p91合金鋼管焊接方法

發布時間：2021-05-28　　來源:http://www.qloche.com/　 瀏覽：0次

　　P91合金鋼管可按現有方法進行電弧焊接，包括可用氬弧焊接(TIG)方法進行焊接。焊條和焊劑的選擇，應當盡量使焊縫和母材的化學成分一致或接近，使焊接金屬具有與母材相同或更好的蠕變和持久強度。由于該鋼對熱裂紋不敏感，施焊前預熱到150～200 ℃時也不會出現裂紋，并可與各種鋼，如P22鋼(珠光體耐熱鋼)、X20CrMoV121(馬氏體耐熱鋼)和TP304H(奧氏體耐熱鋼)等鋼焊接，以下介紹 P91合金鋼管的焊接情況：

　　a) P91合金鋼管和 P9合金鋼管焊接時，可選用9Cr-1Mo(T9)或改進的9Cr-1Mo(T91)焊條，壁厚大于25 mm 的管道采用后者，預熱溫度為200 ℃，焊接后緩慢冷卻到室溫，然后在730 ℃以上溫度回火;

　　b) P91合金鋼管與 10CrMo910合金鋼管焊接時，焊接材料要與 10CrMo910 相匹配， 730 ℃時應力釋放后應在空氣中冷卻2 h，由于這兩種材料焊接部位有一個脫碳區，若采用 10CrMo910 焊條焊接，要保證焊接金屬的含碳量夠高，以滿足持久強度的要求;

　　c) P91合金鋼管與 P22合金鋼管焊接時，焊條可選用 2.25Cr-1Mo 焊條，預熱溫度為200 ℃，焊接后緩慢冷卻到室溫，然后在700～725 ℃下回火，也可先在 P91合金鋼管側堆焊 5Cr1-1Mo 焊條,然后再與 P22 鋼焊接;

　　d) P91合金鋼管與 X20CrMoV121 焊接時，要用兩者相匹配的焊接材料，如 P91 鋼焊條，預熱溫度為250 ℃，焊后緩慢冷卻到80～100 ℃，在750 ℃以上溫度回火;

　　e) P91合金鋼管與 TP304H 焊接時，用 Inconel 182Ni 基合金焊條，預熱溫度為200 ℃，焊后冷卻到室溫，在700～730 ℃回火。

　　以上焊后的熱處理溫度取決管子壁厚，小直徑管道處理0.5 h，大直徑管道以壁厚每25 mm處理1 h。由于 P91合金鋼管蠕變強度高，在同樣條件下，管道壁厚比采用 P22 鋼要薄，焊縫填充金屬量相對要少，但 P91 鋼對焊縫 IV 型裂紋敏感，因此，要盡量減少 P91 鋼材中的系統應力，對壁厚大于12.5 mm的管道，要求在焊后冷到100 ℃以上即回火。

　　P91合金鋼管的焊接特性

　?、?由于P91合金鋼管是中合金鋼，它具有相當高的冷裂傾向，在不預熱條件下焊接裂紋達100%，當預熱200～250℃時可避免冷裂紋的產生。

　?、?在焊接過程中嚴格控制焊件的層間溫度，使其保持在預熱溫度或更高的溫度是首要的任務。其次要十分注意從層間溫度冷卻至焊后熱處理開始的時間間隔。

　?、?對焊接輸入熱量的控制要求比較高，實踐經驗證明，采用較小的焊條直徑、比較低的層間溫度和較小的焊接線能量，沖擊韌性可以大大提高。

　?、?焊接接頭在焊后狀態均為高硬度的不穩定組織，焊后必須作相應的熱處理。

　　P91合金鋼管焊接施工工藝

　　在工藝評定合格的基礎上，依據工藝評定報告，及時編制了有關的焊接作業指導書。P91鋼焊接作業指導書的內容如下：

　　焊前準備

　　1.焊材的選擇　 焊絲ER90S-B9 　焊條E9015-B9

　　2.坡口加工 坡口采用機械加工，坡口應平滑均勻，尺寸符合要求，對口前需認真檢查，發現不合格者必須用磨光機等工具修磨至合格。清理坡口內外壁兩側15～20mm范圍內的鐵銹、油污等污物，直至露出金屬光澤。

