高合金耐熱鋼焊接工法

P91焊接工法1前言隨著我國電力工工業(yè)的進(jìn)步，超超高參數(shù)、亞亞臨界參數(shù)和和超臨界參數(shù)數(shù)機(jī)組正在不不斷興建，高高合金耐熱鋼鋼（P91、P92等）是這類類機(jī)組中鍋爐爐過熱系統(tǒng)和和主蒸汽系統(tǒng)統(tǒng)必不可少的的鋼種。我公公司在安裝高高參數(shù)和超高高參數(shù)機(jī)組中中所采用的鋼鋼號(hào)P91，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)ASTM--A335，屬于高合合金耐熱鋼，是是近十多年來來國際上新研研制出來的用用于高參數(shù)以以上火電廠的的新型鋼種。所謂P91管是是一種高合金金高強(qiáng)度馬氏氏體耐熱鋼，源源于化學(xué)名稱稱9Cr1MMo，與其它耐耐熱鋼比較，其其優(yōu)點(diǎn)是：（1）有很高的的耐熱度，允允許工作壁溫溫≤600℃（即蒸汽溫溫度可超過600℃）；（2）有很高的的強(qiáng)度，在壁壁溫≤600℃時(shí)能滿足亞亞臨界壓力的的安全運(yùn)行；；（3）有較小的的彈性模量，作作為主蒸汽管管有較小的熱熱應(yīng)力。P91鋼材的焊接接性能較差，在在不預(yù)熱的情情況下焊接裂裂紋100%，在預(yù)熱200℃以下焊接時(shí)時(shí)，接頭表面面和內(nèi)部均會(huì)會(huì)產(chǎn)生裂紋，具具有較大的冷冷裂傾向。在在合適的預(yù)熱熱溫度下焊接接時(shí)，如層間間溫度控制不不嚴(yán)仍會(huì)產(chǎn)生生裂紋，并影影響機(jī)械性能能。采取預(yù)熱熱措施防止產(chǎn)產(chǎn)生裂紋后，如如熱處理不當(dāng)當(dāng)，其機(jī)械性性能試驗(yàn)不會(huì)會(huì)合格，焊縫縫不能承受高高溫高壓。焊焊接過程中，必必須一次焊成成，在常溫和和亞預(yù)熱狀態(tài)態(tài)下無返修可可能。預(yù)熱、焊焊接和焊后熱熱處理是本工工法的關(guān)鍵。2工法特點(diǎn)工藝技術(shù)先進(jìn)進(jìn)，確保焊接接質(zhì)量本工法采用焊前前預(yù)熱，焊后后熱處理，并并嚴(yán)格控制層層間溫度的特特殊工藝技術(shù)術(shù)，確保了焊焊接質(zhì)量，其其經(jīng)濟(jì)性、適適用性和可操操作性強(qiáng)。焊接工藝科學(xué)學(xué)合理本工法制定了PP91鋼管的特殊殊焊接工藝，重重點(diǎn)、難點(diǎn)突突出，針對(duì)性性強(qiáng)。3適用范圍本施工方法適用用于高參數(shù)、超超高參數(shù)和亞亞臨界參數(shù)的的火力發(fā)電廠廠特殊高合金金耐熱鋼材的的焊接，也可可供其它合金金鋼材焊接參參考。4工藝原理9Cr-1Moo-VP911是一種從日日本進(jìn)口的高高強(qiáng)度馬氏體體耐熱鋼，可可焊性差，冷冷裂性強(qiáng)，預(yù)預(yù)熱、焊接、熱熱處理工藝要要求嚴(yán)格。管道全部坡口用用機(jī)械加工，人人工修理，用用模具檢驗(yàn)，坡坡口形式為U形；管道裝裝配時(shí)確保對(duì)對(duì)口間隙尺寸寸及內(nèi)壁平齊齊，如有偏差差時(shí)（管子不不圓及壁厚不不均勻）應(yīng)修修理達(dá)到焊接接要求。