TP92鋼現(xiàn)場焊接工藝

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。TP92鋼現(xiàn)場焊接工藝TP92鋼現(xiàn)場焊接工藝T/P92鋼現(xiàn)場焊接工藝山東電建二公司 張超 郭克智 王艾霞 鄧同喜摘要：T92/P92鋼是在T91/P91鋼的基礎上加入1.7%的鎢（W），減少鉬（Mo減少至0.5%）的含量，用釩、鈮元素合金化控制硼和氮元素含量的高合金馬氏體耐熱鋼，通過加入W元素，顯著的提高了鋼材的高溫蠕變斷裂強度。由于該鋼種C、S、P含量低，純凈度高，韌性較好，冷裂紋敏感性大為降低，此鋼在超超臨界機組中得到應用和推廣。關鍵詞：T/P92鋼 焊接工藝1.前言蒸汽溫度壓力大于24MPa且溫度

2、高于593或者壓力大于27.5MPa、溫度高于580被稱為超超臨界。超超臨界（USC）發(fā)電技術具日益成熟，已成為目前燃煤火電機組發(fā)展的主導方向。而發(fā)展超超臨界機組，由于溫度及壓力的提高，對主要部件的抗蠕變、疲勞、高溫氧化與腐蝕性能等都提出了更苛刻的要求。所以新材料的推廣和應用就成了限制超超臨界機組發(fā)展的關鍵。而新型耐熱鋼T/P92應用于極苛刻蒸汽條件下的集箱和蒸汽管道（主蒸汽和再熱蒸汽管道）、過熱及再熱系統(tǒng)，抗蒸汽側(cè)氧化性能和抗煙氣側(cè)的腐蝕性能優(yōu)異。已成為超超臨界機組主汽、熱段管道等必選鋼種。2. T/P92鋼SA-335P92(SA-213T92) 鋼種介紹及材料成分SA-335P92(SA

3、-213T92)鋼是在SA-335P91(SA-213T91)鋼的基礎上，適當降低了Mo元素的含量，同時加入了一定量的W以將材料的鉬當量（Mo0.5W）從P91鋼的1提高到約1.5，該鋼還加入了微量的硼。經(jīng)上述合金化改良后，與T/P91鋼相比，它們的抗腐蝕性和抗氧化性相同，但是具有更高的高溫強度和蠕變性能，可以減輕鍋爐和管道部件的重量。T/P92化學成分（）（附表1）材料牌號CMnPSSiCrMoWVNbNBAlNiT/P92min0.070.300.0200.0100.508.500.301.500.150.040.0300.0010.0400.40max0.130.609.500.602.

4、000.250.090.0700.0063. T/P92鋼可焊性分析3.1.焊縫韌性低焊縫是由溫度非常高的熔融狀態(tài)冷卻下來的鑄造組織，不可能由此獲得以極細顆粒彌散析出的Nb、V、碳、氮化合物和高度細化了的晶粒，即不具備細晶強韌化的韌化條件。相反，由于熔池的高溫以及快速的凝固冷卻，熔敷金屬中的Nb、V等微合金化元素可能仍大部分固溶在金屬中，不僅無助于細化晶粒、韌化焊縫，反而通過固溶強化降低了焊縫韌性，特別是W 的存在更加劇了焊縫韌性的降低。同時，如果線能量輸入過大，熔池高溫停留時間較長，過熱金屬晶粒嚴重長大，造成焊縫金屬脆化，直接影響焊縫抗沖擊承載能力。3.2.焊接冷裂紋 此裂紋主要出現(xiàn)在焊縫冷

5、卻到Ms（馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度）以下或更低的溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生，特別是延遲裂紋產(chǎn)生具有一定時效性。雖然T/P92鋼的C、S、P等元素質(zhì)量含量低，且具有晶粒細、韌性高的特點，焊接冷裂紋傾向大為降低。但還有一定的冷裂紋傾向，焊接時必須采取一些必要的預防措施。T/P92鋼為防止出現(xiàn)氫致裂紋所需的預熱溫度遠低于合金含量更低的P22鋼，部分原因是這些鋼馬氏體轉(zhuǎn)變溫度降低，對在預熱和層間溫度下未轉(zhuǎn)變的奧氏體的有益作用。為了防止冷裂，焊后要進行及時熱處理。如不能及時進行熱處理，應及時進行后熱處理，然后盡快進行熱處理。4. T/P92鋼焊接方法選擇及工藝4.1.焊接方法選擇：T92焊口采用GTAW（全氬）；P92焊

