crmovg焊接工艺

1、2 00 9 年最新 T 9 1/P91 钢的焊接性及其焊接工艺双击自动滚屏发布者：联谊钢管 发布时间：2009-10-26阅读：29次 【字体：】聊城市鑫正合金钢管有限公司无缝钢管销售公司推荐信息:? 、 ?【摘要】介绍了 T9I / P91钢的研发过程，分析了该钢焊接性主要问题，探讨了该钢焊接工艺要点及其应用。结果表明，T9I / P91新型钢种以其一系列优良的使用性能，在高参数火力发电机组高温管道上获得了广泛的应用。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）；合理的焊接工艺是控制和改善该钢焊接性的重要技术手

2、段。焊接方法和焊接材料确定以后，获得优质接头的关键工艺措施是：焊前预热、控制层温，以及及时有效”的焊后热处理等工艺。不同的接头组合类型（同种钢或异种钢），不同规格尺寸的 T91 / P91钢管焊接，其匹配的焊接工艺各具特色；采用专用药芯焊丝填充TIG打底新工艺，将该钢种的焊接工艺推向一个新的发展阶段。一、概述T91 / P91钢以其良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力等综合性能，在电站锅炉的过热器、再热器及主蒸汽管道上获得越来越广的应用。虽然说T91 / P91钢在我国使用和研究已有十多年的历史，一些单位在掌握该钢焊接工艺方面积累了一些经验，并且由国家电力公司电源建设部下发了T91 /

3、 P9I钢焊接工艺导则指导性文件，但在施工现场施焊时，该钢的焊接质量问题仍时有发生。这表明，一方面是对该钢焊接性的理解不够深人；另一方面对配套焊接工艺关键技术的控制尚不到位。换言之，对引进钢种及其焊接工艺的消化、吸收以及国产化工作仍须继续进行。关于 T91 / P91钢焊接的研究文献逐年增多，电厂机组成功应用的范例无一不与其采用的焊接工艺密切相关。由于接头的组合类型、管子的规格尺寸（直径和壁厚）不同，焊接所匹配的工艺各异，因而继续开展T9I / P91钢焊接性及其配套工艺的研究，对探寻工艺控制接头性能机理，以及创新工艺核心技术很有必要。为此，本文特意将典型焊接工艺与该钢焊接性问题相联系，综合评

4、述该钢焊接工艺的特点及其应用。该项工作对推动T91 / P91钢焊接工艺的进一步完善，提高锅炉使用寿命，具有积极的意义和参考价值。二、 T91 P91 钢简介 随着电力工业的迅速发展，高参数、大容量机组不断涌现，对钢管材料的高温蠕变性能和抗应力腐蚀等性：能提出更高要求。为此，世界主要的工业发达国家进行了大量研究，先后开发出系列新型铁索体型耐热钢，并成功地用于大容量火力发电机组，其中高CT 型 9Cr1MoVNbN耐热钢即为 T91 P91 钢。20 世纪 70 年代美国在试验室改进原有的 9Cr1Mo 钢， 80 年代初确定改良型钢为 T91 P91 钢，接着 1983 年 T91 P91 钢

5、获美国 ASME 认可。 80 年代末德国从 F12 钢转向使用 T9l P91 钢，90 年代初日本大力推广 T91 P91 钢。目前世界主要生产锅炉管和大直径厚罐管的钢厂，均已完成了 T91 P91 钢工业化生产研究，其中日本、德国、法国等国家的铡厂已向全世界供应T91 P9l 钢管。我国于 1987 年引进该钢种并在电厂应用。该钢的国产化工作已由冶金部部署实施。T91 / P91钢被高参数火力发电机组广泛应用，是因为该钢种的使用性能具有以下优点：与不锈钢相比，该钢具有低的热膨胀系数和良好的导热性。该铡具有较高的室温抗拉强度，Sb最高达770MPa，而且塑性也较好。该钢的冲击韧度和材料脆性

6、转变温度明显优于同类X20和EMI2钢。该钢具有更高的高温持久强度和许用应力，在550 C高温经过105h运行后的高温持久强度是T22钢的2倍，在540610 C内的许用应力明显高于T22、TP304H 和X20钢。该钢具有良好的整管弯曲加工性能。该钢的高温疲劳性能优于 T22 和 TP304H 钢，高温抗氧化性能也远高于 T22 钢。三、 T91 P91 钢的焊接性T91 P91 钢是在 9Cr1Mo 钢的基础上，采用纯净化、细晶化冶金技术，以及微合金化和控轧、控冷等工艺，开发出的新一代中合金耐热钢。从化学成分上看（ 见表 1） ， T91 P91 钢中 C、 S、 P含量降低了，并用 V、

