現(xiàn)場焊接熱處理專業(yè)知識應用與練習

1、現(xiàn)場焊接熱處理專業(yè)知識應用與練習一、案例分析目的：通過案例使學員了解特殊鋼材的熱處理工藝。背景：XX電廠在焊接熱處理工作，當對主蒸汽P92大管進行焊接熱處理時，熱處理技術人員編制的關鍵作業(yè)指導書有關工 藝的內(nèi)容如下：1. 預熱溫度打底100-200 C,電焊200-250 C,控制層間溫 度小于等于250 C。溫度升到預熱溫度后至少保溫 30分鐘方 可開始焊接。2. 焊縫焊完后，冷卻到 80C根據(jù)壁厚不同保溫 23小時， 然后升溫進行焊后熱處理。3. P92熱處理溫度為：750 C770 C，根據(jù)壁厚不同保溫 4 小時及以上。4. 加熱寬度：6X壁厚+120mm討論問題:1. 工藝是否制定全面

2、、準確?2. 按此方案指導工作時可能會造成什么影響?案例講評要點：1. 工藝不夠全面，應補充和修改的內(nèi)容：加熱寬度修改為B 166 4.5 Rt，測溫熱電偶型號和固定方法、測溫點布置位置和數(shù)量9 升降溫速度、保溫寬度和厚度、不能及時熱處理采用的補救方法、 熱處理方法、工藝卡（焊接熱處理工藝曲線、焊接熱處理過 程應注意什么工作）、質(zhì)量標準等等。2. 按照上述工藝措施施工容易造成以下問題：根部、層間熱處理溫度不夠，根部、層間不能充分轉(zhuǎn)變 為板條特征明顯的馬氏體組織，根部、層間及表面硬度偏高，板條特征不明顯馬氏體組織是由加熱寬度和保溫寬度厚度 不夠和熱處理均溫區(qū)恒溫時間不足造成。不能及時熱處理又 不

3、采取措施時易造成表面裂紋。預防措施：2.1根部層間熱處理溫度不夠易造成板條特征不明顯的馬氏 體組織。（增加加熱和保溫寬度）2.2未分區(qū)易造成周向硬度偏差大。（分區(qū)控溫）2.3恒溫時間不足容易造成消除應力不徹底和硬度偏高，造 成開裂（按12.5mm/1小時不少于4小時）總結要點：對P92大管編寫焊接工藝時應注意以下幾點：1. 選用的熱電偶型號和固定方法必須描述清楚2. 不能及時熱處理時，要在低溫轉(zhuǎn)變后進行后熱處理。3. 熱處理加熱寬度按166+4.5 （內(nèi)徑X壁厚）1/2計算。4. 熱處理保溫寬度按壁厚 +9 （內(nèi)徑X壁厚）1/2計算，厚度為50mm5. 熱處理升溫速率：300 C以下150-2

4、00 C /小時300C以上升溫速率 80-120 C /小時6. 降溫速率：300C以上100-150 C /小時7. 控制區(qū)按下表布置水平管道PWHT布置的控溫加熱區(qū)數(shù)量和熱電偶布置管道尺寸（$） mm推薦控溫1區(qū)數(shù)量（個）熱電偶位置273以下112: 00273-406212: 00 和 6: 00426-54031: 00、6: 00 和 11: 00550-70043: 00、6: 00 和 9: 00、12:00700以上控溫區(qū)數(shù)量和熱電偶由加熱器周向?qū)挾却_疋8.恒溫時間按12.5mm/1小時不少于4小時計算9. 預熱預熱溫度打底 100-200 C,電焊200-250 C和層間溫

5、 度小于等于250 Co10. 卻到80C -100 C根據(jù)壁厚不同保溫 23小時的低溫轉(zhuǎn)變 冷。11. 如不能及時熱處理，應在冷卻到 80 C -100 C根據(jù)壁厚不 同保溫23小時的低溫轉(zhuǎn)變冷后， 做350 C根據(jù)壁厚不同保 溫23小時的后熱處理。二、練習設計?練習目的：能夠引用焊接工藝評定內(nèi)容，并結合焊接規(guī)程規(guī)范內(nèi)容，編寫P92鋼焊接預熱、熱處理工藝要點。?練習背景：*發(fā)電廠新建4X 1000MW超超臨界機組工程，主蒸汽管 道設計為2-2型：從爐頂末級過熱器集箱左右兩側出口分別 引出接到 A335P92/ $ 559 X 102的管道上，在爐前標高 76米 處通過大小頭過渡接到 A335

6、P92/ Di349 X 72的管道上，進 入汽機房。其設計壓力為 27.46MPa,溫度為610 C。P92是在91材料的基礎上經(jīng)過改良而發(fā)展起來的，與P91相比，P92鋼加入了鎢，減少鉬的含量以調(diào)整鐵素體一奧氏 體元素之間的平衡，并且加入了微量的合金元素硼。P91與P92的成份對比見表1o表1P91 與P92材料成份對比成份 鋼材CMnSiSPCrMoNiNbVWBN下0.00.300.28.00.850.10.03限8008P91上0.10.600.50.00.09.51.050.40.20.07限2012005下0.00.038.50.300.00.11.50.0010.03限7045

