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1、T/P92钢现场焊接工艺山东电建二公司 张超 郭克智 王艾霞 邓同喜摘要：T92/P92钢是在T91/P91钢的基础上加入1.7%的钨（W），减少钼（Mo减少至0.5%）的含量，用钒、铌元素合金化控制硼和氮元素含量的高合金马氏体耐热钢，通过加入W元素，显著的提高了钢材的高温蠕变断裂强度。由于该钢种C、S、P含量低，纯净度高，韧性较好，冷裂纹敏感性大为降低，此钢在超超临界机组中得到应用和推广。关键词：T/P92钢 焊接工艺1.前言蒸汽温度压力大于24MPa且温度高于593或者压力大于27.5MPa、温度高于580被称为超超临界。超超临界（USC）发电技术具日益成熟，已成为目前燃煤火电机组发展的主
2、导方向。而发展超超临界机组，由于温度及压力的提高，对主要部件的抗蠕变、疲劳、高温氧化与腐蚀性能等都提出了更苛刻的要求。所以新材料的推广和应用就成了限制超超临界机组发展的关键。而新型耐热钢T/P92应用于极苛刻蒸汽条件下的集箱和蒸汽管道（主蒸汽和再热蒸汽管道）、过热及再热系统，抗蒸汽侧氧化性能和抗烟气侧的腐蚀性能优异。已成为超超临界机组主汽、热段管道等必选钢种。2. T/P92钢SA-335P92(SA-213T92) 钢种介绍及材料成分SA-335P92(SA-213T92)钢是在SA-335P91(SA-213T91)钢的基础上，适当降低了Mo元素的含量，同时加入了一定量的W以将材料的钼当量
3、（Mo0.5W）从P91钢的1提高到约1.5，该钢还加入了微量的硼。经上述合金化改良后，与T/P91钢相比，它们的抗腐蚀性和抗氧化性相同，但是具有更高的高温强度和蠕变性能，可以减轻锅炉和管道部件的重量。T/P92化学成分（）（附表1）材料牌号CMnPSSiCrMoWVNbNBAlNiT/P92min0.070.300.0200.0100.508.500.301.500.150.040.0300.0010.0400.40max0.130.609.500.602.000.250.090.0700.0063. T/P92钢可焊性分析3.1.焊缝韧性低焊缝是由温度非常高的熔融状态冷却下来的铸造组织，不
4、可能由此获得以极细颗粒弥散析出的Nb、V、碳、氮化合物和高度细化了的晶粒，即不具备细晶强韧化的韧化条件。相反，由于熔池的高温以及快速的凝固冷却，熔敷金属中的Nb、V等微合金化元素可能仍大部分固溶在金属中，不仅无助于细化晶粒、韧化焊缝，反而通过固溶强化降低了焊缝韧性，特别是W 的存在更加剧了焊缝韧性的降低。同时，如果线能量输入过大，熔池高温停留时间较长，过热金属晶粒严重长大，造成焊缝金属脆化，直接影响焊缝抗冲击承载能力。3.2.焊接冷裂纹 此裂纹主要出现在焊缝冷却到Ms（马氏体转变开始温度）以下或更低的温度范围内产生，特别是延迟裂纹产生具有一定时效性。虽然T/P92钢的C、S、P等元素质量含量低
5、，且具有晶粒细、韧性高的特点，焊接冷裂纹倾向大为降低。但还有一定的冷裂纹倾向，焊接时必须采取一些必要的预防措施。T/P92钢为防止出现氢致裂纹所需的预热温度远低于合金含量更低的P22钢，部分原因是这些钢马氏体转变温度降低，对在预热和层间温度下未转变的奥氏体的有益作用。为了防止冷裂，焊后要进行及时热处理。如不能及时进行热处理，应及时进行后热处理，然后尽快进行热处理。4. T/P92钢焊接方法选择及工艺4.1.焊接方法选择：T92焊口采用GTAW（全氩）；P92焊口GTAW/SMAW（氩弧焊打底电焊盖面）。4.2.焊接材料：钨极氩弧焊的焊丝：Thermanit MTS616ER90S-G，规格2.