7、Nb、N元素微合金化；从力学性能上看（见表2），T91 / P91钢的强度和韧性改善了。这是由于该钢的强化机理与老钢种有原则的不同，即除了固溶和沉淀强化外，还通过微合金化、控轧、形变热处理及控冷获得高密度位错和高度细化晶粒的结果。该钢的供货状态为正火回火 (730760 C )，显微组织是回火马氏体。与 T9 钢相比， T9l P9I 钢由于降低了碳和杂质元素的含量，焊接裂纹的敏感性明显减弱，防止裂 纹产生的预热温度随之而降。应该说，该钢的焊接性有所改善。但是这并不意味着在所有的情况 下都能获得满意的接头性能。研究表明，该钢焊接性的主要问题如下：10% 左右，具有相当高的空淬特性，由于C、 N

8、b 等促进热裂的元素，因此该钢还有(1) 焊接裂纹敏感性。钢中合金元素种类多，总含量达HAZ 淬硬倾向大，冷裂纹敏感性仍较大；同时钢中含有一定的热裂倾向，其敏感性介于 SA213 T9 钢和 SA213 TP304H 钢之间。(2) HAZ 塑性降低。由于受焊接热循环的影响，HAZ 晶粒长大倾向较大，使该区的塑性降低。(3) HAZ 的软化。由于受焊接热循环的影响，HAZ 出现软化层，恶化了该区的力学性能。(4) 焊缝金属韧性的恶化。由于焊缝金属未曾经受控轧和形变热处理过程，晶粒不可能由此被细 化；同时焊缝中的 Nb、 V 元素在冷却凝固过程中难以呈微细的 C、 N 化合物析出，因此焊缝的韧

9、性比母材低许多。(5) 有研究显示，在一些情况下，该钢还有一定的应力腐蚀裂纹敏感性。总体上看，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 )。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。四、 T91 P91 钢的焊接工艺要点电站锅炉过热器和再热器用T91钢管常用规格有54mm 和57mm 等，壁厚有4mm、8mm等多种规和9mm 等几种。大直径主蒸汽P91钢管有457mM 45mm、347mM 46mm(TIG 打底格。小径管现场施工多为水平对接固定位，要求单面焊双面成形，而且要求反而焊缝不被氧化。为使

10、接头具有满意的使用性能，早期的焊接工艺主要采用两种方法：一是全氩弧焊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：(1)采用正确的坡口形状和尺寸。(2)选用合理的焊接材料（TIG 焊丝和填充电焊条 ） 。(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）。(4)选用正确的工件预热温度、焊缝层间温度。(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）。(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。据文献报道，上述方法及工艺的应用，取得了较为满意的效果。但是该工艺

11、的不足之处或困难是焊接过程中焊缝的背面保护问题较复杂，一旦保护不好，背面焊缝即被氧化，焊缝的质量不能保证，造成不安全隐患。为此，近年来推出了自保护药芯焊丝焊接方法及其工艺。该工艺的最大特点是焊接过程中冶金反应产生的气体和熔渣，不仅对正面熔池能够进行有效的保护，而且反面焊缝也被熔渣有效保护；正所谓气渣联合保护焊接方法及工艺，可以完全免除焊缝背面充氩复杂程序及装置，克服了 TIG 方法背面焊缝保护困难的缺点。然而，该方法目前尚不成熟，原因是这种专用自保护药芯焊丝焊缝质量难以保证，况且焊丝的焊接工艺性也难以接受。近年来，还有一种采用药芯焊丝填充打底的TIG 焊接方法。该方法的特点是，打底焊时用药芯焊

12、丝的熔渣对背面焊缝进行保护，免除了焊缝背面保护，焊缝的填充层可以是TIG 焊接，也可以是焊条电弧焊。这种打底专用药芯焊丝成分、性能调整方便，接头的性能能够满足使用要求，焊接工艺性也令人满意，是一种前景看好的工艺方法。药芯焊丝打底的TIG 焊接方法的焊接工艺要点，除了焊接材料和焊接规范的选用，以及操作技术与上述全氩弧焊有所不同外，其他要点大同小异。对于大径管 （P91） 的焊接，除了采用 TIG 打底焊条电弧焊填充 （ 多层多道 ）焊接方法之外，近期有单位采用了埋弧焊工艺(TIG打底+条电弧焊填充58mm +弧焊填充)，明显提高了焊接生产效率，同时改善了焊接质量。从 T9l P91 钢焊接工艺特

13、点可以看出，无论是用实芯焊丝打底TIG 焊接方法，还是药芯焊丝打底TIG 方法，其焊接工艺要点的实质是要达到两个目的：一是防止焊接缺陷产生；二是保证接头的使用性能。为防止焊接缺陷产生，必须对诸如工件预热温度、焊缝层问温度、焊接热输入量，以及操作技术等工艺参数进行有效控制；而为保证接头的使用性能，必须对诸如填充焊丝( 实芯或药芯)成分、焊接热输入量，以及工件焊后热处理等工艺参数进行有效控制。应当看到，焊接方法和焊接材料确定以后，获得优质接头的关键工艺措施是：焊前预热、控制层温，以及 “及时有效 ”的焊后热处理。焊前预热的实质是控制焊接区的氢的行为，降低焊接区的硬度和应力峰值及改善韧性。控制层问温

