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T91/P91 鋼焊接工藝及參數(shù)的優(yōu)化

日期:2008-10-21 00:00:00     瀏覽:428    來(lái)源:廣州特種行業(yè)培訓(xùn)網(wǎng)
作者:趙 立      

 (山西電建二公司,山西朔州036011)

摘要:根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)T91/P91鋼的焊接工藝及參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。
關(guān)鍵詞:對(duì)口方法;焊接工藝;道間溫度;恒溫時(shí)間
中圖分類號(hào):TG457.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

  T91/P91鋼廣泛用于鍋爐過(guò)熱器、主蒸汽及再熱器管道。各電站單位對(duì)其進(jìn)行了焊接工藝評(píng)定試驗(yàn),總的說(shuō)來(lái)大同小異,雖說(shuō)工藝方案己基本運(yùn)用成熟,但其焊接工藝及參數(shù)還有待進(jìn)一步優(yōu)化。

1 T91/P91鋼的焊接性分析

1.1 T91/P91鋼的組織為馬氏體,供貨狀態(tài)一般為正火+回火,屬于高合金鋼,焊接性較差,易出現(xiàn)冷裂紋、焊接接頭脆化、HAZ區(qū)軟化等間題,必須嚴(yán)格按照工藝規(guī)程,方可獲得滿意的焊接接頭。
1.2 應(yīng)該嚴(yán)格控制焊接和熱處理溫度,采用較小的參數(shù)焊接是應(yīng)注意的重點(diǎn)。
1.3 熱處理保溫時(shí)間的適當(dāng)延長(zhǎng),有利于焊接接頭常溫沖擊韌度的提高。

2 鋼材和焊材

  該種鋼材及其焊材部分*牌號(hào)對(duì)照,見(jiàn)表1、表2。

3 焊前準(zhǔn)備

3.1 焊接設(shè)備選用帶衰減的逆變式直流弧焊機(jī)。
3.2 焊絲去除表面的油、垢及銹等污物,露出金屬光澤。
  焊條經(jīng)過(guò) 35O℃烘焙 1.5—2 h,置于 8O—10O℃保溫筒內(nèi),隨用隨取。
3.3 坡口制備關(guān)鍵注意兩點(diǎn)
  *,鈍邊厚度不超過(guò)2mm,以防鐵水流動(dòng)性差而造成根部未熔合。
  第二,坡口及其內(nèi)外兩側(cè) 15—2O mm 范圍內(nèi)打磨至露出金屬光澤。
3.4 對(duì)口
3.4.1 T91/P91鋼在不預(yù)熱條件下焊接裂紋可達(dá)10O%,所以不得在管道上焊接任何臨時(shí)支撐物,不得強(qiáng)行對(duì)口,以1少附加應(yīng)力。
3.4.2 小口徑管道對(duì)口間隙控制在1.5—2.5mm之間,大口徑管道對(duì)口間隙控制在3—4 mm 之間,間隙太大,不易操作,容易產(chǎn)生未熔焊接頭;間隙太小,易產(chǎn)生未焊透的缺陷。
3.4.3 該鋼種材質(zhì)特殊,對(duì)口方法一般有兩種。一種是在坡口內(nèi)側(cè)使用定位塊(Q235材質(zhì))點(diǎn)固焊口,點(diǎn)固前一般用火焰預(yù)熱,該方法預(yù)熱溫度不容易控制,而且管壁溫差較大,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。遠(yuǎn)紅外加熱片從工序上講是在對(duì)好焊口后才進(jìn)行綁扎,也無(wú)法采用電阻加熱,所以這種對(duì)口方法不宜采用。另一種是采用自制專用夾具(見(jiàn)圖1),此夾具制作簡(jiǎn)單,成本低廉,一種規(guī)格的管徑制備其對(duì)應(yīng)的夾具。對(duì)口合適后,通過(guò)螺栓緊固將管壁固定。采用這種方法,能保證點(diǎn)固焊同正式焊的工藝相同,利用夾具固定焊口時(shí),焊前預(yù)熱溫度需比所定參數(shù)提高50℃。