6、口GTAW/SMAW（氬弧焊打底電焊蓋面）。4.2.焊接材料：鎢極氬弧焊的焊絲：Thermanit MTS616ER90S-G，規(guī)格2.4mm。焊條：ALCROMOCORD 92 規(guī)格2.5mm3.2mm4.3.焊接工藝：全氬弧焊和氬弧焊打底焊的焊接參數(shù)建議如下：T/P92焊接工藝參數(shù)（附表5）母材類別焊接方法預熱溫度BGTAWGTAW/SMAWGTAW： 150SMAW： 220焊接電流打底100120A打底100120A電壓GTAW ：11V15VGTAW/SMAW：2.5mm：22V24V3.2mm：24V26V4.0mm：24V28V蓋面90110A填充及蓋面1.2.5mm：80A11

7、0A2.3.2mm：110A130A3.4.0mm：130A160A氣體保護正面Ar99.99%，812L/min背面Ar99.99%，410L/min以上焊接參數(shù)垂直固定焊時偏上限選取，水平固定焊及小徑管偏下限選取。4.4.溫度測定：小口徑焊口選用便攜式遠紅外測溫儀，大中徑厚壁管采用電腦控溫。測溫方法：預熱溫度在坡口內(nèi)測量；層間溫度在起焊點前50mm處測量。4.5.焊前預熱4.5.1.預熱方式：T92焊口采用火焰預熱，火焰距離焊口10mm以上，噴嘴移動均勻，不得長時間在同一位置停留，防止氧化或?qū)δ覆脑鎏迹訜釋挾让總?cè)不小于100mm，預熱過程中及時測溫；P92焊口采用電加熱預熱，每側(cè)加熱寬度

8、為母材壁厚的3倍，且不小于100mm，采用硅酸鋁氈進行包裹。在溫度記錄儀顯示到達預熱溫度后，應保持該溫度30分鐘后，方可開始焊接，主要保證焊口預熱溫度的勻透性，減小溫度梯度。4.5.2.預熱溫度：氬弧焊預熱溫度150，電焊預熱溫度提升到220，焊接過程中可以將溫度降至200左右，這樣有利于層間溫度的控制。4.5.3.升降溫速度：大中徑厚壁管道升降溫速度按6250/計算，且80/h150/h【2】。4.5.4. P92焊口如一次焊接未能完成，而夜間未安排施工，可將層間溫度控制在 (80100) ，第二天早上熱處理人員提前再將溫度提升到預熱溫度；或在當天焊接結束后，將溫度降到P92(80100)

9、，恒溫2小時后，再將溫度升到預熱溫度。盡量保證馬氏體轉(zhuǎn)變過程。4.6.全氬弧焊和氬弧焊打底焊至少焊接二層。其中大中徑厚壁管道采取氬弧焊打底兩遍，采后采用2.5焊條焊兩遍，然后采用3.2進行填充及蓋面，為減少焊接熱輸入和焊層厚度，不采用4.0焊條。P92焊口采用兩人對稱焊，打底時兩名焊工應互相配合，一名焊工施焊，另一名焊工用手電筒觀察其焊縫背面的透度情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。4.7.為防止焊縫金屬根部氧化，應做密閉氣室，對背面進行充氬保護，橫口水溶紙由于受熱容易脫落，采用雙層水溶紙氣室保護。在距離焊口每側(cè)（150200）mm處，采用水溶紙將管口封閉，同時采用耐高溫膠布將坡口封閉，留出可以伸入充氬管

10、的小孔，從坡口處往氣室充氬。4.8焊接過程控制：由于材料自身的特殊性，對于線能量輸入十分敏感，現(xiàn)場施工過程對于“過程溫度控制”要求十分嚴格。P92焊口采用3.2焊條，有利于對于焊層厚度的控制，同時也可以規(guī)范焊接參數(shù)。根據(jù)工藝評定參數(shù)選擇范圍，一般不超過130A。層間溫度控制十分重要，如果焊縫層溫高，熔敷金屬處于高溫區(qū)時間長，焊縫金屬柱狀晶長大較為明顯，將會降低焊縫沖擊韌性；焊前預熱溫度的選擇也是對層間溫度控制一個影響因素，如預熱溫度選擇高，在焊接過程中由于焊接熱輸入，焊縫溫度提升非?？欤禍乩щy，預熱溫度低，將會影響打底焊質(zhì)量，甚至出現(xiàn)裂紋缺陷，因此預熱溫度可以定為180左右（延長勻溫時間）

