耐热钢A335-P22材质在施工现场的焊接

1、精品耐热钢A335-P22材质在施工现场的焊接摘要A335-P22(化学成分为2.25Cr-lMo)是ASME规范的表示方法, 在国内表示为12Cr2Mo,属于髙温铁素体合金耐热钢。特点是工艺性能良 好，对热处理的加热温度不太敏感，焊接性能也较好，具有良好的塑性， 具有抗高温、难腐蚀。最大的缺点在焊接工艺中具有淬硬性和再热裂纹倾 向。目前，广泛应用于电力、石化行业的超高压蒸汽管道生产工艺中。以 天津石化10()万吨/年乙烯装置超高压管道为例，对A335-P22材质的合金耐 热钢焊接工艺迸行分析，以指导现场焊接施工。关键词耐热钢管道焊接性能焊接工艺1工程概况天津石化1()0万吨/年乙烯工程10(

2、)万吨/年乙烯装置，为全国首真大乙烯工程，具 有工程量大、施工工期短、施工难度大、技术，质量要求严格等特点。其超高压蒸汽管 道采用A335-P22无缝钢管，设计温度538C,操作温度520C ,设计压力1 2.8MPa,操 作压力llMPao超高压蒸汽管道主管线贯穿街区主管廊，分散于热区、压缩区、急冷区、 冷区，裂解炉区，共计管道延长米3.2公里，共计焊口 3300多道。管道规格：621.3*4.78 610*73.025。焊接工作主要为A335-P22同材质焊接。耐热钢焊接作业时间、热处理周 期长。髙压管道坡口加工、焊接和安装是整个乙烯装置的重点和难点。2焊接准备工作2.1材料检验A335-

3、P22无缝钢管在注明标示外，外观与普通的碳钢无缝钢管是一样的，所以在材 料的验收、入库、保管、发放精品,必须严格执行国家的、行业的相关标准、规范尺公司的相关规定，认真核对材料的质量证明文件。材料验收、核对材料证明文件需参照表1和表2数值。必须做到材料 实物与材料证明相符合，并做上合格标记。根据SH35O1的要求，对合金钢管道组成件 主体的关键合金部分应采用光谱分析等进行复査。表1A335-P22无缝钢管的化学成分化学成分（）钢种啊号CMnSiSPCr耐热钢A335-P220.05-0.150.30.60.541520351792.2焊接材料焊接材料的选择应根据所焊管材的化学成分、力学性能及使用

4、和施焊条件进行综合誇虑的，所以焊接材料的合理选用必须慎重。应符合以下规定：选用的焊材与所焊接的管材化学成分相当；熔敷金属的抗拉强度不得低于管材标准抗拉强度的下限，依据石油化工箔钳耐热钢焊接规程（SH/T352O）,A335 P22焊接工艺评定焊材见表3:表3焊接材料的选用焊丝焊条焊接母材型号型号牌号A335P22+A335P22ER9OSB3H08Cr2MoAE6O15-B3R407由于箔钳耐热钢有较高的C、Mo,其金相组织为贝氏体+铁素体组织，在焊接过程中淬硬性大,精品易产生冷裂纹、热裂纹、再热裂纹等焊接缺陷。所以对焊接材料的选用和管理显得 更为重要，焊接材料匹配，焊接过程控制严格是保证焊接

5、工程质量，获得优质焊接接 头的关键因素。2.3焊接技术方案编制和焊接人员认定依据焊接工艺评定，结合现场实际情况，编制焊接施工技术方案并经公司总工程师 批准，报至施工监理单位及建设单位审批。由于合金耐热钢施工焊接具有特殊性，要求参加钳铝耐热钢焊接的焊工必须按锅 炉压力容器压力管道焊工誇试与管理规则规定进行考试。并取得建设单位项目质量站 组织的考试，考试合格后的焊工方能承担相应项目的焊接施工。3焊接过程3.1焊接材料的保管、发放焊接材料的保管必须严格依据施工规范、标准，按照施工技术方案的要求，执行焊 材的保管、发放制度。应注意：A335-P22焊接前要预热处理和焊后进行热处理的时间不 短，领用焊条

