p91p92焊后熱處理(王輝)

P91/P92材質

管焊后熱處理工藝王輝適用范圍和人員要求1適用范圍本工藝標準規(guī)定了P91.P92高合金鋼管道預熱、后熱、焊后熱處理的施工工藝。本工藝適合于合金總含量＞10%的高合金鋼管道的熱處理。2熱處理人員資質熱處理人員包括熱處理技術人員和熱處理工，熱處理人員應該經過專門的培訓，取得資格證書。沒有取得資格證書的人員只能從事輔助性的熱處理工作，不能單獨作業(yè)或對焊接熱處理結果進行評價。資格證書必須在有效期內，才能具有相應的上崗資格。機工具熱處理工作使用的機工具包括遠紅外熱處理機、中頻熱處理機、加熱器、熱電偶、測溫儀、電纜、保溫棉、焊炬等。熱處理機上的表計、加熱器、熱電偶、測溫儀需要計量合格后才能使用。中頻熱處理設備應按設備維護要求做好校核工作，保證設備完好。環(huán)境要求熱處理區(qū)域應有防風、防雨、防雪、防寒等措施，若位置較高時，應搭設工作架。機工具及環(huán)境要求

B-Ⅲ類鋼焊接允許的最低環(huán)境溫度為5℃。3.1.2預熱溫度：T/P91、T/P92的氬弧焊預熱溫度為150～200℃，電弧焊預熱溫度為200～250℃，層間溫度為200～250℃，P91最大不超過300℃，溫度升到預熱溫度后保溫至少30分鐘。在焊接前，必須確保最低預熱溫度，預熱溫度使用紅外測溫儀在坡口內測量。施工過程中，層間溫度應不低于規(guī)定的預熱溫度的下限，且不高于250℃，層間溫度在起焊點前50mm處測量。3.1.6T91、T92管道采用火焰或遠紅外加熱，P91、P92采用遠紅外加熱的方式進行。預熱要求火焰加熱時采用紅外測溫儀進行測量。遠紅外加熱時，使用K型鎧裝熱電偶作為溫度控制元件來監(jiān)控測溫。由于在預熱時，熱電偶測定的溫度只是作為升溫的依據，實際預熱溫度測量采用遠紅外測溫儀測量。當溫度升至設定溫度時，用遠紅外測溫儀對坡口根部進行測量，如根部溫度已經達到預熱溫度，則可以開始施焊；如根部未達到預熱溫度，則應進行保溫處理，直至根部溫度達到預熱溫度。垂直管（2G）熱電偶對稱分布于坡口兩側，且不得少于兩個；水平管（5G）則在坡口上、下對稱布置。熱電偶距離坡口邊緣25～35mm。加熱時，加熱器包扎應空出焊縫部位，保溫材料包扎時，也同樣空出焊縫部位，但必須覆蓋整個加熱器。水平管焊縫，保溫材料下部包厚一點，上面薄一點，以便溫度均勻。預熱時的測溫要求熱電偶距坡口邊緣的距離預熱溫度的保持和后熱

當氬弧焊結束后應立即進行升溫，當溫度達到電焊層預熱溫度（200～250℃）后，方可進行電焊層的填充。焊接中斷后溫度的保持T91、T92管道焊接要求在當天完成P91、P92管道原則上要求連續(xù)焊接完成，當焊接中斷后，焊縫溫度必須保持在200～250℃直至下次焊接開始。后熱處理一般不進行。但焊接中斷或焊后不能及時進行熱處理時，必須進行后熱處理。后熱處理溫度為300～350℃，恒溫時間不小于2h，確保擴散氫的充分逸出。后熱處理，應在馬氏體轉變結束后進行。焊后熱處理是為了降低焊接接頭的殘余應力，改善焊縫金屬的組織和性能。一般為高溫回火。高合金鋼焊后熱處理必須采用遠紅外加熱或中頻感應加熱方式進行。對于小口徑薄壁管（δ＜12mm）允許降至室溫及時進行熱處理。大口徑管焊接完成后，必須進行馬氏體轉變，即先冷卻到以下溫度，恒溫2h后再進行焊后熱處理。馬氏體轉變溫度：SA335P91：100~120℃SA335P92：80~100℃。P91/P92鋼馬氏體轉變溫度焊后熱處理工藝參數a）焊后熱處理溫度T/P91、T/P92鋼焊后熱處理加熱溫度為760±10℃，焊接（熱處理）技術人員在熱處理實施之前應收集同一批焊材熔敷金屬的Mn、Ni含量及Ac1相變溫度信息，必要時進行分析測試。根據Mn、Ni含量或Ac1相變溫度在760±10℃范圍內調整熱處理的控溫溫度，如Ni＋Mn＜1.0%可取770℃即上限，如1.0%≤Mn＋Ni＜1.5%控溫溫度為760～765℃，但控溫溫度絕對不能超過775℃這一上限。焊后熱處理溫度的設定熱處理升降溫速度升溫速度：300℃以下≤150℃/h300℃以上≤6250/壁厚℃/h，且不大于150℃/h降溫速度：300℃以上≤6250/壁厚℃/h，且不大于150℃/h300℃以下拆除保溫和加熱器在相對靜止的空氣中冷卻（或在保溫層內冷卻至室溫）