7、P92上0.10.600.50.00.09.50.600.40.00.22.00.0060.07限3010200095現(xiàn)場使用的P92鋼是經(jīng)過正火及回火處理，其顯微組織為回火馬氏體組織（主要是Fe/Cr/Mo的碳化物及V/Nb的氮化物），是國內(nèi)火力發(fā)電廠近幾年剛開始應用的一種新鋼種， 其許用應力見表 2。由于 W的固溶強化和 Nb V的碳氮化物 的彌散強化作用，與 P91相比，高溫持久強度在600C下要高30%35%。在高溫下（600C及以上）可以有效地減低 結構的設計壁厚，降低結構的整體重量。表2P91 與P92許用應力值（MPa566 C593 C600 C621C649 CP918971

8、664030P921039491.57048P91與P92比值1.161.321.391.461.6?練習任務：請按照背景內(nèi)容，制定一套P92鋼材完整的焊接預熱、熱處理工藝措施（完成如下10個要點）。1、規(guī)格材質(zhì)2、熱處理方法3、熱處理設備4、焊前預熱準備5、焊接預熱和層間溫度控制6、焊接熱處理升溫前應進行下列檢查7、焊后熱處理&焊接熱處理后自檢的要求9、硬度檢查要求10、其他規(guī)定（工藝、安全注意事項）?評價標準或參考答案技術要點1. 規(guī)格材質(zhì)主干路管道規(guī)格材質(zhì)為：$559 X 102/A335P92、Di349 X 72/A335P922. 熱處理方法柔性陶瓷電阻加熱。3. 熱處理設

9、備電阻加熱設備4. 焊前預熱準備4.1檢查對口及安全設施合格后，接受委托。4.2預熱加熱器為每側不小于310mm（ 220mm，且分上下 2區(qū)。4.3 保溫材料為每側不小于 410mm（ 320mm，厚度為50mm4.3熱電偶選用鎧裝 K型（或熱電偶絲），數(shù)量為4根（2主 控點，2備用點）。4.4電源線為2路。4.5進行安全交底簽字。4.6制定熱處理工藝卡。4.7預熱焊口熱電偶固定、加熱器幫扎、保溫、接線。4.8設備調(diào)試5. 焊接預熱和層間溫度控制5.1按80C /h的速度升溫到100-200 C之間的一個溫度，保 溫一定時間（30分鐘），然后用輻射溫度計檢測坡口溫度超 過100 C后（測溫點

10、沿管道均勻分布），通知焊工進行打底施 焊。5.2打底完成后，調(diào)整熱處理設備預熱溫度到200-250之間的一個溫度，保溫一定時間（30分鐘），然后用輻射溫度計 檢測坡口溫度超過 200C后（測溫點且沿管道均勻分布），通知焊工進行電焊施焊。5.3焊接過程中，控制層間溫度小于等于250C（測溫點沿管道均勻分布）。6. 焊接熱處理升溫前應進行下列檢查加熱和測溫設備、器具應符合工藝要求；加熱裝置的布置、溫度控制分區(qū)及加熱范圍、保溫層厚度、溫度測點的安裝方 法、位置和數(shù)量符合工藝要求及現(xiàn)場安全要求，符合標準或 規(guī)范要求。7. 焊后熱處理7.1當焊接完畢，焊接接頭冷卻到80-100 C時，恒溫120分鐘后，

11、按150-200 C /h升降溫速度進行焊后熱處理。7.2當焊接接頭不能及時熱處理時，應于焊后在低溫轉(zhuǎn)變（80-100 C恒溫120分鐘）結束后進行后熱處理，加熱溫度為350C、恒溫2小時的后熱處理。7.3焊接接頭的熱處理應采用高溫回火，熱處理溫度750-770 Co7.4為保證焊后熱處理質(zhì)量，熱處理加熱裝置控制區(qū)分為4個（3: 00、6: 00 和 9: 00、12: 00）和 3 個（1: 00、6:00和11: 00）;熱處理加熱寬度按166+4（Rt） 1/2、保溫寬度按t+9（Rt） 1/2計算，厚度按保溫層外溫度小于80 C考慮。7.5焊接熱處理升、降溫速度按300 C以前150

12、C /h , 300 C以后80C/h，降溫按100C/h °降溫至300C時，可不控制，在保溫層內(nèi)冷卻至室溫。7.6恒溫時間9小時和6小時（恒溫時間按12.5mm/h計算）8. 焊接熱處理后自檢的要求工藝參數(shù)在控制范圍以內(nèi)，并有自動記錄曲線；熱電偶 無損壞、無位移；焊接熱處理記錄曲線與工藝卡吻合；焊件 表面無裂紋、無異常。9. 硬度檢查要求硬度檢查結果應符合不大于HB250的要求。當對焊接接頭進行硬度檢查時，應對焊縫和母材進行硬度試驗，試驗部 位不少于四處，每一部位測量五次求其平均值作為有效數(shù) 據(jù)。各試驗部位應周向均勻分布。硬度檢查結果超出規(guī)定范 圍時，應查找原因，采取措施。必要時重新熱處理，如果重 新熱處理則應在熱處理后再進行硬度試驗。為控制熱處理質(zhì) 量，熱處理后對上述材質(zhì)管道進行100%的硬度抽查。10. 其他規(guī)定10.1熱電偶采用鐵絲固定或采用熱電偶絲焊接。10.2加熱區(qū)的加熱器和熱處理線一定要與加載鋼絲繩、木楔分開保持一定距離，確保鋼絲繩等加載物不受熱、不燃燒。加熱區(qū)、二次線應遠離油、氫管路及動力、控制電纜。無法 避免應有有效的絕熱、絕緣措施。10.3作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境條件， 作業(yè)場所應放置足夠數(shù)量的滅火 器材并設置高溫、有電警示標牌；作業(yè)場所附