　　3.對口 應采用專用的對口卡具，不得強行組對，對口時應做到內壁齊平，如有錯口，其錯口量不超過壁厚的10%，且不大于1mm;對口前應仔細檢查坡口處母材是否有缺陷，如有應另行處理;點焊用的焊接材料、焊接工藝和選定的焊工技術條件應與正式焊接時相同;小徑薄壁管點焊時，間隙為2～3mm，可在坡口內直接點固2～3點，大口徑管點焊時，間隙為3～5 mm，點焊可采用“定位塊”固定。

　　焊前預熱

　　采用電腦溫控設備，對焊口進行跟蹤預熱，熱電偶對稱布置，熱電偶與管件應接觸良好，氬弧焊預熱溫度為150～200℃，焊條電弧焊預熱為200～250℃，預熱寬度從坡口中心每側不少于3倍的管壁厚計算。

　　打底層焊接

　　采用WS-400焊機，直流正接。當預熱溫度達到規定溫度并均勻后，大徑管由兩人對稱焊接，第一層和第二層焊縫均采用氬弧焊。打底層焊時，采用內送絲法，要注意根部熔合良好，厚度控制在2.8～3.2mm范圍內。為防止根部焊縫金屬氧化，應在管子內充氬保護。

　　充氬保護可參照下列要求進行：

　　a、充氬保護范圍以坡口中心為準，每側各200～300 mm處，以可溶紙或其它可溶材料，用耐高溫膠帶粘牢，做成密封氣室。

　　b、采用“充氣針”從坡口間隙或“探傷孔”中插入進行充氬，開始時氬氣流量背面為10～25L/min，第二遍背面為4～8 L/min，焊槍為8～12 L/min。

　　c、用點燃的打火機或火柴放至焊縫間隙附近，當火焰熄滅時，說明內部空氣已排空，可進行氬弧焊打底焊接。

　　焊條電弧焊填充、蓋面層焊接

　　氬弧焊完成后，將預熱溫度升至200～250℃，開始電弧焊;采用直流反接法、兩人對稱焊接。由于P91鋼焊接時，熔池鐵水粘度大，流動性差，焊接規范又小，因而容易出現夾渣，層間未熔合等缺陷，因此為避免大的缺陷產生及保證焊接接頭的綜合機械性能，必須采用多層多道、小規范進行焊接，焊層厚度盡量薄，每層焊道厚度不超過4mm;擺動焊接時，焊條擺幅不超過焊條直徑的4倍，每層焊道必須清理干凈，尤其注意清理接頭及焊道兩側，焊縫外表焊接完畢，要求焊工立即進行清理自檢，發現外表成形不好的馬上補焊，嚴禁在焊縫冷卻后再直接補焊。

　　焊后熱處理

　　當焊接接頭不能及時進行熱處理時，應于焊后立即做加熱溫度為300～350℃、恒溫時間為2小時的后熱處理。

　　焊后熱處理采用多路輸出、多點測溫，且加熱器與熱電偶一一對應，焊口上、下溫度始終保持一致，使熱處理焊口在升、降溫速度以≤150℃/h為宜。降溫至300℃時，可不控制，冷卻至室溫。加熱溫度為750～770℃，恒溫時間為5min/mm，但最少不得少于4小時。

　　焊縫質量檢驗

　　焊縫質量按I類焊縫的驗收標準檢驗，檢驗內容及要求為：

　　1.外觀，按DL/T869—2004《火力發電廠焊接技術規程》,I類焊縫外觀的質量標準驗收;

　　2.無損檢驗，按JB4730對焊縫進行100%超聲波(UT)、磁粉(MT)探傷，I級合格;

　　3.硬度，熱處理完畢后，做100%硬度測定，硬度值小于350HB;

　　4.光譜，對焊縫金屬合金成分進行100%光譜分析復查。

　　焊縫返修

　　1.焊接接頭外觀檢查不符合標準時。輕者打磨焊補，嚴重者應割掉重新焊接。

　　2. 經無損檢驗不合格的焊接接頭，其缺陷可進行焊補，但必須在確認缺陷已經徹底消除的基礎上，按正常焊接工藝或焊補工藝規定進行。

　　3 .返修焊補的焊接接頭，一般同一焊口不得超過兩次，否則應割掉重新對口焊接。

　　4.返修焊補的焊接接頭，必須重新進行焊后熱處理和無損檢驗。