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1、山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,尊敬的各位专家 各位老师 大家下午好！,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,山东电建一公司焊接公司,超超临界1000MW机组施工现场P92钢 焊接质量控制要点,陈雅斌 刘树生 王德锋,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,0.前言 SA335-P92钢是在P91钢的基础上添加W元素，并适当减少M
2、o元素的含量，开发的一种新型高合金耐热钢，适用于工作温度在580-620的超超临界机组。随着P92钢技术的逐步成熟，国内超超临界机组设计的P92焊口数量越来越多，并且现场P92焊口壁厚管径大，位置复杂，不能单纯依靠目前相关的P92钢焊接热处理工艺导则执行。在施工中经过技术及操作人员的反复验证和大量实践，我们对施工现场P92大口径厚壁管的焊接、热处理工艺及现场操作进行了改进和总结。,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,表1.平顶山第二发电厂1000MW机组工程#1机组P92焊口统计,山东电力建设第一工程公司
3、,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,我公司依据邹县发电厂四期 1000MW机组工程和平顶山第二发电厂1000MW机组工程等多个超超临界机组，在P92钢现场焊接质量控制方面做了大量的工作。对于P92钢现场焊接，我们采取全过程、全员参与控制焊接质量，分别从焊接工艺制定、焊前技术操作知识培训、焊前练习、焊接设备及焊材管理、焊前预热及热处理、焊接过程控制、焊后检验等将焊接整个过程系统化管理，以达到更好的保证P92焊接质量的目的。在平顶山项目我们专门成立了针对P92大口径管道焊接的质量攻关小组，通过实践完善P92大口径焊口焊接施工经验。下
4、面就根据现场焊接中几个关键环节对P92焊接质量的控制要点进行阐述。,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,1.施工前准备 编写焊接作业指导书 人员资质、焊前专项模拟 焊接设备和工器具 人员培训 焊接材料选用,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,正式施焊前先进行焊接练习以改善焊工操作手法，主要练习薄层多道焊的焊接习惯，练习控制焊层厚度和宽度，以熟练控制焊接线能量在要求范围内。练习时技术人员给焊工讲解P92钢的理论知识和焊
5、接操作对焊缝金属组织状态及晶粒度大小的影响。不断的给焊工灌输并理解执行焊接工艺的必要性和重要性，加强其责任感，使之从思想上改变过去大电流、单道厚层的旧观念，树立“小线能量、快速连弧、薄焊层、多层多道”的新观念。,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,为了既能适应现场条件，又使模拟练习间达到标准化配置，我公司根据集装箱改造成移动式培训间。,图1.移动培训间及活动式焊位架,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,在平顶山项目我
6、们使用集中供氩系统装置，集中供氩设备安装在集装箱内，通过供氩母管将氩气输送到各个工作点。为了更好的保证氩气纯度，我们对氩气在使用前利用氩气分析检测仪进行检测，保证其纯度不低于99.99%。此措施有效防止了因氩气不纯造成的焊口不合格现象。,图2.集中供氩室及氩气分析仪,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,图3.集中供氩装置,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,2.对口及焊前充氩 对口前对管道坡口及附近母材进行表面探伤目
7、的是监测坡口及附近母材表面有无细小裂纹及夹层缺陷，如发现细小裂纹及夹层等缺陷应先进行处理。 “伞形保温气室” 。在平顶山电厂#1机组安装焊接中，我们经过不断研究实践，自行设计制作了“伞形保温气室”，对口前先放置在管子内部，热处理完毕后再从出口处通过预先放好的细钢丝绳将之拉出，气室采用铁板、保温棉、防火毯、钢丝绳组成，焊接过程即可起到密闭气室的作用还可以有效的进行内壁的保温，热处理过程能够减少内外壁温差，保证热处理效果。并且制作这种保温气室材料易找，制作简单，快速。,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,图4
8、：高过出口混合集箱活动充氩气室,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,3.预热及层间温度控制 过高的预热温度和层间温度，对防止冷裂纹没有明显作用，相反还会因为在焊接热循环的共同作用下，使焊缝金属在高温下停留时间过长，晶粒长大变脆，致使焊缝金属韧性降低。这种现象在中径薄壁管P92焊口中体现的更加明显。因为中径薄壁管焊口如采用两名电焊工对称施焊，由于管径小而造成热量集中，焊缝因热循环升温快，而薄壁管冷源效果比大厚壁管差，降温较慢，导致长时间停留在层间温度上限，甚至很容易超过要求的层间温度。经统计，中径管P92焊