6、要拿握时间，不可将领用的焊条搁置时间太长。烘焙好的焊条领岀超过4 小时未用或未用完应按规定的要求重新烘焙，重复烘焙的次数不得超过两次。3.2坡口加工及组对坡口的加工形式&尺寸严格依据施工规范，按照施工技术方案的要求进行施工。要 遵循保证焊接质量、填充金属少、熔合比小、便于操作等原则进行。由于A335-P22耐热钢有较强的淬硬倾向，故坡口的加工宜采用机械加工方法。若 因管径较小或者壁厚较薄，则可采用火焰切割加工，应清除熔渣、氧化铁等，必须将坡 精品口表面及边缘2()mm内的淬硬层打磨干净。还要按照JB4730迸行磁粉检测或渗透检测。精品管道坡口加工按照壁厚分为两种形式，即当管道壁厚30mm时，采

7、用VY型坡口（见图3）。均釆用机械加工坡口（见图1）。图1坡口加工时在管内壁车削掉厚0.1mm.长度7（）mm的金属，以利于坡口组对，需要 内部切削端面使用砂轮机打磨处理，形成平滑过渡，避免应力集中。图2图3精品b=23mmb=23mm, p=l 2mnoc=4550图4角焊缝坡口形式管道组对不得强力组对，以免产生、增加焊接应力及焊接裂纹。在耐热钢组对采用 工卡具时，工卡具的材质应与管材相同或相近，组对工卡具不得用锤击或扭掰的方法去 除，应采用火焰切割或砂轮机割除，割除后应进行修磨，做渗透检测。3.3焊前预热由于A335-P22耐热钢有较大淬硬倾向和裂纹倾向，为了减小焊接应力，降低焊接 接头的

8、温度梯度，防止出现焊缝裂纹等焊接缺陷，必须进行焊前预热。在施工现场，预热一般采用电加热方式，预热温度控制在20（）30（）C,特殊情况也 可采用火焰加热，女口：管径较小（管径ON80）或壁厚较薄（810mm）管道、定位焊。 但要注意的是火焰加热要缓慢均匀，防止局部过热现象。预热范围以焊接接头中心线为 基准，两侧不小于100mm,加热区以外的100mm区域应保温（见图5）。3.4层间温度控制施焊过程中随时对层间温度进行检测，严格控制层间温度不低于要求的预热温度， 达不到要求时应重新进行预热后方可继续施焊。对于采用电加热法进行预热的焊缝，施 图5精品焊过程中按图5所示的加热设施不拆除，迸行保温，而

9、保温的目的：一是使焊件整个截 面热透，即里外温度均匀；二是保证组织转变完全精品O层间温度不符合要求时可通电加热，或者采用氧乙烘焰加热并作好层间温度记 录。3.5焊接工艺A335-P22耐热钢的焊接，采用多层多道的焊接方法，打底采用鸭极氮弧焊，焊条电 弧焊盖面的焊接工艺。在焊件达到预热温度后，要保持15分钟再开始打底焊接，以保 证在厚度方向上温度均匀，并一次连续焊完。为保证焊接层间温度防止焊接裂纹的产生, 打底焊接完后，立即进行下一层的焊接，并连续焊完。每层焊接接头处应错开。焊接过 程中如因特殊情况中断，应进行后热处理（温度200350C ,时间1530min）,保温 缓冷。再次焊接前应进行检査

10、，确认无裂纹等焊接缺陷后按原工艺要求继续施焊。在天 津石化10（）万吨/年乙烯装置超高压蒸汽管道壁厚较大，管道规格自大到小为： 61（）*73.025mm、65（曲61.913 mm、6457*55.563mm、6406*49.213mm、6355*44.45mm、 273*34.925mm、6219=*28.575mm、616胪21.95mm、6114*17.12mm、89*15.24mm、6 60*11.07mms 633*6.35mm。焊接工艺流程誇虑到射线检测的难度及减轻焊接返修的难 度而按照壁厚的不同将焊接流程分为两个部分，即：壁厚40mm焊缝的施焊（见流程 1）,壁厚4（）mnv焊