14、度一方面为防止焊缝过热；另一方面是为了保持缓冷。及时有效的焊后热处理包含两层意思：一是该项工艺确实能起到改善焊缝及其HAZ 组织，提高接头的韧性和高温持久强度以及消除焊接内应力等作用；二是在实施该项工艺时，必须严格控制焊件焊后冷却的最低温度，以及到焊后热处卿的时问问隔。后者对于获得优良接头性能是至关重要的。五、 T91 P91 钢焊接工艺的应用T91(P91 P91) 钢管对接焊工艺的应用某电厂一期工程 1号机组末级过热器排使用p 57mm( 8mmT91钢管制造，576道焊口采用伞TIG方法或TIG打底+ SMAW 填充方法焊接。在执行表3中实例所示的焊接工艺要点同时，特别强调焊前准备、背面

15、充氲方案，以及严格的作业程序。所焊接头具有良好的性能，保证了机组运行可靠性和稳定性。目前机组运转正常，该工艺获得网满成功。焊接材料的化学成分及熔敷会属的力学性能某电厂为了从根本上解决 6 台超高斥电站锅炉过热器、再热器爆管问题，用42mm 5mmT91钢代替G102铡，采用表3中实例焊接工艺施工，接头经 100%X 射线探伤检验，均达二级以上。更换后的 T91 钢管及其接头，在一年多的运行过程中质量良好。以上是一个焊前工件不预热而获得满意效果的成功案例。本案例工艺应用效果与陶永顺等关于60mm以下、壁厚在 6mm 以下的T91钢管，当采用 TIG焊时，焊前不预热也不会产生冷裂纹”的结论相一致。

16、某电厂2X 660MW 机组安装工程中的主蒸汽管、再热蒸汽管热段、锅炉末级过热器岀口联箱均采用了 SA335 P9I大直径厚壁管钢材，管子规格有6种，从281mM 至762mM不等，壁 厚从至不等，焊口总计 156个。采用表3中实例焊接工艺施工，接头经 100%X 射线探伤检 验，一次合格率高达 % ，焊接质量优良。这是一个 P91 钢焊接工艺在大口径厚壁管道应用的成功 案例。该项应用表明，在大拘束条件下，采用焊前预热小热输入量焊接焊后热处理等工艺，对获得 满意接头性能是至关重要的。12Cr1MoV 钢管对接焊工艺的应用某电厂六期扩建工程为两台125MW 机组，高温再热器使用T91和12Cr1

17、MoV 钢管，管子规格为声42mM 4mm，每台机组有672个对接接口。采用表 3中实例焊接工艺施工，无损探伤检验合格，机组运行至今，工作状况良好。这是一个T91 钢焊接工艺在其与珠光体耐热钢的异种钢焊接应用的成功实例。该项应用表明，采用的焊接工艺及其措施，对这一类异种钢的焊接具有良 好的匹配性。钢的药芯焊丝 TIG 焊接工艺的应用T9l 钢，规格为1995 年，某电厂对 8 号锅炉高温过热器及再热器外圈进行检修，管子材质为42mmx，采用了 T9I钢TIC焊接专用药芯焊丝 YR91W 和表3中实例焊接工艺施工，焊后 检验全部合格，至今仍在安全运行。以上是一个采用新型焊接填充材料，实现 T91

18、 钢 TIG 焊接背面免充氩气保护，推进焊接工艺发展 的典型成功应用实例。钢 1Cr18Ni9Ti 钢管对接焊工艺的应用某电厂二期2X 300MW机组锅炉过热器安装中，遇到了规格为51mM 6mm的 T91 1Cr18Ni9Ti 异种钢对接接头，采用了镍基焊丝 WELTIG82TIG打底镍基焊条INCONEL182填充、盖面和表 3中实例焊接工艺施工，工程中共完成焊口160 个多，焊后经100% 无损检验，一次合格率达 % 。该项焊接工艺应用案例有以下特点：(1) 接头两侧管子成分、组织和性能差异太大。(2) 采用的配套焊接工艺与上述案例有很大不同： 采用了镍基焊丝和焊条。选用的预热温度和层间温度较前明显降低。最大的工艺特色是焊 后不进行热处理。上述工艺变化都是异种钢材料特性及其接头组织性能所决定的。从以上典型应用可以看出，不同的接头组合类型( 同种钢或异种钢 ) ，不同规格尺寸的 T91 P91TIG 打底的新工艺，将目前，与世界上主