預(yù)熱用電腦自動(dòng)動(dòng)控制加熱器器，預(yù)熱溫度度在兩端設(shè)多多個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)測(cè)溫用熱電偶偶溫度計(jì)，連連續(xù)記錄，并并用紅外線溫溫度計(jì)校核。焊接采用氬弧焊焊打底電焊蓋蓋面，氬弧焊焊打底時(shí)采用用背面充氬，防防止根部氧化化。所有焊縫縫均為多層多多道焊，氬弧弧焊絲用日本本焊絲TGS-99CB/φ2.4，焊條用日日本焊條CM-9CCB/φ3.2。焊接過程程中嚴(yán)格控制制層間溫度。預(yù)熱用電腦自動(dòng)動(dòng)控制加熱器器，熱電偶測(cè)測(cè)溫，按熱處處理曲線設(shè)定定升溫速度、保保溫時(shí)間和降降溫速度，電電腦自動(dòng)記錄錄。預(yù)熱和熱處理保保溫材料用硅硅酸鋁纖維氈氈。5施工工藝流程程及操作要點(diǎn)點(diǎn)5.1P991管道焊接工工藝流程5.2操作要要點(diǎn)工程焊接主蒸汽汽母管有P91—12r1MMoV異種鋼過渡渡焊口、主蒸蒸汽母管P91焊口及主蒸蒸汽母管至汽汽機(jī)主汽門前前支管P91焊口、支管管與主汽門P91—12r1MMoV異種鋼過渡渡焊口，以及及疏水、儀表表P91—12r1MMoV異種鋼過渡渡焊口，全部部焊口焊前預(yù)預(yù)熱、焊后熱熱處理，100%無損探傷檢檢驗(yàn)。全部焊焊口為固定焊焊口。U型坡口雙V型坡口5.2.1P91管道焊接工工藝：所有焊縫均為氬氬弧焊打底手手工電焊蓋面面。.1P911管焊接工藝藝：（1）焊口整體體預(yù)熱采用電電加熱方法，預(yù)預(yù)熱達(dá)到設(shè)定定溫度后應(yīng)即即進(jìn)行焊接。（2）引弧，為為防止在引弧弧時(shí)焊縫夾鎢鎢，最好用引引弧板，或者者采用高頻引引弧。（3）點(diǎn)固焊焊焊縫要仔細(xì)檢檢查，與正式式施焊時(shí)相同同，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)固固焊有質(zhì)量問問題時(shí)及時(shí)進(jìn)進(jìn)行處量。（4）焊接順序序如下：水平固定焊口垂直固定焊焊口（5）焊接規(guī)范范：焊接采用多層多多道焊的方法法，規(guī)范參數(shù)數(shù)如下：焊道焊接方法焊絲（條）型（牌）號(hào)直徑（mm）極性電流（A）電壓（V）焊接速度（cm/minn）1-2GTAWTGS-9CBBφ2.4正90-1208-104-63-9SMAWCM-9CBφ3.2反95-12019-245-7注：氬弧焊打底底焊接時(shí)氬氣氣流量：8-12LL/min。（6）為了防止止產(chǎn)生根部未未焊透等缺陷陷，焊前采用用管內(nèi)焊口反反面充氬的焊焊接工藝，在在管道焊口每每側(cè)300-5500mm處粘兩層牛牛皮紙密封，利利用φ22鋼管作氣管管對(duì)焊縫進(jìn)行行充氬，氬氣氣流量為10-200L/minn,在打底和第第一道填充時(shí)時(shí)保持8-10L/minn，焊口用保保溫棉條密封封，從焊口處處充氬時(shí)，用用燃燒的打火火機(jī)或火柴檢檢查第一點(diǎn)口口處，熄滅則則充氬完，打打底焊接過程程中隨焊隨揭揭起密封棉條條（主要是節(jié)節(jié)約氬氣）。管內(nèi)充氬裝裝置示意圖（7）打底完完后進(jìn)行電焊焊填充焊接，采采用多層多道道焊接，兩人人對(duì)稱焊接，①每焊完一層后后，必須將焊焊渣徹底清理理干凈，消除除缺陷后再繼繼續(xù)焊接。