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1、T/P91 钢焊接工艺及过程控制(Ll5)摘要：本文通过作者长期对焊接 T/P91 钢焊接工艺、 热处理工艺及其它重要工艺过程控制进行了阐述。关键词：T/P91 钢 预热温度 多层多道焊 层间温度 恒温时间 断电后热处理升降温速度前 言T/P91 钢在高温高压下仍然具有较好的耐蚀性，较高的强度，因此广泛应用于中大型火力发电机组主汽、高温过热器、高温再热器连接管等, T/P91 钢的焊接工艺也成为火电建设焊接工艺研究的重点.本文从焊接性分析、焊接工艺、焊接热处理等多个角度对 T/P91 钢的焊接进行了阐述,最终得出了要获得良好的焊接接头需要控制的几个工艺要点.1 T/P91 焊接性分析T/P91
2、 属于马氏体高合金耐热钢，正火状态下为马氏体，回火状态下为贝氏体+铁素体，由于材料中含有少量的 Nb,V 等合金元素可使组织细化，强度及韧性提高；由于此钢种在正火及焊接状态下极易转变为马氏体，故而焊接性差，易出现裂纹，晶粒不均匀，塑性下降等问题。采取合理的焊接及热处理工艺，避开马氏体形成及转变区域，获得铁素体+贝氏体组织可防止冷裂纹的产生。2 焊接工艺2.1 焊接材料及设备（1） 焊接材料选用表 1 焊接材料选用表序号 材料名称及规格 焊丝 焊条1 T91（425） MTS 3(德国蒂森) 2.0 /2 P91（45745） MTS 3(德国蒂森) 2.0 chromoT913.2表 2 MT
3、S3 焊丝化学成份化学成份 C Si Mn P S Cr Mo Ni Nb N V Cu Al含量% 0.13 0.24 0.55 0.005 0.004 8.95 0.96 0.66 0.05 0.039 0.193 0.04 0.01表 3 chromoT91 焊条化学成份化学成份 C Si Mn P S Cr Mo Ni Nb N V Cu Al含量% 0.08 0.30 0.65 0.009 0.007 8.59 1.00 0.65 0.05 0.030 0.20 0.03 0.002（2） 焊接及热处理设备焊接设备选用 ZX7-400STG 焊机，该焊机带高频引弧及自动衰减装置。热处
4、理机选用 WCK-360 远红外热处理机。2.2 焊前准备1（1）焊条经（350-400）烘干 1 小时，并放置在 80-120保温筒内随用随取。（2）严格清理坡口及附近 20 mm 范围内油、污、锈等杂质，直至露出金属光泽。（3）严格清理焊丝表面油污等杂物。（4）清理药皮用的锤子扁铲等。2.3 坡口形式及组对坡口按焊接工艺评定进行制备，钝边不超过 2mm 小管对口间隙 1.52mm，大管对口间隙 34mm，对口使用专用卡具固定牢靠，卡具上有螺钉可对管子调节。2.4 充氩保护离焊缝 300mm 处用可溶性纸堵塞形成气室，以便氩气皮带或气针从可溶性纸中间穿过进行充氩保护，小径管开始充氩气流量为
5、8-10L/min，焊缝收口时气流量减为 3-5L/min，大径管开始充氩气流量为 15-20L/min，焊缝收口时气流量减为 5-8L/min。充氩一般焊接位置附近 4050mm 左右开口其余用石棉绳封堵。2.5 预热（1）预热采用远红外加热法加热，根据管子直径订做加热片，小径管 34 道口用 1 路线加热，中径管用 1 个加热片，大径管用 2 个加热片分上下两片加热，也可采用绳状加热带加热，加热片外侧绑硅酸铝进行保温。（2）预热温度小径管为 120-150，大径管温度为 200-250。2.6 焊接工艺参数表 4 小径管( 425)焊接工艺参数焊接层道 焊接方法 焊丝 /焊条直径（mm）
6、焊接电流 （A） 电压（V） 焊接速度（cm/min ） 焊层厚度 （mm）1-1 GTAW 2.0 75-85A 12V 5-6 2-32-1，2 GTAW 2.0 75-85A 12V 5-6 3表 5 大径管( 45745)焊接工艺参数焊接层道焊接方法焊丝/焊条直径（mm）焊接电流（ A）电压（ V）焊接速度（ cm/min）焊层厚度（mm）1-1 GTAW 2.0 75-85 12 5-6 2-32-1， 2 GTAW 2.0 75-85 12 5-6 33-1， 2 SMAW 3.2 105-115 24 9-10 44-1， 2 SMAW 3.2 105-115 24 9-10 4