恒溫時間以焊件內外壁溫差≯20℃為準；（2～3）×1h/25mm，且不小于4小時（采用遠紅外加熱，通常選擇上限，采用中頻感應加熱，通常選擇下限）。升降溫速度和恒溫時間熱電偶選擇中頻感應熱處理機選用Ⅱ級K型熱電偶絲測量，直徑為Φ1.0mm，并用陶瓷套管套住，僅露出頭部。遠紅外加熱熱處理機選用K型鎧狀熱電偶。溫度補償線選擇及連接采用補償型補償導線，在使用和儲存中應避免對補償導線產生由于機械、熱、潮濕環(huán)境造成損傷，且補償導線不允許有冷加工和過度的繞卷。補償導線與熱電偶線連接時，必須保證極性正確，且必須采用接線座連接，不得將兩根導線直接擰在一起。熱電偶的選擇和連接熱電偶絲的固定熱電偶絲采用儲能式焊偶儀將其直接壓焊在焊縫（管道）外表面，焊前必須先將熱電偶絲/補償導線與所有溫度監(jiān)控儀表斷開，且焊縫（表面）用砂皮、磨光機等進行打磨，除去油污、氧化層等，形成一小塊平整光滑的表面，并露出金屬光澤。焊接時能量≤125J，正負極兩個結點的距離約為6mm左右。焊完后通過輕拽熱偶絲來檢查結點是否焊接可靠。距離測量結點50mm范圍內的熱電偶絲需用2mm以上的隔熱材料覆蓋以避免熱量從加熱器沿著熱電偶絲向結點傳遞，并固定可靠，避免在安裝加熱器時碰落或移位。熱電偶絲之間除與測量結點外與其它如管壁等導體均需絕緣。鎧狀熱電偶的固定鎧狀熱電偶采用綁扎式，鎧狀熱電偶的熱端與管壁必須緊密貼牢，熱電偶熱端與加熱器之間必須使用隔熱材料做好隔熱措施，確保有效隔熱，避免加熱器的直接熱輻射。熱電偶拆卸熱電偶絲的拆卸熱處理結束后，在拆除熱電偶絲前，應用記號筆在每個結點周圍以圓圈作記號，剪斷熱電偶絲，用銼刀或磨光機輕輕磨去結點，然后進行目視和滲透檢查。鎧狀熱電偶的拆卸鎧狀熱電偶采用綁扎式，則直接剪斷鐵絲即可。垂直管熱電偶布置

水平管熱電偶布置監(jiān)測熱電偶主要是為了反映所關心的區(qū)域內溫度、溫度梯度是否超出預定范圍，同時反映控溫熱電偶是否工作正常通常監(jiān)測熱電偶布置在焊縫中心線、均溫區(qū)的邊緣、加熱帶的邊緣監(jiān)控熱電偶的布置備注：t表示焊縫的外表面距焊縫內表面的距離

K型熱電偶線有正極和負極的區(qū)分（正極線為黃色或黃條色），要確保把線連接到接頭相應的極性上。用一個測溫點同時控制多個焊接接頭加熱時，各焊接接頭加熱器的布置方式應相同，且保溫層寬度和厚度也應盡可能相同用一個測溫點同時控制多個焊接接頭加熱時，這些接頭必須規(guī)格、材質、形狀都需一致。嚴禁將不同規(guī)格、材質、形狀的焊接接頭采用同一個測溫點控制。測溫點的控制溫控設備選擇：選用電腦智能溫控箱或數字儀表智能溫控箱。加熱器采用柔性陶瓷電阻加熱器，保溫材料采用硅酸鋁保溫材料。