11、，在開始施焊后再將溫度降至150左右，電焊時將溫度提升到220（特別是部分三通或者需要輔助恒溫的焊口）。橫口（2G），每根焊條所焊長度一般不得低于130mm，最好能焊到150mm以上，如焊到120mm左右就有些偏厚，如果是最下面一層，擺動稍寬，所焊長度可以降低一些。吊口（5G）層間可以擺動寬一些，熱段等坡口寬度小的，盡量分兩道，主汽等厚壁件可以分三道，但是與坡口連接處的夾角必須控制厚度，此處為角焊縫，十分容易焊厚，適當增加擺動寬度。4.9.主汽門及各類閥體、異型件焊前預熱過程，提高預熱溫度（定為250），提前升溫，并增加輔助加熱寬度，延長勻溫時間，減小內(nèi)外溫度梯度。且在焊接過程中及焊完后，焊件

12、溫度不得低于80，保證馬氏體轉(zhuǎn)變完成后，立即進行熱處理。4.10.焊后熱處理4.10.1.采用遠紅外電加熱高溫回火工藝，熱電偶采用電容放電的方式固定（焊）在焊縫上。對于直徑273mm的管道，采用一只熱電偶測溫，熱電偶點焊在焊縫中心；對于間隙小于100mm的排管，則采用兩只熱電偶，分別點焊在兩端焊口的焊縫中心。對于273mm直徑500mm焊口的焊后熱處理，采用兩只熱電偶進行測溫，當焊口為吊口（水平管）時，熱電偶應上下反向?qū)ΨQ布置；當焊口為橫口時，則在任意方向上進行反向?qū)ΨQ布置。4.10.2.升降溫速度：小口徑焊口升降溫速度300/h，加熱溫度（760±10），恒溫時間10min/mm；

13、大中徑厚壁管道升降溫速度按6250/計算，且80/h150/h，恒溫時間為（23）×1h/25mm。4.11.熱段等大口徑焊口熱處理：此類焊口由于內(nèi)徑較大，內(nèi)部空間大，在管道系統(tǒng)較長時，內(nèi)部氣流流動性增強，熱散失增加保溫寬度，從一個側(cè)面相當于減少了現(xiàn)階段熱處理工藝所能提供的勻溫寬度，熱處理效果并不理想。因此在熱處理此類大口時，應適當增加保溫寬度，延長保溫時間，同時在升降溫速度過程中，盡量保證焊口處在300以上高溫區(qū)時間較長，即降低升降溫速度。升溫時300以下按照計算升溫速率，300以上采用80/h或100/h，降溫過程300以上采用100/h，300以下自然降溫。焊接和熱處理溫度曲線

14、示意圖5.取消中間探傷P92焊口取消中間探傷改為焊口一次性完成，增加施工過程連續(xù)性，提高勞動效率；同時也可以節(jié)省熱處理設備投入，拍片投入等，降低工程成本。6.結論T/P92鋼焊接必須注意焊層厚度控制，層間溫度控制，線能量輸入控制，熱處理工藝控制，任何一環(huán)節(jié)出現(xiàn)違反工藝標準，勢必影響整個焊口的運行壽命，而且沒有補救措施。因此必須嚴格焊接過程控制，嚴格工藝流程。參考文獻1范長信：超超臨界機組鍋爐新型耐熱鋼的焊接.西安熱工院2T/P92鋼焊接指導性工藝.國電焊接信息網(wǎng)3火力發(fā)電廠焊接技術規(guī)程.DL/T869-20044火力發(fā)電廠焊接熱處理技術規(guī)程.DL/T819-20025T92/P92鋼手冊.德國 瓦盧瑞克曼內(nèi)斯曼鋼管公司作者簡介鄧同喜，男，山東建筑大學材料成型與