②每層的焊接厚厚度不得超過過3-4mm，焊條的擺擺動(dòng)寬度不得得超過焊條直直徑的4倍。③施焊過程中，應(yīng)應(yīng)特別注意接接頭和收弧質(zhì)質(zhì)量，收弧時(shí)時(shí)應(yīng)將熔池填填滿。每層焊焊縫的接頭要要錯(cuò)開，同一一層的兩道焊焊縫的接頭也也要錯(cuò)開。5.2.2P91管道焊縫熱熱處理.1預(yù)熱溫度：：氬弧焊和電電焊預(yù)熱溫度度均應(yīng)達(dá)到設(shè)設(shè)定溫度后才才能施焊。.2層間溫度：：對(duì)溫度的控控制，除以熱熱電偶進(jìn)行自自動(dòng)控溫外，現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)輔以遠(yuǎn)紅紅外測(cè)溫儀進(jìn)進(jìn)行監(jiān)控，保保證控溫準(zhǔn)確確。.3焊后緩冷冷至預(yù)熱溫度度下限，保溫溫1-2小時(shí)后以升升溫。.4焊后熱熱處理溫度：：升溫至設(shè)定定溫度；恒溫溫時(shí)間：≥4h。升降溫速速度為≤150℃/h（升降溫速速度根據(jù)壁厚厚確定）。.5焊后不能及及時(shí)進(jìn)行熱處處理的進(jìn)行后后熱處理，后后熱處理是在在300-3350℃下恒溫2個(gè)小時(shí)，升升降溫速度為為≤150℃/h。（宜盡量量避免不能及及時(shí)熱處理，除除非有不可抗抗拒的客觀原原因。）5.3P911/12Crr1MoV焊接及熱處處理工藝焊接材料：焊絲絲TIG-RR40焊條R407焊接規(guī)范：焊道焊接方法焊絲（條）型（牌）號(hào)直徑（mm）極性電流（A）電壓（V）焊接速度（cmm/min）1-2GTAWTIG-R400φ2.4正90-1208-124-63-10SMAWR407φ3.2反95-12019-245-7注：氬弧焊打底底焊接時(shí)氬氣氣流量：8-12LL/min。在氬弧焊打底和和電焊第一道道采用反面充充氬工藝，與與P91反面充氬工工藝相同。熱處理規(guī)范：.1預(yù)熱溫度：：氬弧焊和電電焊預(yù)熱到設(shè)設(shè)定溫度后方方可施焊。.2層間溫度：：對(duì)溫度的控控制，除以熱熱電偶進(jìn)行自自動(dòng)控溫外，現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)輔以遠(yuǎn)紅紅外測(cè)溫儀進(jìn)進(jìn)行監(jiān)控，保保證控溫準(zhǔn)確確。.3焊后緩冷至至預(yù)熱溫度下下限，保溫1-2小時(shí)后以升升溫。.4焊后熱處理理溫度：升溫溫至設(shè)定溫度度；恒溫時(shí)間間：≥4h。升降溫速速度為≤150℃/h。.5焊后不能及及時(shí)進(jìn)行熱處處理的進(jìn)行后后熱處理，后后熱處理是在在300-3350℃下恒溫2個(gè)小時(shí)，升升降溫速度為為≤150℃/h。（宜盡量量避免不能及及時(shí)熱處理，除除非有不可抗抗拒的客觀原原因。）熱處理曲線線示意圖5.4焊接及及熱處理保證證措施現(xiàn)場(chǎng)焊接條件件保證為確保焊接質(zhì)量量一次合格，首首先要保證焊焊接條件與試試驗(yàn)焊接條件件一致。每道道焊口均搭設(shè)設(shè)防風(fēng)棚，防防止冷風(fēng)侵入入，探傷合格格后拆除。焊焊機(jī)、加熱器器、烘干箱從從試驗(yàn)室搬到到現(xiàn)場(chǎng)。