SA335—P91鋼的焊接工藝試驗(yàn)

1、.SA335P91鋼的焊接工藝試驗(yàn)WeldingTechnologyVo1.29No.3Jun2000藝與應(yīng)用?l9文章編號(hào):1002.025X(2000103?0019-02SA335.P91鋼的焊試驗(yàn)幅建省第一電力建設(shè)公可,福建長(zhǎng)樂(lè)350200)搞要:奉文對(duì)SA335.P9I錒的焊接工藝特點(diǎn).預(yù)熱,呈接和焊膏熱址理等工藝規(guī)范.盟提高沖擊韌度逢徑璉行了探討,并對(duì)焊接接*進(jìn)行了各項(xiàng)性能試驗(yàn).取得良好的結(jié)果誼工藝應(yīng)用千華能福州電廠二期工程35u機(jī)蛆的焊禧.取得西滿成功美疊詞:捍接工藝;皇苧:堡!塑羔;堡三莖垡莖中田分類號(hào):TG457.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B1引言誦產(chǎn)華能福卅l電廠二期工程35Mw機(jī)組分

2、別由英心MBEL公司提供鍋爐,SIEMENS公司提供汽輪發(fā)電機(jī)組.鍋爐過(guò)熱器及主蒸汽管道均采用SA335一P91鋼該鋼種在80年代末開(kāi)始在國(guó)外大型火力發(fā)電廠中廣泛應(yīng)用,近幾年在國(guó)內(nèi)引進(jìn)機(jī)組開(kāi)始應(yīng)用.困對(duì)P91鋼的焊接工藝性能了解不多.為保證T:程質(zhì)量和順利施工,對(duì)1:91鋼進(jìn)行了焊接工藝試驗(yàn).2P91鋼的特點(diǎn)SA335.1:91鋼是一種改良型的9Cr一1Mo鋼.社9Cr.1Mo馬氏體鋼中加入V,Nh等臺(tái)金元素.具有良好的抗高溫氧化和抗蠕變性能,許用應(yīng)力在605時(shí)等同于TP3041I,在550660的許用應(yīng)力明顯高于l0CrMo910,TP304.X20CrMoVl21鋼:與10CrMo91O鋼

3、相比,在同等的溫度,壓力條件下.管子壁厚可減小50%.3焊接工藝試驗(yàn)試驗(yàn)材料由SIEMENS公司提供材質(zhì)牧稿日期:1999-07.204.2焊接工藝試驗(yàn)工件材料lOCrMo910,外徑420mm.壁厚70HllIIl焊絲nG.R40(電力標(biāo)準(zhǔn)),直徑0.8mm焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表2.此外,預(yù)熱溫度120180,層間溫度120160.焊后保溫溫度230280,焊后保溫時(shí)問(wèn)12h結(jié)果,共施焊34層.焊接時(shí)間8h裹2焊接工藝參數(shù)焊縫I脈沖l基值l脈沖J基值焊接速度J連絲速度lAr氣流垃種類f電流l電流l時(shí)間I時(shí)間JJlllll翌:.:I:!.打底焊l180l80l200l200ll00lI35040填充

4、焊J380200j200l200lfl0l3800f50蓋面焊l250l170IIO0lIO0l80l2500l50試驗(yàn)結(jié)果,采用計(jì)算機(jī)精確控制焊接參數(shù),應(yīng)用快-r#47./|SA335一P91.規(guī)格:4273.94mmx2974mm:焊蝗為C9MV.1G.直徑2.4mr盯;焊條為FOXC9MV,直徑2.5.32,4一r2z6,2P91鋼屬李冷馬氏體銅,該鋼的.=227%.je焊接惟較差.焊接主要應(yīng)防止冷裂紋和再熱裂紋再熱裂紋主要產(chǎn)生于有一定沉淀強(qiáng)化的盎=屬材料,由P9I鋼的性能可知,它有良好的韌性和塑性,S.P含量很低.加現(xiàn)冉熱裂紋的敏感性相對(duì)較低.塒焊接有利資料表明,廢鋼在732焊后熱處理