6、4mm。焊条：ALCROMOCORD 92 规格2.5mm3.2mm4.3.焊接工艺：全氩弧焊和氩弧焊打底焊的焊接参数建议如下：T/P92焊接工艺参数（附表5）母材类别焊接方法预热温度BGTAWGTAW/SMAWGTAW： 150SMAW： 220焊接电流打底100120A打底100120A电压GTAW ：11V15VGTAW/SMAW：2.5mm：22V24V3.2mm：24V26V4.0mm：24V28V盖面90110A填充及盖面1.2.5mm：80A110A2.3.2mm：110A130A3.4.0mm：130A160A气体保护正面Ar99.99%，812L/min背面Ar99.99%，
7、410L/min以上焊接参数垂直固定焊时偏上限选取，水平固定焊及小径管偏下限选取。4.4.温度测定：小口径焊口选用便携式远红外测温仪，大中径厚壁管采用电脑控温。测温方法：预热温度在坡口内测量；层间温度在起焊点前50mm处测量。4.5.焊前预热4.5.1.预热方式：T92焊口采用火焰预热，火焰距离焊口10mm以上，喷嘴移动均匀，不得长时间在同一位置停留，防止氧化或对母材增碳，加热宽度每侧不小于100mm，预热过程中及时测温；P92焊口采用电加热预热，每侧加热宽度为母材壁厚的3倍，且不小于100mm，采用硅酸铝毡进行包裹。在温度记录仪显示到达预热温度后，应保持该温度30分钟后，方可开始焊接，主要保
8、证焊口预热温度的匀透性，减小温度梯度。4.5.2.预热温度：氩弧焊预热温度150，电焊预热温度提升到220，焊接过程中可以将温度降至200左右，这样有利于层间温度的控制。4.5.3.升降温速度：大中径厚壁管道升降温速度按6250/计算，且80/h150/h【2】。4.5.4. P92焊口如一次焊接未能完成，而夜间未安排施工，可将层间温度控制在 (80100) ，第二天早上热处理人员提前再将温度提升到预热温度；或在当天焊接结束后，将温度降到P92(80100) ，恒温2小时后，再将温度升到预热温度。尽量保证马氏体转变过程。4.6.全氩弧焊和氩弧焊打底焊至少焊接二层。其中大中径厚壁管道采取氩弧焊打
9、底两遍，采后采用2.5焊条焊两遍，然后采用3.2进行填充及盖面，为减少焊接热输入和焊层厚度，不采用4.0焊条。P92焊口采用两人对称焊，打底时两名焊工应互相配合，一名焊工施焊，另一名焊工用手电筒观察其焊缝背面的透度情况，发现问题及时处理。4.7.为防止焊缝金属根部氧化，应做密闭气室，对背面进行充氩保护，横口水溶纸由于受热容易脱落，采用双层水溶纸气室保护。在距离焊口每侧（150200）mm处，采用水溶纸将管口封闭，同时采用耐高温胶布将坡口封闭，留出可以伸入充氩管的小孔，从坡口处往气室充氩。4.8焊接过程控制：由于材料自身的特殊性，对于线能量输入十分敏感，现场施工过程对于“过程温度控制”要求十分严
10、格。P92焊口采用3.2焊条，有利于对于焊层厚度的控制，同时也可以规范焊接参数。根据工艺评定参数选择范围，一般不超过130A。层间温度控制十分重要，如果焊缝层温高，熔敷金属处于高温区时间长，焊缝金属柱状晶长大较为明显，将会降低焊缝冲击韧性；焊前预热温度的选择也是对层间温度控制一个影响因素，如预热温度选择高，在焊接过程中由于焊接热输入，焊缝温度提升非常快，而降温困难，预热温度低，将会影响打底焊质量，甚至出现裂纹缺陷，因此预热温度可以定为180左右（延长匀温时间），在开始施焊后再将温度降至150左右，电焊时将温度提升到220（特别是部分三通或者需要辅助恒温的焊口）。横口（2G），每根焊条所焊长度一
11、般不得低于130mm，最好能焊到150mm以上，如焊到120mm左右就有些偏厚，如果是最下面一层，摆动稍宽，所焊长度可以降低一些。吊口（5G）层间可以摆动宽一些，热段等坡口宽度小的，尽量分两道，主汽等厚壁件可以分三道，但是与坡口连接处的夹角必须控制厚度，此处为角焊缝，十分容易焊厚，适当增加摆动宽度。4.9.主汽门及各类阀体、异型件焊前预热过程，提高预热温度（定为250），提前升温，并增加辅助加热宽度，延长匀温时间，减小内外温度梯度。且在焊接过程中及焊完后，焊件温度不得低于80，保证马氏体转变完成后，立即进行热处理。4.10.焊后热处理4.10.1.采用远红外电加热高温回火工艺，热电偶采用电容放
12、电的方式固定（焊）在焊缝上。对于直径273mm的管道，采用一只热电偶测温，热电偶点焊在焊缝中心；对于间隙小于100mm的排管，则采用两只热电偶，分别点焊在两端焊口的焊缝中心。对于273mm直径500mm焊口的焊后热处理，采用两只热电偶进行测温，当焊口为吊口（水平管）时，热电偶应上下反向对称布置；当焊口为横口时，则在任意方向上进行反向对称布置。4.10.2.升降温速度：小口径焊口升降温速度300/h，加热温度（76010），恒温时间10min/mm；大中径厚壁管道升降温速度按6250/计算，且80/h150/h，恒温时间为（23）1h/25mm。4.11.热段等大口径焊口热处理：此类焊口由于内径
13、较大，内部空间大，在管道系统较长时，内部气流流动性增强，热散失增加保温宽度，从一个侧面相当于减少了现阶段热处理工艺所能提供的匀温宽度，热处理效果并不理想。因此在热处理此类大口时，应适当增加保温宽度，延长保温时间，同时在升降温速度过程中，尽量保证焊口处在300以上高温区时间较长，即降低升降温速度。升温时300以下按照计算升温速率，300以上采用80/h或100/h，降温过程300以上采用100/h，300以下自然降温。焊接和热处理温度曲线示意图5.取消中间探伤P92焊口取消中间探伤改为焊口一次性完成，增加施工过程连续性，提高劳动效率；同时也可以节省热处理设备投入，拍片投入等，降低工程成本。6.结
14、论T/P92钢焊接必须注意焊层厚度控制，层间温度控制，线能量输入控制，热处理工艺控制，任何一环节出现违反工艺标准，势必影响整个焊口的运行寿命，而且没有补救措施。因此必须严格焊接过程控制，严格工艺流程。参考文献1范长信：超超临界机组锅炉新型耐热钢的焊接.西安热工院2T/P92钢焊接指导性工艺.国电焊接信息网3火力发电厂焊接技术规程.DL/T869-20044火力发电厂焊接热处理技术规程.DL/T819-20025T92/P92钢手册.德国 瓦卢瑞克曼内斯曼钢管公司作者简介邓同喜，男，山东建筑大学材料成型与控制专业，焊接工程师，从事现场焊接施工及管理工作。请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容请回顾一下内容