人員心理保證焊接人員，包括括焊接技術(shù)人人員、焊工和和熱處理工，在在試驗(yàn)條件下下操作時(shí)，不不合格可以再再來，在工程程焊接時(shí)則不不允許有返工工和返修，因因此，他們的的心理素質(zhì)必必須調(diào)整到最最平和狀態(tài)，不不慌不忙，從從容不近，細(xì)細(xì)致穩(wěn)妥。嚴(yán)格控制焊接數(shù)數(shù)據(jù)要保證一道焊縫縫一次合格，有有許多參數(shù)必必須嚴(yán)格控制制，如棚內(nèi)溫溫度，坡口尺尺寸復(fù)測(cè)和手手工修理，對(duì)對(duì)口間隙，焊焊條烘干溫度度和時(shí)間，預(yù)預(yù)熱升溫速度度和最終溫度度，層間溫度度，焊接層數(shù)數(shù)和道數(shù)，焊焊工運(yùn)條方式式、角度和速速度，氬氣壓壓力和流量（特特別要注意反反面充氬），焊焊接電流、電電壓，層間處處理消缺，焊焊后熱處理升升溫速度、保保溫時(shí)間、降降溫速度等等等。這其中只只要有一處稍稍有不慎，就就可能產(chǎn)生超超標(biāo)缺陷，導(dǎo)導(dǎo)致返修。跟蹤檢查質(zhì)量量為了保證焊接及及熱處理質(zhì)量量，現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)時(shí)跟蹤無損檢檢測(cè)，壁厚大大于等于20mm的焊縫，因因雙壁透照超超過了探傷機(jī)機(jī)的能力，100%超聲波檢測(cè)測(cè)；壁厚小于于20mm的焊縫100%射線檢測(cè)。焊焊縫及母材100%光譜復(fù)檢，焊焊縫及母材100%硬度檢測(cè)，母母材100%測(cè)厚檢查。另另外，業(yè)主要要求焊接的兩兩個(gè)試件除了了做以上的無無損檢測(cè)外，公公司還進(jìn)行了了焊縫及母材材的力學(xué)性能能試驗(yàn)和金相相試驗(yàn)，探傷傷檢查、力學(xué)學(xué)性能試驗(yàn)、金金相試驗(yàn)一次次合格率為100%。管材、管件、管管接座、閥門門到貨后檢測(cè)測(cè)管道和附件的材材質(zhì)是保證焊焊接一次合格格的關(guān)鍵之一一，管材、管管件、管接座座、閥門到貨貨后進(jìn)行100%光譜復(fù)檢、測(cè)測(cè)厚檢驗(yàn)、硬硬度檢驗(yàn)、及及尺寸檢測(cè)和和坡口檢測(cè)，在在測(cè)量過程中中如發(fā)現(xiàn)管子子彎曲度、不不圓度超標(biāo)，管管子、管件、閥閥門硬度不均均勻嚴(yán)重超標(biāo)標(biāo)，要求制造造廠返廠處理理，坡口不合合格時(shí)則現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)修理。6材料及設(shè)備主要材料①焊條采用日本本進(jìn)口的CM-9CCB焊條，焊絲絲采用日本進(jìn)進(jìn)口的TGS-99CB焊絲，P91和12Cr11MoV異種鋼焊接接的焊條是上上海電力修造造廠生產(chǎn)的R407焊條和TIG-RR40焊絲。②熱處理過程中中的消耗材料料主要有：A預(yù)熱電阻加加熱帶B繩狀電阻熱熱器C干式針絲毯毯D電阻加熱帶帶接頭EK分度鎧鎧裝熱電偶F保溫棉若干干。設(shè)備投入氬弧焊機(jī)、直流流焊機(jī)，DWK-E型多功能電電腦控溫儀、遠(yuǎn)遠(yuǎn)紅外線測(cè)溫溫儀、φ100角向磨光機(jī)機(jī)、焊條保溫溫桶、射線探探傷儀、超聲聲波探傷儀、光光譜分析儀、硬硬度檢測(cè)儀和和焊條烘干箱箱。