9、口热处理后硬度要比大口径厚壁管P92焊口热处理后硬度普遍较高，就是这个原因造成。所以，P92钢的焊接，要求在保证不产生焊接冷裂纹的基础上，避免采用过高的预热温度，严格控制层间温度及焊接热输入量，以免焊缝冷却速度过慢，形成铁素体转变和碳化物析出强化，降低焊缝韧性。,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,表2.大口径厚壁管与中径薄壁管P92焊口热处理后硬度比较,经过实践研究，我们将氩弧焊打底预热温度定在100-150左右，最低不低于100，因为考虑到个别大厚壁管内外壁温差，将预热温度升至150保温，待内壁温度超
10、过100时开始打底，氩弧焊打底层间温度控制在150左右，并不超过200。对于焊条电弧焊，预热温度200-250，最低不低于180。,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,4.打 底 氩弧焊打底是P92钢厚壁管焊口焊接的重点，如果焊缝根层存在超标缺陷，挖口和重新充氩返修非常困难。 收弧接头的控制，为避免收弧裂纹产生，经过现场反复实践，我们在收弧时将熔池引向焊缝边缘，收弧必须对熔池进行回填，将熔池填满，每一道焊接结束后用磨光机完全清理掉收弧填充点。 表3.氩弧焊打底焊接工艺参数（5G）,山东电力建设第一工程公司
11、,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,5.焊条填充质量控制及缺陷分析 控制好层间温度是保证焊缝优良组织性能的重要环节。控制焊接的热输入量，调整电流大小、焊接速度、焊道宽窄和焊层厚薄是控制层间温度的主要途径。在现场焊接中，经过反复的实践证明，不能够单纯的减小焊接电流，焊接电流过小，熔池铁水粘度大，流动性差，易造成未焊透、夹渣等工艺缺陷。焊接电流的控制应保证铁水流动性适当、熔池清晰、融合良好。在此前提下，提高焊接速度、减少焊层厚度，达到降低焊接热输入的目的，因此控制焊层厚度和宽度是控制焊接热输入的重要环节。在操作中简单来说就是多层、多
12、道、薄层焊接。,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,表4.焊条填充及盖面焊接工艺参数（5G）,在电焊条填充过程中易出现的缺陷主要是弧坑裂纹、夹杂、未融等三种 （1）弧坑裂纹。 收弧点的控制同氩弧焊打底一样，弧坑熔池填满并略高于附近焊缝后将收弧点引向该道焊缝边缘位置，然后用磨光机将收弧填充点打磨平。,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,图5.收弧操作不正确引起的收弧细小裂纹,图6.正确的焊缝收弧点示意图,山东电力建设第
13、一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,（2）夹渣。 由于P92焊缝熔池粘度大，流动性差，如果在焊接过程中使用电流过小或者运条角度不对、坡口角度小，等使熔渣不能及时浮出就很容易造成夹渣缺陷。多层多道焊时，道间层间清理不干净也是造成夹渣的主要原因。对于夹渣的防治，我们严格清理母材坡口及附近表面的脏物及氧化渣， 多层多道焊的道间层间必须彻底清理干净。每焊完一道就用钢丝刷清理焊缝，直至露出金属光泽，经检查合格后，方能焊接次道。焊接过程中应将每道焊缝接头错开10-15 mm，同时尽量焊平以便于清除药皮。施焊中注意焊道布置，避免出现
14、死角，熟练掌握焊条角度及运条技巧。选择合适的焊接电流，掌握好熔池温度，避免使用过小的电流。,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,图7.焊口夹渣,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,（3）未融合。 因为P92钢焊接工艺要求采用较小的线能量，焊材融化后产生的铁水较粘稠，流动性差，所以手工焊容易产生未融合缺陷。未融合容易扩散为裂纹类缺陷，且层间未融合与裂纹类似，所以我们应严格控制。P92大口径焊口采用的是多层多道焊，所以合
15、理进行焊道分部，防止坡口边缘出现死角，对避免未融合及夹渣缺陷的产生非常重要。另外各道焊缝接头要错开，不能在同一位置收弧，避免横向未融。,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,图8.主蒸汽焊口层间未融合,图9.合理的焊道分部,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,6.焊接过程控制 施焊中除要求强化工艺纪律、规范操作外，并全过程实行监控，以保证焊接质量。我们对过程的控制方法包括测温枪对预热及层间温度的测量控制、钳形表对焊接电
16、流的监督控制、焊缝检测尺对层间厚度的监测控制等。,图10.用钳形表对焊接电流监测控制,图11.钢板尺对焊层厚度进行监控,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,图12.测温枪对预热及层间温度监控,山东电力建设第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,在整个施焊过程，每焊完一道就用钢丝刷清理焊缝，直至露出金属光泽，经自检和旁站检查人员确认后，方能焊接次道。焊接过程中应将每道焊缝接头错开10-15 mm，同时尽量焊平以便于清除药皮。施焊中注意焊道间的交错和结合，避免出现死角。2G位置的横焊口应特别注意控制好焊道宽度和厚度，避免在最后一道焊缝出现死角产生夹渣或未融现象。5G位置的吊焊口应注意焊条摆到边缘母材位置时多停留一段时间，让焊缝与母材尽量融合防止夹渣及未融合。 因为在施焊中，热电偶测量的是坡口外壁的温度，对于焊口开始阶段的焊接层间温度，热电偶并不能准确测量，所以在焊接表面位置几层焊缝之前，我