5、不存在再熱裂紋M題P91鋼對(duì)冷裂紋有組織上的敏感性;在焊后的馬氏體轉(zhuǎn)變中,氫以過(guò)飽和狀態(tài)殘留于馬氏體中,促使陔隆(域進(jìn)一步脆化;由于焊后發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變.使接頭處的組織應(yīng)力增大,P91鋼一般用于大直徑,大厚度管.結(jié)構(gòu)剛性大.拘束應(yīng)力太.焊接線能量較大時(shí)會(huì)造成層問(wèn)組織過(guò)熱.出現(xiàn)魏氏體組織,粗大晶粒和網(wǎng)狀品界,這些組織易產(chǎn)生裂紋源.形成裂紋并擴(kuò)展.從而造成沖擊韌度下降岡此,焊接該鋼種防止冷裂紋和提高沖it,-度是主要問(wèn)題.采用氙弧焊打底,手工電弧焊蓋面的方法管子塒接的坡幾形式及尺寸見(jiàn)圖I一該坡口有利于焊槍,焊絲的擺動(dòng).保證熔滴準(zhǔn)確到位及背面成形.避免根部末焊速脈沖電流,更易獲得良好的焊縫成形根部焊道

6、的背面及蓋面焊道的成形可按要求進(jìn)行控制試件探傷榆杏表明.焊縫無(wú)缺陷,完全符合工藝標(biāo)準(zhǔn)5結(jié)論使用法國(guó)AUTOTIG600PC型壘位置自動(dòng)鎢極氬弧焊設(shè)備進(jìn)高溫高壓厚壁管件的對(duì)接焊,操作方便.焊接效率高,焊縫質(zhì)量好.焊縫金屬填充量?jī)H為下焊的36%,施焊時(shí)間縮短三分之二.改善r焊._I二的工作條件,避免r人為因素對(duì)焊縫質(zhì)量的影響該I一芏:對(duì)坡j的設(shè)計(jì)和加工提出更高的要求,t被焊管件的定位裝卡要求也更精確另外,設(shè)備的適用范圍受到一定的限制.2O-工藝與應(yīng)用焊接技術(shù)2000年6月第29卷第3期透.根據(jù)外方提供的資料,確定焊接P91鋼的加熱規(guī)范,圖2.I2I3760770ag圉1管于對(duì)罄坡口形式殛尺寸圍2加

7、熱規(guī)范焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)分別進(jìn)行水平固定焊(VJ和垂直固定焊(H)嚴(yán)格控制焊接線能量,采用小規(guī)范多層多道焊.在焊接過(guò)程中嚴(yán)格控制層間溫度,避免造成層問(wèn)過(guò)熱.焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表1.裹1焊罄工藝參數(shù)層焊接焊絲,焊條扳焊接電流電弧電壓氫氣流量層問(wèn)戎方潔直徑/mm性【正面保護(hù)I厚度/L?nGn/mn】耵c2.4正接951_0】0一】489232手弧焊2.5反接95一I2020248923手弧焊32反接10513O20248一10343一IO手弧焊反接】30】砷20248一1035焊前,坡口必須嚴(yán)格打磨除銹,焊條烘干溫度不得超過(guò)250,保溫2h,隨用隨取.為避免背面氧化,過(guò)熱,焊接過(guò)程中管內(nèi)必須進(jìn)行克氬保護(hù)

8、,流量46L/mln.4試驗(yàn)結(jié)果分析x射線探傷結(jié)果,12塊試件中11塊為I級(jí),I塊為級(jí).斷口試驗(yàn)均未發(fā)現(xiàn)焊接缺陷,試驗(yàn)結(jié)果合格.各項(xiàng)力學(xué)性能均臺(tái)格(1)焊接操作工藝方面焊條為藥皮過(guò)渡型.電阻大,焊接時(shí)電流過(guò)大,容易造成藥皮保護(hù)不好;電流太小,易粘條必須選擇適當(dāng)電流值.所用焊條烘干溫度不得大于280,否則將破壞藥皮性能.由于焊接Pgl鋼時(shí)液態(tài)金屬流動(dòng)性差,焊條脫渣性不好,容易產(chǎn)生夾渣,焊接過(guò)程中應(yīng)認(rèn)真清渣為提高接頭沖擊韌度,必須嚴(yán)格控制線能量.在可能的情況下,盡量采用小直徑焊條,小焊接規(guī)范,一般焊接線能量控制在30kJ/era以下,在實(shí)際操作中只要控制焊層厚度和寬度即可.每一焊層厚度41111/