7質(zhì)量控制7.1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)《蒸汽鍋爐安安全技術(shù)監(jiān)察察規(guī)程》《火力發(fā)電廠廠焊接技術(shù)規(guī)規(guī)程》（DL/T8869-20004）《焊接工藝評(píng)評(píng)定規(guī)程》（DL/T8869-20004）《火力發(fā)電廠廠異種鋼焊接接技術(shù)規(guī)程》（DL/T7752-20001）《管道焊接接接頭超聲波檢檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程程》（DL/T8820-20002）《鋼制承壓管道道對(duì)接焊接接接頭射線檢驗(yàn)驗(yàn)技術(shù)規(guī)程》（DL/T821-2002）《火力發(fā)電廠焊焊接熱處理技技術(shù)規(guī)程》（DL/T8819-20002）《電力建設(shè)施工工及驗(yàn)收規(guī)范范》（管道篇篇）7.2質(zhì)量措措施焊工、探傷工工、熱處理工工持證上崗。測(cè)溫儀器必須須準(zhǔn)確、可靠靠和自動(dòng)記錄錄。制定焊接作業(yè)業(yè)指導(dǎo)書。保證氬氣純度度。焊條、焊絲與與母材相匹配配，且有合格格證和使用說說明書，焊條條按說明書要要求烘干，保保溫使用。精心處理坡口口尺寸，清理理坡口油污、雜雜質(zhì)，確保對(duì)對(duì)口間隙，保保證反面成形形良好。精心安裝熱電偶偶，確保溫度度測(cè)量實(shí)際、準(zhǔn)準(zhǔn)確，用紅外外線溫度計(jì)補(bǔ)補(bǔ)充檢測(cè)，嚴(yán)嚴(yán)格控制溫度度誤差。焊接過程中嚴(yán)嚴(yán)格控制預(yù)熱熱溫度、層間間溫度。。搭設(shè)防風(fēng)棚。檢查反面充氬確確認(rèn)無空氣后后才能打底焊焊?？刂坪附泳€能量量（電流、電電壓、速度），經(jīng)經(jīng)試驗(yàn)確定焊焊接參數(shù)后不不得隨意變動(dòng)動(dòng)。每焊一層，將該該層缺陷徹底底清理后才焊焊次一層。母材和焊材在焊焊前焊后均100%作光譜檢驗(yàn)驗(yàn)。無損探傷1000%。嚴(yán)格控制（后熱熱溫度）熱處處理升溫、降降溫速度和保保溫時(shí)間。操作工人不疲勞勞作業(yè)，不趕趕時(shí)間，不搶搶工期，不開開展勞動(dòng)競(jìng)賽賽，按程序施施工。停電保護(hù)措施施：焊接和熱熱處理過程中中停電，采取取如下措施：：⑴焊接和熱處理理設(shè)備的電源源接兩路，一一路為正式電電源（返送電電后的正式電電源），另一一路為施工電電源。⑵準(zhǔn)備足夠的氧氧氣、乙炔，及及時(shí)對(duì)焊口進(jìn)進(jìn)行加熱。⑶盡快恢復(fù)供電電。熱處理設(shè)備故故障措施：準(zhǔn)準(zhǔn)備了兩套熱熱處理設(shè)備，一一備一用。8安全措施8.0.1參參與P91管道焊接人人員須遵守一一般安全規(guī)則則，如系安全全帶、戴安全全帽、上高體體檢合格等基基本規(guī)則。8.0.2搭搭設(shè)穩(wěn)固的腳腳手架及操作作平臺(tái)，確保保加熱、焊接接、探傷操作作方便安全。