11、缝的施焊（见流程2）：硬度检测流程1精品流程2管道壁厚不同，焊接工艺参数也有所不同。按照实际管径、壁厚情况，将焊接工艺参数进行归类，具体情况见表4:表4焊接工艺参数管道规格焊接方法焊接材料焊材规格(mm)焊接电流(A)焊接电压(V)焊接速度(cm/min)管径W2旦董厚V6nifliGTKH08Cr2MoA2.590-12012 1558管径旦SKC22ZOGTAW+H08Cr2MoAR4072.503.290 12090-13012 1524 28586 1（）22 mm厚夂74 mmGTAW+H08Cr2MoAR4072.503.2/04.090 12090 130/12017012 15

12、24 28586 1（）在焊接过程中，将管道两头有效封堵，严防穿堂风”。如果通风，会造成气流紊 乱，影响氮气保护效果，将会把氮气带走很容易造成根部气孔，而且不容易发现。3.6焊后热处理为了消除焊接接头的残余应力，减少淬硬性，改善组织，加速氢的逸出，防止出现 焊接裂纹，提高接头的综合力学性能，焊接完毕后应及时进行焊后热处理。焊后热处理采用局部电加热的方法。加热范围以焊缝中心为基准，两侧各不小于焊精品缝宽度的3倍且不小于25 nun,加热区以外的100 mm范围内应予以保温（见图6）精品,且管道端口应采取封堵措施。在热处理过程中，要准确的控制加热温度，请保持温度的均匀。测温热电偶的布置要分布均匀，

13、当管道的公称直径小于或等于30() mm时， 每个焊接接头应安置1个热电偶测温计；当管道的公称直径大于30() mm时，每个焊接接 头应对称安置2个热电偶测温计。采用自动温度记录仪控制热处理过程，记录热处理曲 线，以便形成工程交工资料。具体的焊后热处理参数见表5。表5焊后热处理参数材质厚度(mm)恒温退度(：C)恒退时间(h)升退速度(t/h)降温速度(C/h)缶注72075012202608=28720-7501.51802308=3472075021501908=44, 49720-502.510015)8=557207503901108=617207503.580100A335-P228

14、=73720-750470891 .升退过程对300C以下 可不进行控制；2.升退至SOOt：后，加热 速度不大于22OC/h ;3.恒退时间母亳未壁厚3 血，且不少于lh；4.恒温后冷却速度不大 于260：C ,冷却至300C 后可自然冷却。管道焊接接头的热处理质量通常采用硬度检测的进行检验。焊接接头热处理完后,100%进行硬度检测。检测每个焊接接头的焊缝、热影响区、母材的表面布氏硬度，规定为不超过母材布氏硬度(HE) +100,且不大于300 HB。否则要求重新热处理。精品4焊缝质量检验A335-P22耐热钢的焊缝质量检验，因施工现场对焊缝的预热、层间温度控制、焊后 及时热处理等工序有连续

15、性，为防止其材料在焊接后产生延迟裂纹，故采用完成焊后热 处理后再进行焊缝的无损检测。根据现场实际情况考虑，A335-P22管道，壁厚W30 nun 的焊缝一次焊完并进行1()0%射线检测,30 mmv壁厚M4() mm的焊缝一次焊完后进行1()()% 超声波检测，壁厚40 mm的焊缝在打底完毕并填充至约2()mtn的焊缝厚度后进行射线 检测，合格后将剩余厚度焊完，并进行1()()%超声波检测；射线检测标准执行JB4730-2005.2 II级合格，超声波检测标准执行JB4730-2005.3 I 级合格。5结束语A335-P22材质广泛应用于石化、电力行业的工艺流程中，是常见的工业材料。由于 耐热合金钢本身的特点，其焊接性也就较为特殊。尤其是大口径厚壁管道在焊接过程中 易岀现焊接裂纹等缺陷，焊接难度大，但只要结