4 焊接工藝

4.1 焊接方法:電廠的建設(shè)中,常采用TIG+SMAW。
4.2 焊前預(yù)熱。
  氬弧焊打底時(shí)預(yù)熱溫度取16o—180℃,溫度過(guò)高不利于焊工操作,易產(chǎn)生夾絲、未焊透缺陷,還會(huì)加重根部氧化。
  電弧焊填充時(shí),道間溫度控制在280-320℃之間,因?yàn)?,從工藝上講,為防止產(chǎn)生熱裂紋和減少區(qū)的粗晶脆化,需選擇小參數(shù),以減少高溫停留時(shí)間,但采用小參數(shù),焊縫冷卻速度快。容易產(chǎn)生淬硬組織而導(dǎo)致冷裂紋、這是個(gè)矛盾。T91/P91鋼的MS點(diǎn)轉(zhuǎn)變溫度大約在380℃左右,預(yù)熱溫度選在28O-320℃,即MS點(diǎn)溫度附近,既能保怔高溫停留時(shí)間短,又能使馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)冷速緩慢,并形成自回火馬氏體,解決了既要采用小參數(shù),又不能讓焊縫冷速太快的矛盾。第二,從手工操作上講,該種鋼的焊條在300℃左右的預(yù)熱溫度下,有*的操作性能,熔滴過(guò)渡及鐵水流動(dòng)性和飛濺都明顯改變。
4.3 TIG打底焊
4.3.1 為防止T91/P91鋼焊縫根部氧化,焊前在管內(nèi)充氬保護(hù)。充氬保護(hù)范圍以坡口軸向中心為基礎(chǔ),每側(cè)各25O-30Omm處貼上兩層可溶紙(可用報(bào)紙代替)。用漿糊粘住,做成密封氣室。利用細(xì)銅管把頭敲扁插人焊縫內(nèi)(有探傷孔的管道可從探傷孔充氬),大管流量為 20—30 L/min,小管流量一般為10—15 L/min。充氬時(shí),當(dāng)感覺(jué)氬氣從焊縫間隙輕微返出時(shí)(也可用打火機(jī)是否熄滅來(lái)判斷),用石棉條將焊口間隙堵住,此時(shí)將氬氣流量減少1/3,流量過(guò)大會(huì)產(chǎn)生內(nèi)凹的缺陷。焊一段石棉條拔開(kāi)一段。
4.3.2 采用兩層 TIG打底,通過(guò)減少熱輸入,可有效地降低根部焊縫氧化程度,保證打底質(zhì)量。
4.3.3 操作上應(yīng)特別注意收弧質(zhì)量,收弧時(shí)先將焊接電流衰減下來(lái),填滿弧坑后移向坡口邊沿收弧,以防產(chǎn)生弧坑裂紋。
4.3.4 TIG 焊工藝參數(shù)見(jiàn)表 3

4.4 SMAW 焊
4.4.1 SMAW焊應(yīng)注意道間溫度的控制,采用小參數(shù)、多層多道焊。其工藝參數(shù)見(jiàn)表4。

4.4.2 注意焊條的擺動(dòng),焊層厚度以等于焊條直徑為宜,焊道寬度以焊條直徑的3倍為宜,嚴(yán)格控制焊接熱輸入,中間填充層宜采用Φ3.2mm的焊條,*兩層使用Φ4.0mm的焊條。因?yàn)楹附訜彷斎藢?duì)焊縫沖擊韌度有很大影響,切忌使用大參數(shù)。每根焊條收弧都用衰減電流,待熔地填滿后再收弧,以防產(chǎn)生弧坑裂紋。
4.4.3 用角磨機(jī)或鋼絲刷徹底清理道間焊渣及飛濺,特別是焊縫接頭處和坡口邊緣處。清理時(shí)不可用榔頭、鏨子過(guò)重敲擊焊縫。

5 焊接及焊后熱處理

5.1 圖2為焊接過(guò)程中溫度曲線示意圖。

  熱處理升溫速度 當(dāng) δ<25 mm時(shí)為 220℃/h;δ≥25mm時(shí)為 150℃/h。降溫速度 當(dāng) δ<25 mm時(shí)為 150℃/h;δ≥25 mm 時(shí)為100℃/h。

5.2 恒溫時(shí)間(見(jiàn)表5)

5.2.1 焊接完畢需在 100—120℃的溫度下桓溫 1h,將殘余奧氏體(A)全部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體(M)后,才能進(jìn)行升溫?zé)崽幚怼?BR>5.2.2 恒溫時(shí)間按壁厚的不同在各范圍內(nèi)取值,壁薄的取下限,壁厚的取上限。
5.2.3 上述恒溫時(shí)問(wèn)比一般資料的參數(shù)稍長(zhǎng),試驗(yàn)證明,恒溫時(shí)間的適當(dāng)延長(zhǎng),有利于沖擊韌度的明顯提高,通過(guò)延長(zhǎng)恒溫時(shí)間可解決T91/P91鋼焊接接頭常溫沖擊韌度低的問(wèn)題。
5.3 回火溫度
熱處理為高溫回火,*回火溫度為 760 ±10℃。

6 結(jié)論

(1)該工藝參數(shù)用于陽(yáng)城電廠主蒸汽管道、過(guò)熱器和過(guò)負(fù)荷導(dǎo)管道的焊接,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全符合要求。
(2)隨著T91/P91鋼的大量使用,制定出符合鋼材性能的*規(guī)范,直接用于生產(chǎn)建設(shè),避免各生產(chǎn)單位重復(fù)性的工藝評(píng)定試驗(yàn),具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

作者簡(jiǎn)介: 趙立(1973——),*學(xué)士,工程師,主要從事電站建設(shè)中焊接方面的技術(shù)工作.

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