7、5-1,2,3 SMAW 3.2 105-115 24 9-10 46-1,2,3 SMAW 3.2 105-115 24 9-10 47-1,2,3 SMAW 3.2 105-115 24 9-10 428-1,2,3 SMAW 3.2 105-115 24 9-10 49-1,2,3 SMAW 3.2 105-115 24 9-10 410-1,2,3,4 SMAW 3.2 105-115 24 9-10 411-1,2,3,4 SMAW 3.2 105-115 24 9-10 412-1,2,3,4 SMAW 3.2 105-115 24 10-11 42.7 焊接过程（1）预热后进行氩
8、弧焊或氩弧打底焊，打底时内壁充氩保护，打底层焊接要边焊边检查焊缝背面成型，打底焊接至收口时将已焊完焊缝打磨成坡口状，再进行充氩保护后迅速收口以免产生未熔合及未焊透现象。（2）电弧焊采用小参数规范进行焊接，一般选用3.2 焊条焊接，收弧时电流衰减尽量减小弧坑，焊接下一道时将接头打磨成坡口状，下次起弧后充分熔合。（3）焊接过程中注意起弧收弧质量，采用高频引弧及自动衰减装置可减小收弧弧坑，防止裂纹产生。（4）焊接时采用多层多道焊，层间温度控制在 200300之间，必要时用远红外测温仪进行测温。（5）焊接过程中严格控制预热温度及层间温度，不能超过 MS 转变温度线，焊接采用小的线能量，多层多道焊时接头
9、应错开避免产生应力集中。（6）焊条摆动宽度为焊条直径加 1mm。（7）焊接过程中一般不得断电，否则重新焊接，一般单道焊后应连续焊接完毕。（8）焊后严格控制热处理升降温速，延长恒温时间，不间断电源进行热处理。（9）若热处理升温时断电，则重新启动按设定升降温速进行升温热处理，恒温时断电，重新启动时若温度在 380以下可按设定温度继续升温热处理，若温度已降至 380以下，则重新进行热处理.（10）重新热处理升降温速不得大于 150/h。2.8 焊后热处理工艺表 6 热处理工艺参数管子类型 预热温度 升温速度焊接层间温度马氏体转变温度升降温速 恒温温度 恒温时间小径管 120-1506250/ 且15
10、0/h150250 100/1h6250/ 且150/h7507805min/mm 且不小于0.5h大径管 200-2506250/ 且150/h200300 100/1h6250/ 且150/h7507801h/25mm 且不小于 4h3焊后缓冷冷却速度低于 150，温度降至 100120之间进行马氏体转变，若不能及时进行焊后热处理则进行 350消氢处理，一般马氏体转变后进行焊后热处理，热处理温度为 76010，恒温时间尽量比规范要求时间长些，尽量消除应力，使晶粒均匀化。3 焊接检验（1）壁厚大于 70mmP91 管子待焊接 20mm 厚时进行 RT 检验，RT 检验前对焊口进行 350/1
11、h 消氢处理。（2）热处理后进行无损检验，不合格返修次数及热处理次数不超过 2 次，一般全过程质量控制最好不产生超标缺陷。（3）硬度350HB 为合格。4 结论按上述工艺进行焊接，施工机组的主蒸汽、过热器所有 T/P91 焊口各项性能达到标准要求，在运行中未发生任何质量问题，是可以推广的成功工艺。总结为：4.1 焊接时通过控制预热和层间温度，通过控制升降温度速度小于 150/h,有效的预防了焊接接头冷裂纹的产生。4.2 焊接过程中采用小参数多层多道焊使得晶粒细化，延长热处理保温时间可以保证焊缝冲击韧性。4.3 通过焊后热处理降低了焊接残余应力，促使了氢的逸出，提高了焊接接头的组织稳定性，改善了焊接接头的综合力学性能。参考文献： (1) 中国机械工程学会焊接学会焊接手册第 2 版 材料的焊接 北京 机械工业出版社 2001 陈剑虹(2) T/P91 钢焊接工艺导则电源质2002100 号(3) 火力发电厂焊接技术规程DL/T86920044