加熱器、保溫材料布置SB——均溫區(qū)寬度，焊縫最寬處W＋2t或焊縫最寬處W＋100mm較小值。HB——加熱加熱器寬度，取下面三式的最大值。HB0＝SB+50mmHB1=SB+4（ID×t）0.5HB2＝3〔(OD2-ID2)/2+ID×SB〕/OD其中：t——

管道的名義厚度ID——

管道的內徑OD——管道的外徑GCB——最小保溫寬度，最小保溫寬度：GCB＝HB＋4（ID×t）0.5加熱區(qū)寬度的選擇水平管加熱器覆蓋寬度除滿足加熱寬度要求外，加熱器必須對稱布置在焊縫的兩側；垂直管履帶式加熱器覆蓋寬度除滿足加熱寬度要求外，加熱器中心應適當下移，下方加熱器寬度比上方寬10～30mm。根據溫度梯度的分布及傳導情況，保溫材料包扎時應做到上部到下部，從薄件往厚件，逐漸加厚，且包扎緊密、牢固。小口徑管道采用整圈加熱的方法，加熱寬度從焊縫中心算起，每側不小于管子壁厚的3倍，且不小于60mm。同時應采取措施降低周向和徑向的溫差。焊接熱處理的保溫寬度從焊縫坡口邊緣算起，每側不得少于管子壁厚的5倍，且每側應比加熱器的安裝寬度增加不少于100mm。加熱區(qū)寬度的選擇中頻加熱方式加熱設備采用Miller產Preheat35型中頻感應加熱控制箱，加熱方式見下圖。中頻感應加熱方式將工件纏繞感應加熱電纜，通過在電纜線圈內的交變電流產生交變磁場，使工件中產生感應電流，靠感應電流加熱工件。TC1應固定在焊縫正中央，其備用線應與其盡量靠近，以使兩根線測量的溫差盡可能小。TC6應固定在柔性陶瓷電阻加熱器的中央區(qū)，柔性陶瓷電阻加熱器安裝時先對稱折好再纏繞，左右柔性陶瓷電阻加熱器以焊縫為對稱線對稱安裝。熱電偶線及柔性陶瓷電阻加熱器安裝好后套上保溫毯捆扎好，最后把感應加熱電纜纏好在保溫毯表面，注意感應加熱電纜也應以焊縫為對稱線兩邊對稱纏繞。感應加熱器的包扎

TC1位置固定加熱器安置方式a）接管座焊縫對接管、吊耳等與管道的焊接接頭熱處理，應盡可能采取整圈環(huán)形加熱的方式，其中的帶下標“b”的參數即為接管的參數，計算時同樣按推薦的公式，但壁厚、直徑等參數取接管的。如果接管的尺寸較小，應將整個接管包括在均熱區(qū)內。對接管座的熱處理，加熱器很難完全貼合在管壁的表面，導致該部分加熱強度降低，需要在這些區(qū)域增加監(jiān)測熱電偶，而控溫熱電偶安裝在預期溫度比較高的區(qū)域。或者在接管、主管道上布置各自獨立的加熱器和控溫熱電偶。接管座焊縫的熱處理

整圈環(huán)形加熱三通加熱器3必須使用履帶式加熱器，其余不要求，保溫材料覆蓋焊縫及其熱影響區(qū)區(qū)域。安置加熱器的操作規(guī)定a)任何情況下，加熱器不能重疊、交叉，且金屬材料不得與加熱絲相碰。b)加熱器與管壁應緊密接觸，且不得有扭結或不平整情況。c)加熱器的絕緣材料應完好無損。保溫材料的包扎保溫材料厚度≥50mm，根據溫度梯度的分布及傳導情況，基本上為上部到下部，從薄件往厚件，逐漸加厚，且包扎緊密、牢固。例如直立三通，直立管上保溫材料短而薄，水平管上從上到下逐漸加長加厚。（厚、薄為相對比較而言）加熱器功率和數量的確定：根據加熱面積計算加熱器功率加熱面積＝3.14×管子外徑×加熱寬度加熱器功率＝3.14×管子外徑×加熱寬度×加熱器單位面積功率加熱器數量＝加熱器功率÷每塊加熱器的功率其中：1）15kw履帶加熱器加熱面積約為0.29m2；10kw履帶加熱器加熱面積約為0.22m2；2)小口徑哈夫加熱器功率按照10kw/套計算。包扎和功率計算1.熱處理后硬度檢查或金相微觀不合格時，應分析其原因，如硬度偏低、δ－鐵素體含量超標或回火過度，原則上必須割口重新焊接；如硬度偏高且能斷定系回火不足，可重新進行一次熱處理。2.對焊口重新熱處理，熱處理工藝與正式施工焊時相同，但可從室溫直接升溫至恒溫溫度，不需進行馬氏體轉變的恒溫。熱處理結束后，重新進行檢驗直至符合要求。3.不管出現何種情況，不得在現場對管道的局部進行正火處理。熱處理的返工1.每一次焊后熱處理都必須有溫度—時間記錄。2.熱處理在300℃以上，均應有自動記錄。每一次焊后熱處理都必須有溫度及時間記錄。溫度—時間記錄，應采用圖表形式，應標明走紙速度，焊口編號，熱處理日期和熱處理人員簽字。3.火焰加熱時，應保留原始手工記錄。。熱處理技術文件要求1.

