P91+P22钢焊接及热处理工艺

1、.id.io“.”.an3.lihe- ”-ui.ai . oeo-alniil-i-.”i .i.i . nakniueat .” .S”. im.”. .” qUi.sJii . .o,. . ”.“一. .,.，.”i.”一、；.一.“一.1.b.eoriuoth .ia, si .,dH-llor. diP91钢与P22钢焊接及热处理工艺摘要：现场施工中碰到了 SA335-P9 SA335-P22两种不同合金成分的异种 钢焊接，焊缝金属组织容易发生马氏体转变，产生脆性组织，造成焊缝冷裂，且 由于碳迁移造成接头强度低。通过对SA335-P91及SA335-P22材料的焊接性能分 析，提出

2、解决存在问题的施工工艺措施，确定可行的焊接及热处理工艺。关键词：P91 P22 异种钢焊接及热处理.前言在锅炉机组安装中，主蒸汽出口总管因图纸设计更改，其中两个三通管件的 材料采用了 SA335-P91钢。其余预制管道材质为SA335-P22钢。这两种钢材化学 成分差异大，焊接控制不好则容易产生焊缝冷裂纹和焊接接头机械强度低。 为了 保证安装的焊接工程质量，需制定合理的焊接及热处理工艺指导现场施工。.材料简介SA335-P22钢属于珠光体耐热钢，马氏体开始转变温度为430c450C,焊 接性能好，具有较高的热强性、热稳定性、抗腐蚀性及良好的塑性。SA335-P91钢为马氏体高合金耐热钢材，其最

3、高使用温度 650C ,高温性能更好。两种钢材 的化学成分和机械性能见表1,表2.表1 P91与P22钢的化学成分%钢号（C）（Si）（Mr）（Cr）(M。（V）（Ni）(N协（N）0.08 0.05 0.30 8.00 0.850.180.400.06 0.03 SA335-P910.120.200.609.500.100.070.30 1.90 0.87 SA335-P220.15sal i.iomii.u. .iai.st. iru scc ”.ent n.-ie .h a .u. .” Calae noie -iimie 1 ， -ta.ot i|J_a.l .oim-r digit

4、hv oiteha - d- dibit loLlbeSooli .”“ tim. t.id.io“.,.，.”i .”一、；.b.eoriuoth .ia, dH-llor. . di钢号最小屈服强度最小抗拉强度最小纵向延伸率最大硬度(T b/MPa门/MPa6/%/HBSA335-P9141558520250SA335-P2220541530163.焊接性能一、焊后冷裂倾向高合金钢中，Cr、M。V等合金元素使C曲线强烈右移，增加钢的淬透性， 在焊后冷却过程中，焊缝及其热影响区过热区易产生马氏体转变，生成的马氏体脆性组织使焊缝及热影响区的冷裂倾向大，焊缝产生冷裂纹。二、碳迁移形成低强脆性接头

5、由于是高合金与低合金相连接，焊缝两侧合金元素成分差异大，在焊缝熔合 区两侧易产生增碳和脱碳现象，高合金侧增碳产生粗大碳化物，低合金侧脱碳形 成较宽低强度F带，由此焊后焊接接头强度低，且脆性大。三、热影响区软化在焊接过程中，母材被加热到 生1附近的回火区内出现极不均匀的从马氏体 到奥氏体的分解产物、聚合碳化物和大量的铁素体，接近钢的退火状态，称为软 化区。该区在长期高温载荷作用下，持久强度和塑性大幅度下降，其软化层厚度与在Ac1附近停留的时间成正比。要解决不同合金焊接产生的以上问题， 焊接时就要采取焊前预热措施，焊接 过程中控制层间温度，以降低和减小焊接热应力和焊后残余应力，避免在焊接过 程中发

6、生马氏体转变，防止产生淬硬组织，降低焊缝的冷裂倾向，防止冷裂纹产 生。焊接完成后要及时进行焊后热处理， 消除焊接残余应力，并使焊缝组织转变 成具有良好机械性能的珠光体组织，提高焊接接头强度。.焊接及热处理工艺焊接施工中我们选用的焊接材料为：打底采用焊丝为ER90S-B9焊丝直径为2.5,焊条选用E9015-B9,焊条直径为 3.2/4.0。为防止在焊接中热影响区过热组织脆化，焊接工程中采用较小的焊接线能量i_li.sal ci.iimii.ir. .iai.st. |ru sc c -”一me.li .i. sh mL. -.” Cm. illi|. .|imi. L Ky CLd lajr-

7、la.it ,IKi ，cr digoihv i* - iit - di dibbunitiLbiiitinium i一d.0.nHd.i. f，u . i oe - sem.i. .、 .0*t,，（ .”. an3.g heni leiii.-Ii ”. .HOolalil - i -.” i .i.i 0- ”.”i.al W .S ” . i.d m .”. . qUi.sBi . .一0,. .”一gtt h.一.， . .” i .” 、；. ebilklmiii . 一“1.b”. ”“一.K - llir. . di（焊缝每层厚度不大于所用焊条直径+0.5mm ,要严格控制焊接