8.0.3電電氣設(shè)備有可可靠的接地保保護(hù)，電線、電電纜無破皮外外露，動(dòng)力電電纜面積能滿滿足所需功率率要求。8.0.4焊焊工穿特制的的工作服。8.0.5各各類起重機(jī)具具、索具使用用前經(jīng)全面檢檢查，處于完完好狀態(tài)。8.0.6管管道安裝前，各各類支吊架安安裝完畢，經(jīng)經(jīng)檢查質(zhì)量合合格。8.0.7焊焊工敲渣和使使用磨光機(jī)時(shí)時(shí)必須戴眼鏡鏡。8.0.8操操作工人穿絕絕緣鞋。8.0.9空空中作業(yè)時(shí)不不向地面扔物物體，所需工工具（焊槍、焊焊鉗、保溫筒筒、充氬裝置置、磨光機(jī)等等）用繩子提提上放下。8.0.10焊接操作下下方不得有可可燃物質(zhì)。8.0.11焊接區(qū)域內(nèi)內(nèi)，無關(guān)人員員謝絕進(jìn)入。8.0.12射線探傷時(shí)時(shí)通知業(yè)主和和兄弟單位人人員離開輻射射范圍。8.0.13廠房?jī)?nèi)有足足夠的消防設(shè)設(shè)備。8.0.14晚上有充足足的照明和備備用照明。9環(huán)保措施嚴(yán)格遵守國家和和地方政府下下發(fā)的有關(guān)環(huán)環(huán)境保護(hù)的法法律、法規(guī)和和規(guī)章，遵守守企業(yè)內(nèi)部有有關(guān)規(guī)定?，F(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)執(zhí)行行《建筑施工工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ146-2004）規(guī)定。建立環(huán)境保護(hù)、文文明施工管理理體系，落實(shí)實(shí)責(zé)任制。9.0.4建建立環(huán)境保護(hù)護(hù)，文明施工工管理實(shí)施體體系，落實(shí)責(zé)責(zé)任制。9.0.5編編制項(xiàng)目施工工環(huán)境保護(hù)，文文明施工專項(xiàng)項(xiàng)方案，并嚴(yán)嚴(yán)格執(zhí)行。9.0.6施施工現(xiàn)場(chǎng)文明明施工管理，每每道焊縫完工工后,做到“工完料盡場(chǎng)場(chǎng)地清”。9.0.7收收集全部廢焊焊條頭交回焊焊材庫。9.0.8愛愛護(hù)廠房?jī)?nèi)成成品。9.0.9講究究環(huán)境衛(wèi)生。9.0.10臨時(shí)電線、電電纜、氣體管管線布置整齊齊美觀，不妨妨礙通行。10效益分析以山東**熱電電廠155MW機(jī)組安裝為為例，主要焊焊接及熱處理理工作量表如如下：序號(hào)規(guī)格數(shù)量材質(zhì)焊絲焊條備注1φ457×27733P91TGS-9CBBCM-9CB2φ325×21110P91TGS-9CBBCM-9CB3φ273×1552P91TGS-9CBBCM-9CB4φ273×2002P91TGS-9CBBCM-9CB5φ114×7..510P91TGS-9CBBCM-9CB6φ400×5002P91/12CCr1MoVVTIG-R400R4077φ426×3001P91/12CCr1MoVVTIG-R400R4078φ457×2003P91/20TGS-9CBBCM-9CB9φ323×2112P91/20TGS-9CBBCM-9CB10接管座φ426P91/12CCr1MoVVTIG-R400R407接主管11接管座φ762P91/12CC