硬度焊接接頭在焊后熱處理后要求進行100％硬度檢驗，硬度值在HB180～HB250質檢為合格；硬度＜HB180或＞HB250,即為不合格。硬度檢查結果超過規(guī)定范圍時，應查找原因，采取措施。如果重新熱處理，則應在熱處理后重新檢驗硬度。2.微觀組織結構P/F92鋼正常的組織應該是完全的回火馬氏體，除了熱影響區(qū)外，母材和焊縫金屬的馬氏體板條特征明顯（P/F92在彎管、鍛造、焊接之后的熱處理中如溫度和升降溫速率控制不當容易出現δ鐵素體、未回火馬氏體、過度回火的回火索氏體等異常組織，這些組織的存在將導致P/F92部件的使用壽命大幅度下降）。熱處理質量要求1在大口徑管道熱處理時，必須堵住管子端部以防止通風。2確保管內無水。3確保焊口在熱處理過程中不受外應力影響。4確保在加熱過程中焊件的膨脹及應力減少不產生問題。5在保溫過程中，任意兩點熱電偶溫差不得超過20℃。6在熱處理下的保溫時間具備積累性。如果在保溫一段時間里，因故障而中斷了加熱，當恢復時，原來的保溫時間仍然有效。7熱處理場所不得存放易燃、易爆物品，并應在明顯、方便的地方設置足夠數量的滅火器材。

熱處理注意事項8管道熱處理場所應設圍欄并掛警告牌，熱處理施工時，現場用紅白警戒繩拉設，拉設整齊、規(guī)范，且不影響通道暢通。。9采用中頻電源進行熱處理時，必須執(zhí)行經過批準的操作程序和指揮聯(lián)絡辦法，嚴禁擅自操作。

10從中頻電源設備到熱處理作業(yè)地點的專用電纜必須按規(guī)定布設，并有特殊標志。11拆裝感應線圈必須在切斷電源后進行，并應有防止線圈誤帶電的措施。12熱處理操作人員在作業(yè)時，必須正確使用防觸電的勞動保護用品。13進行熱處理作業(yè)時，操作人員不得擅自離開。作業(yè)結束后應詳細檢查，確認無起火危險后方可離開。14各類電源線或補償線拉設整齊規(guī)范，合理美觀。影響P91/P92鋼焊接接頭質量的主要因素及影響結果主要影響因素主要內容主要引發(fā)產生的缺席或結果母材重要化學成分碳（C）、釩（V）、鈮（Nb）、錳（Mn）、硅（Si）、氮（N）、硫（S）磷（P）、鎢（W）、鉬（Mo）元素的含量控制對焊接接頭有重要影響1、易引起冷裂紋缺陷；2．S、P等雜質元素及一些合金元素如Ni等易引起熱裂紋缺陷、回火脆性以及蠕變脆化傾向增加；3．一些沉淀強化元素，如Nb、Al、N等可產生一定的再熱裂紋問題4．過量的鎢含量，使沖擊韌性和蠕變斷裂強度大大降低δ體增加焊接材料焊接材料的合理選用及焊接材料中化學成分的有效控制1、成分影響與母材化學成分影響效果相同，尤其是不同焊材中鎳的成分不同，對AC1點影響較大；2、冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋3、沖擊性低4、常溫、時效后和高溫力學性能達不到要求影響P91/P92鋼焊接接頭質量的主要因素及影響結果焊接方法不同焊接方法對接頭的沖擊韌性值及抗裂性有明顯的差別1、沖擊韌性值偏低2、各類裂紋的敏感性增加坡口形狀