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论文焊接 工艺研究论文(定稿) T91P91焊接工艺研究夏兴龙（兖矿集团济三电力有限公司，山东济宁272169）摘要大型电站锅炉过热器、再热器及主蒸汽管道广泛采用T91P91耐热钢，经过多年对其进行焊接工艺评定测试，国内其焊接工艺己基本成熟，焊接工艺及参数通过优化和总结，施工、检修质量得以进一步提高。 本文对T91P91钢焊接工艺进行浅析，积累了一定经验。 关键词T91P91钢焊接工艺研究1T91P91钢的焊接性能T91P91钢属于新型铁索体型耐热高合金钢，该钢焊接性的主要问题是冷裂纹敏感性较强，以及一定的热裂纹倾向，同时也不可忽视接头性能的弱化(焊缝区韧性恶化和热影响区的软化)，易出现冷裂纹、焊接接头脆化、HAZ区软化等间题，合理的焊接工艺是控制和改善该钢焊接性的重要技术手段。 必须严格按照工艺规程，方可获得满意的焊接接头。 应该严格控制焊接和热处理温度，应注意的重点是采用较小的参数焊接。 热处理保温时间的适当延长，有利于焊接接头常温冲击韧度的提高。 2T91P91钢的焊接要点早期的焊接工艺主要采用两种方法一是全氩弧焊(TIG打底TIG填充)；二是氲弧焊(TIG)打底焊条电弧焊填充。 其焊接工艺要点如下2.1采用正确的坡口外形和尺寸。 2.2选用合理的焊接材料(TIG焊丝和填充电焊条)。 2.3选用正确的焊接规范(包括焊丝及电焊条牌号和直径、钨极直径、焊接电流、氩气流量、电源极性、焊缝层数及道数等)。 2.4选用正确的工件预热温度、焊缝层间温度。 2.5选用合理的焊后热处理规范(包括升降温速度、回火温度及保温时间等)。 2.6坚持正确的接头装配定位焊和熟练、高超的手工操作技能等。 3施焊前准备工作3.1焊丝去除表面的油、垢及锈等污物，露出金属光泽。 焊条经过35O烘焙1.5-2h，置于8O-10O保温筒内，随用随取。 3.2坡口制备关键注意两点钝边厚度不超过2mm，以防铁水流动性差而造成根部未熔合；坡口及其内外两侧15-2O mm范围内打磨至露出金属光泽。 3.3焊接设备选用带衰减的逆变式直流弧焊机。 3.4对口3.4.1T91P91钢在不预热条件下焊接裂纹可达10O，所以不得在管道上焊接任何临时支撑物，不得强行对口，以减少附加应力。 3.4.2小口径管道对口间隙控制在1.5-2.5mm之间，大口径管道对口间隙控制在3-4mm之间；间隙太大，不易操作，容易产生未熔焊接头，间隙太小，易产生未焊透的缺陷。 3.4.3对口方法采用自制专用夹具（见图1），此夹具制作简单，成本低廉，一种规格的管径制备其对应的夹具。 对口合适后，通过螺栓紧固将管壁固定。 采用这种方法，能保证点固焊同正式焊的工艺相同，利用夹具固定焊口时，焊前预热温度需比所定参数提高50。 4焊接方法浅析4.1焊接方法常采用TIGSMAW。 4.2焊前预热4.2.1氩弧焊打底时预热温度取160-180，温度过高不利于焊工操作，易产生夹丝、未焊透缺陷，还会加重根部氧化。 4.2.2电弧焊填充时，道间温度控制在280-320之间，T91P91钢的MS点转变温度大约在380左右，预热温度选在28O-320，即MS点温度附近，既能保怔高温停留时间短，又能使马氏体转变时冷速缓慢，并形成自回火马氏体，解决了既要采用小参数，又不能让焊缝冷速太快的矛盾。 该种钢的焊条在300左右的预热温度下，有最佳的操作性能，熔滴过渡及铁水流动性和飞溅都明显改变。 4.3TIG打底焊4.3.1为防止T91P91钢焊缝根部氧化，焊前在管内充氩保护。 充氩保护范围以坡口轴向中心为基础，每侧各25O-30Omm处贴上两层可溶纸（可用报纸代替）。 用浆糊粘住，做成密封气室。 利用细铜管把头敲扁插人焊缝内（有探伤孔的管道可从探伤孔充氩），大管流量为20-30Lmin，小管流量一般为10-15Lmin。 充氩时，当感觉氩气从焊缝间隙轻微返出时（也可用打火机是否熄灭来判断），用石棉条将焊口间隙堵住，此时将氩气流量减少13，流量过大会产生内凹的缺陷。 焊一段石棉条拔开一段。 4.3.2采用两层TIG打底，通过减少热输入，可有效地降低根部焊缝氧化程度，保证打底质量。 4.3.3操作上应特别注意收弧质量，收弧时先将焊接电流衰减下来，填满弧坑后移向坡口边沿收弧，以防产生弧坑裂纹。 4.3.4TIG焊工艺参数见表3表3T91P91钢TIG焊接工艺参数钨极直径/mm焊丝直径/mm焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/mm.min正面保护/L.min WCe-22502.495-1159-1160-8010-124.4SMAW焊4.4.1SMAW焊应注意道间温度的控制，采用小参数、多层多道焊，其工艺参数见表4。 表4T91P91钢SMAW焊接工艺参数焊条直径/mm2.53.24.0焊接电流/A80-90110-130140-160电弧电压/V20-2220-2420-254.4.2焊层厚度以等于焊条直径为宜，焊道宽度以焊条直径的3倍为宜，严格控制焊接热输入，中间填充层宜采用3.2mm的焊条，最后两层使用4.0mm的焊条。 焊接热输人对焊缝冲击韧度有很大影响，切忌使用大参数。 每根焊条收弧都用衰减电流，待熔地填满后再收弧，以防产生弧坑裂纹。 4.4.3用角磨机或钢丝刷彻底清理道间焊渣及飞溅，特别是焊缝接头处和坡口边缘处；清理时不可用榔头、錾子过重敲击焊缝。 5焊接及焊后热处理5.1图2为焊接过程中温度曲线示意图热处理升温速度当25mm时为220h；25mm时为150/h。 降温速度当25mm时为150h；25mm时为100h。 5.2恒温时间（见表5）表5恒温时间壁厚/mm12.512.5252537.537.550恒温时间/h11.5-22-33-3.55.2.1焊接完毕需在100-120的温度下恒温1h，将残余奥氏体（A）全部转变为马氏体（M）后，才能进行升温热处理。 5.2.2恒温时间按壁厚的不同在各范围内取值，壁薄的取下限，壁厚的取上限。 5.2.3上述恒温时间比一般参数延长，试验证明，恒温时间的适当延长，有利于冲击韧度的明显提高，通过延长恒温时间可解决T91P91钢焊接接头常温冲击韧度低的问题。 5.3回火温度热处理为高温回火，最佳回火温度为76010。 6结论T91P91钢焊接性的主要问题是冷裂纹敏感性较强，以及一定的热裂纹倾向，焊接方法和焊接材料确定以后，获得优质接头的关键措施是焊前预热、控制层温，以及“及时有效”的焊后热处理等，合理的焊接工艺是控制和改善该钢焊接性的重要技术手段。 该焊接工艺主要应用于电厂主蒸汽管道、过热器和再热器受热面的焊接，各项技术指标完全符合要求。 随着T91P91钢的大量使用，制定出符合钢材性能的最优焊接工艺