加热法预热，应优先使用履带式电加热器，在焊口一侧有三通时，也可采用绑扎绳式电加热器。加热器应对称布置，从对口中心开始，每侧不少于焊件厚度的3倍。重点检查热电偶的布置位置、加热器宽度、预热温度及预热加热速度是否符合工艺规程。18点口工艺及氩弧焊打底工艺在对口完毕、预热温度达到要求，进行点固焊时，其焊接材料、焊接工艺、焊工资格及预热要求等均与正式施焊时相同。点固焊前，内部
6、充氩。在进行对口根部点固焊时，点固焊应对称布置，应检查各焊点质量，如有缺陷立即清除，重新点固，不允许采用填加物方法点固。点口完毕后，进行氩弧打底，重点监控焊接电流、焊接速度、焊丝用量、氩气流量、打底层厚度、钨极材料及使用情况等。打底结束后，应仔细检查打底质量，发现问题及时处理。19电弧焊层间的工艺规范打底层焊接结束并经检查符合要求后，应及时进行次层焊缝的焊接，以防产生裂纹。采用多层多道焊，以降低焊接局部线能量，避免产生粗大组织。焊接时，应逐层进行检查，检查合格后，方可焊接次层，直到完成。电弧焊层间工艺规范的监控重点为每层厚度、层间温度、每层道数(对于垂直固定的安装焊口而言)、每层焊道焊条的摆动
7、宽度、多道排列顺序等。110焊接工艺参数利用焊接参数监控设备的自动记录仪表，对焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊接温度场的分布、预热温度和层间温度等焊接工艺参数进行监控，发现问题及时调整。重点监控焊接电流及焊接速度的变化，控制焊接线能量的输入。焊接过程应连续完成，如出现意外情况被迫中断时，应采取缓冷、保温等预防措施。重新焊接时，应仔细检查并确保无裂纹后，方可按照工艺要求继续施焊。111焊接热处理焊接热处理质量控制范围包括热电偶的数量及安装布置、加热器的功率、加热器绑扎方法、加热宽度、保温层的材料厚度及热处理升降温和恒温曲线记录图表、加热器控温电源设备情况。焊口焊完后，进行热处理前，应首先进行后热
8、处理。热处理的监控重点为加热方法、热电偶的布置、热处理升降温速度及热处理曲线图表等。112焊后外观检查焊后外观检查包括焊缝余高、焊缝余高差、焊缝宽度、焊口外观缺陷及焊缝美观程度等。焊口外观缺陷包括表面气孔、夹渣、裂纹、咬边、弧坑、内凹等。 焊缝边缘应圆滑过渡到母材，焊缝外观尺寸应符合DL500792电力建设施工验收技术规范(火力发电厂焊接篇)标准的要求。对于外观检查不合格的焊缝，不允许进行其它项目的检查。113焊后无损检验焊接接头的无损检查包括硬度测试、金相试验、无损探伤检验等。1131硬度测试在焊后热处理结束后，需进行焊接接头包括焊缝及母材部位的硬度测试。测试过程中，应至少选择两处进行测试。
9、母材硬度的测试应选择距离焊口较远、不受热处理影响的部位。热处理后焊缝的硬度不超过母材布氏硬度加100，且不大于HB350。对于硬度测试结果不符合要求的应重新进行热处理。1132金相试验焊接接头的金相试验，一般在焊缝、热影响区及母材3个部位进行，采用现场金相的方法进行微观组织检查。重点检查焊缝及热影响区有无裂纹及过热组织。如发现异常组织，可通过对焊接过程中焊接线能量的输入、焊后热处理的规范及硬度的测试结果进行分析，决定处理方案。1133无损探伤检验一般采用磁粉探伤和超声波探伤相结合的方法进行焊缝的检验。主要为发现焊缝及周围母材表面缺陷和焊缝内部裂纹、未熔合、未焊透、气孔、夹渣等缺陷。2需要注意的
10、问题通过对2台600 MW机组72道P91钢主蒸汽现场安装焊口的全过程焊接质量的监控，发现了一些需要注意的问题。21内部充氩考虑到整个主蒸汽管道管系的结构，应合理安排焊口的焊接顺序，以保证整个管系具有较小的管系应力，并能保证所有焊口能够在焊前进行内部充氩保护。为保证焊接接头根部不被严重氧化，在打底及焊接前3层时，主蒸汽管内必须要充氩保护，气体流量要尽量大。现场实际焊接时，使用的氩气流量表应进行计量，并且氩气瓶距离实际焊接位置不能太远，以保证焊接质量。22焊接工艺为提高焊接接头冲击韧性值，应使用小规格焊条，采用小规范参数进行焊接；每层厚度要严格控制，一般控制在焊条厚度左右；层间温度控制在2003
11、00之间；不宜使用4 mm及以上焊条。由于P91钢焊接材料粘度大，流动性差，为防止焊接过程中出现夹渣、层间未熔合等缺陷，焊条在焊接过程中应有一定的摆动。为防止焊接过程中产生铁素体，焊接线能量宜控制在30 kJ/cm以下。在焊接过程中还需要使用钢丝刷及扁铲对焊道进行清理。现场实际焊接时，应避免打底焊接电流偏大，以防止焊接线能量输入偏大；还应注意防止层间温度偏大。23热处理焊后热处理时，为提高焊接接头的冲击韧性值，应采用较低的升降温速度(选择的升降温速度低于标准要求)和较长的恒温时间。这要求使用专用的热处理设备，且需备用电源，不应出现由于停电或其它原因导致的过程不连续而影响热处理的质量。现场实际热
12、处理时，应详细记录热处理过程如预热和后热时的热处理曲线、热处理开始和结束的具体时间。24无损检验焊前，应对坡口及两侧母材不少于200 mm的部位进行表面探伤检验，检验合格后方可进行下一步工作；硬度、金相及无损探伤检验应在焊接热处理完成后进行；硬度检验，测量部位不少于两处；无论同种或异种钢均应对两侧母材进行硬度检验。考虑到三通硬度的差异，进行硬度检验时，重点检验直管的硬度；焊接接头金相检验，也应同时考虑两侧母材及两侧热影响区；为防止表面缺陷，焊后除进行宏观检验外，还要进行磁粉探伤检验。检验部位为焊缝及两侧不小于200 mm的母材；现场实际焊后检验时，硬度检验往往只进行1个部位的检验；金相检验也只进行一侧母材及热影响区的检验。对以上发现的一些问题，及时在现场监控过程中进行了纠正，保证了P91钢主蒸汽管焊口的焊接质量。3结论近年来，新建的600 MW及以上机组主蒸汽管道大都采用P91钢，由于焊接工艺相对传统工艺而言比较复杂，焊工的操作技术需要提高。通过对P91钢主蒸汽管道安装焊口的全过程焊接质量监控，健全了焊接全过程质量管理体系，提高了焊接质量水平，保证了焊接接头的质量，为机组的安全运行提供了保证。参考文献1DL500792，电力建设施工验收技术规范(火力发电厂焊接篇)