8、工艺参数和焊接热处理参数，层间温度应控制在 350c以下。焊接工艺参数如下表 3所示焊层/ 焊道焊接方法填充材料焊接电流（A）电弧电 压（V）焊接速度（cm/min）牌号直径极性电流1-2/1鸨极氮弧焊ER90S-B92.5直流正接90 11010-12693/2手工电弧焊E9015-B93.2直流反接9011020-237-94/2手工电弧焊E9015-B93.2直流反接13015022-287-95/3手工电弧焊E9015-B94.0直流反接13015022-269-126/4手工电弧焊E9015-B94.0直流反接13015022-269-127/5手工电弧焊E9015-B94.0直流反

9、接13015022-289-128/5手工电弧焊E9015-B94.0直流反接13015022-269-129/6手工电弧焊E9015-B94.0直流反接13015022-269-1210/6手工电弧焊E9015-B94.0直流反接13015022-289-1211/7手工电弧焊E9015-B94.0直流反接13015022-269-1212/9手工电弧焊E9015-B93.2直流反接9011020-237-9/焊接过程中，管道内部进行充氮保护，防止高温下合金元素的烧损为减少焊接应力与变形，采用两人对称焊接。且控制不得两个同时在一处收 头.以免局部温度过高影响施焊质量。焊接中应将每层焊道接头错

10、开1O- 15mm同时注意尽量焊得平滑，便于精渣和避免出现“死角”。每层每道焊缝焊接完毕 后，应进行层问清理，并对焊层自检合格后，方可焊接次层。一焊前预热现场的管道焊接接头规格为 559X47.23 ,根据焊口规格，则焊前的预热温 度定为150C。宽度以坡口边缘算起每侧不少于壁厚的 3倍，不小于150mm预 热力求均匀。加热采用电加热法进行。具预热方式见图 1 l . a llllmii.” iiaiisl. irlb SC- 0”.,.il iii. .h .u. . ”“hanall. li. i iilmi. ul - lay llld lxrlo.li|J_a.l .i.Uccr di

11、git hv .” dib.nil r. .l|” l.iKm. l.id.io“.,.，.”i .”一、；.b.eoriuoth .ia, dH-llor. . di焊缝保温区域100m龈区5050加热区保温区域100mmEtetr Httee 匚匚cm Elm 匚皿chel rrnit 皿n rr rrrr cumlLllll lllUTl nniL ：EKDLE LLLLLL UJJtL BffiEE保温材料履带式加热器图1管道预热方式二施焊过程温度控制氮弧焊打底完成后，控制接头层间温度在250 c左右进行手工电弧焊填充盖 面。为保证后一焊道对前一焊道起到回火作用，焊接时每层焊道厚度的控

12、制约为 焊条直径。焊条摆动的幅度，最宽不得超过焊条直径的 4倍三焊后热处理大径厚壁管水平固定焊盖面层的焊道布置，焊接一层至少三道焊缝，中间以 有一 “退火焊道”为官，以利于改善焊缝金属组织和性能。1当焊缝整体焊接完毕，对焊接接头温度应控制冷却到100120c时保持1h,使奥氏体完全转变为马氏体后直接升温到回火温度进行焊后热处理。2当焊接接头不能及时进行热处理时，应于焊后立即做加热温度为350 C ,恒温时间为1小时的后热处理。3焊接接头的焊后热处理，应采用高温回火。4焊后热处理的升、降温速度为 6250/ 6（单位为C/h,其中6为焊件厚度 mmH不大于300C/h ,根据现场管材厚度以0 1

13、50c/h为宜，降温至300c以 下时，可不控制，在保温层内冷却至室温。i_li.sal ci.iimii.ir. .iai.st. |ru sc c -”一me.li .i. sh mL. -.” Cm. illi|. .|imi. L Ky CLd lajr-la.it ,IKi ，cr digoihv i* - iit - di dibbunitiLbiiitinium i一d.0.nHd.i. f，u . i oe - sem.i. .、 .0*t,，（ .”. an3.g heni leiii.-Ii ”. .HO-alulil - i -.” i .i.i 0- ”.”i.al W

14、 .S ” . i.d m .”. . qUi.sBi . .一0,. .”一gtt h.一.， .” i .” 一、；. 一 .“ 一 .b”-h .ia, -“ - 一 ! 一 . di5 P91钢焊后热处理加热温度为76010C。又t于P91钢与珠光体、贝氏体 钢的异种焊接接头，加热温度应按两侧钢材及所用焊丝、 焊条等综合确定，不应 超过合金成分含量低材料的下临界点 Ac1 o6恒温时间：P91钢焊接接头按壁厚每25mm 1小时计算，但最少不得少于4小时。对T91钢焊接接头可按壁厚每毫米，5分钟计算，且不小于0.5小时。7为保证焊后热处理质量，热处理的加热宽度、保温层宽度和厚度应符合DL /T819-2002 的规定。8焊接热处理过程曲线参见图2。温度760 0C504hd.io“.,.，.”i .”一、；.一.“一.1.b.eoriuoth .ia, dH-llor.