9、I.寬度15mIn由于P91鋼含鉻量高,焊接時(shí)在接頭和層問(wèn)易產(chǎn)生氧化鉻,造成接頭處未熔臺(tái)現(xiàn)象,故焊接過(guò)群中臆注意清理.收弧時(shí)應(yīng)填滿弧坑,防止產(chǎn)生裂紋:(2)焊接規(guī)范方面預(yù)熱是防冷裂紋的有效措施施焊前必須把坡u兩側(cè)200mm范圍預(yù)熱至300350,焊接時(shí)保證在280以上,但不大于350oC,以利于焊工操作,保證打底焊質(zhì)量,同時(shí)可適當(dāng)降低焊接電流.由于P91鋼的Ms點(diǎn)為370oC,預(yù)熱可延長(zhǎng)Ms點(diǎn)到100oC的冷卻時(shí)聞,有助于降低馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的組織應(yīng)力,有助于氫的逸出.防止產(chǎn)生裂紋試驗(yàn)發(fā)現(xiàn).在同樣的電流下,增加焊層厚度或提高層問(wèn)溫度,焊縫的沖擊韌度均有下降的趨勢(shì);但層間溫度過(guò)低,會(huì)增大冷卻過(guò)程中的

10、組織應(yīng)力,且不利于氫的逸出層間溫度應(yīng)控制在200250oC.焊后的冷卻過(guò)程是奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的過(guò)程.由于P91鋼奧氏體的轉(zhuǎn)變?cè)杏谳^長(zhǎng),焊后必須空冷以使奧氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,保證接頭的強(qiáng)度從實(shí)際情況看,由于P9I鋼結(jié)構(gòu)大,焊后高溫狀態(tài)空冷至Ms點(diǎn)以下往往時(shí)間很長(zhǎng)(大大超過(guò)資料介紹的1h),空冷時(shí)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)大小,環(huán)境溫度,焊后應(yīng)力等情況而定,空冷至100后才能進(jìn)行焊后熱處理.為盡可能降低接頭的殘余應(yīng)力,促使焊縫區(qū)氫選出,應(yīng)選用較高的焊后熱處理溫度.但溫度過(guò)高,會(huì)降低接頭的強(qiáng)度,促使碳化物聚集和長(zhǎng)大;溫度過(guò)低又達(dá)到匹火效果.當(dāng)回火溫度低于732oC時(shí),1x)1鋼的蠕變斷裂塑性會(huì)降低為得到綜合的

11、力學(xué)性能并改善組織,焊后熱處理溫度選用750770oC,恒溫25h.升降溫速度在300以上時(shí)控制在2.5/nlin5工程焊接該】一藝應(yīng)用在華能福州電廠二期工程4號(hào)機(jī)組的鍋爐,汽水管道的P91鋼焊接中,取得滿意的效果,焊縫經(jīng)x射線探傷一次合格率為99%,各項(xiàng)性能均達(dá)到要求6結(jié)論【1在正確的工藝條件下,tx)1鋼完全可以獲得優(yōu)質(zhì)焊接質(zhì)量.取得綜合性能良好的焊接接頭.(2)對(duì)P91鋼制定的工藝參數(shù)和焊接措施是正確的所提出的工藝報(bào)告書用于焊工培訓(xùn)和華能福州電廣lI期【一程4號(hào)機(jī)組的焊接,得到滿意的效果.(3J提高P91鋼的沖擊韌度值必須嚴(yán)格控制線能量和層問(wèn)溫度,即采用多層多道焊,每一焊層厚度4Iim.寬度15111111,層問(wèn)溫度控制在200250.L4)由于P91