焊接施工方案及工艺措施

第一节焊接施工方案及工艺措施

(-)焊接专业施工总体安排

1、工程主要特点

1.1焊接作业主要特点

本机组为1000MW超超临界机组，焊接工程量大(受监焊口数量)；中高合金焊

口比例大；T/P91、T/P92焊口量相当大；结构焊接合金件较多，密封焊接量大,要求严

格。T/P92钢材在本机组的大量使用，这种钢材属马氏体热强钢，其焊接性较差，对

焊接工艺要求极高。

1.2热处理作业主要特点

机组中需要经焊后热处理的焊口多，壁厚大,所涉及的部件的焊口遍布机组炉、机的

各个部位，所以在焊接热处理的施工上一定要调度合理.、施工过程有序、规范，做到

机械、材料的利用率上升、耗损率下降，确保焊接工程的顺利施工.

2、焊接施工原则

(1)焊接时尽量减少热输出量和尽量减少填充金属；

(2)地面组合焊接应合理分配各个组对单元，并进行合理组对焊接；

(3)密集管排及中大径管道采用双人对称焊接；

(4)位于构件刚性最大的部位最后焊接；

(5)由中间向两侧对称焊接；

(6)结构焊接先焊短焊缝，后焊长焊缝；

(7)当存在焊接应力时，先焊拉应力区，后焊剪应力和压应力区；

(8)膜式壁焊接采用分段退焊法.

3、总体工程安排

焊接专业独立管理，主要配合锅炉、汽机等专业焊接施工需求。针对焊接专业特

点，拟采取以下安排.

(1)建立健全焊接质量管理机构，制定质检人员岗位责任制。焊接、热史理施工

按照公司质量体系文件规定的程序、有关规程规范、合同文件及监理的要求进行施

工、检查验收。

(2)焊接施工前，工程技术人员对焊接施工基础资料的前期准备，对现场焊接人

员资质的认证和焊前考核，以及对现场将投入使用的焊接机械及热处理设冬等的检

查、校验及标定。

(3)焊接施工前，建立二级焊条库，库内设置的烘干箱、恒温箱数量满足工程使

用、并配备除湿器、电暖器、空调等设施。地面铺设防潮材料，保持库内温湿度在标

准范围内。

(4)本工程受热面管子全部采用GTAW或GTAW+SMAW方法焊接，视管子规格

和位置难易程度并结合焊接工艺评定决定使用哪一种焊接方法。

(5)本工程中大口径管道采用GTAW+SMAW方法焊接，焊接时应特别注意根部

打底质量，确保熔透，层间清理应干净。中径管焊接时，为确保表面工艺质量，宜选用

小3.2焊条盖面。需预热和热处理的应及时进行预热和焊后热处理。

(6)主蒸汽、再热热段管道材质为SA-335P92,焊接要求比较高，施焊焊工必须

严格按照作业指导书和焊接工艺卡规定焊接.焊丝和焊条按工艺评定上的材料选用。焊

接过程中应控制焊接线能量，防止线能量过大。

(7)中低压管道及二次门后焊口采用僦弧焊打底(主要是汽机房内的管道)，汽轮

机、发电机的冷却、润滑系统管道及燃油管道必须进行氢弧焊打底。

(8)凝汽器与低压缸连接由6名以上焊工对称施焊，采用分段退焊法。施焊过程

中，在下汽缸四侧台板处，应装设监视变形的千分表，并设专人监视。

(9)仪表、压力测点、温度测点、取样等管道的直径都在25mm以下，焊接方法为

GTAWo壁厚W2mm的管道焊接可采用一道成型，壁厚＞2mm的管道焊接应焊至2〜3

层,以保证焊缝有规定的余高。

(10)铝母线焊接场所允许的环境温度应在0℃以上,如环境温度过低时，应采取有

效方法提高环境温度。焊接铝钵合金时,选用铝锦焊丝(丝321)或铝硅焊丝(丝

311)o

(11)锅炉密封采用手工电弧焊方法进行施工，焊接前应将坡口边缘的油、漆、

锈、垢等清理干净。锅炉密封焊接应采用分段跳焊，采用合理顺序、消除焊接应力变

形焊接引起的变形，超出规定尺寸时，应采用火焰或锤击等方法校正.

(12)本工程热处理的用电加热方式,温度曲线用打点式自动温度记录仪记录。热处

理参数(如加热温度、升降温速率、恒温温度、恒温时间等)按《火力发电厂焊接热处

理技术规程》(DL/T819-2010)中的有关规定执行。

(二)管道焊接施工方案及工艺措施

1、焊前准备

1.1坡口的加工和焊件下料宜采用机械加工，如采用热加工下料，切口边缘要留有加

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尔里。

1.2坡口的基本形式及尺寸应符合图纸设计及焊接规范的要求。

1.3焊件在组对前要将焊口及其母材附近内外壁的每一侧各10〜15mm范围内的油

污、铁锈、水份等杂物清理干净，并露出金属光泽.

1.4焊件对口时要求内壁齐平，对接单面焊的焊口的局部错口值不应超过壁厚的

10%,且不大于1mm。

1.5排汽装置焊件对接允许对口错位为10%的板厚且不大于2mm，不同厚度焊件对口

错位允许值按薄板计算。

1.6严禁在焊件上随意引弧、试电流、焊接临时支撑物等，禁止用强力对口（除图纸规

定的冷拉口外）和热膨胀法对口.

1.7管道直径2400mm且壁厚220mm的焊口对口点固时，应采用楔形卡块（（5=16〜

25mm）3至4块点焊固定。楔形卡块的材质与管道的材质相同或相近，点固焊时的焊

接材料•、焊接工艺、焊工以及预热温度应与正式施焊时的要求相同，打底后应将点固

焊残留部分磨平。点焊示意图如图1所示：

楔形卡块

点固点6=16-25

图1楔形卡块点固示意图

1.8中、高合金钢（含CrN3%或合金总含量N5%）的管道焊口,为防止根部氧化或过

烧，焊接时内壁应进行充僦气保护.由于本工程需要进行内壁充氮的焊口集中在过热器固

定管道及油系统管路等，为提高背部充氮的质量、效率以及节约氮气，建议采用管道内

部形成气室、焊口外部充氮的方法进行充气。其具体方法如图2所示：

水溶纸或易溶的纸板

气室铜官皮市

.........................................................1Ar

注:管道内水溶纸的位置应距焊口处L应按不同情况分别对待，当焊口须预热时气室应避开加热面,

以防止在焊口焊前预热时燃烧，破坏气室，不需预热的焊口气室为80mm左右，对于大径管距离焊

口两侧L应为300mm左右，将水溶纸粘在报纸上，然后将其用襁糊粘在管道内壁上如图所示做成

气室，进行充室保护焊接，氮气流量为8-12L/min.

(管间距W30mm)对接焊口宜采取两人对称焊。

3.6大径管的壁厚焊接应采用多层多道焊，单层焊道厚度不大于所用焊条直径加2mm,

单层焊的宽度不大于焊条直径的5倍，多层多道焊的焊接排列顺序要求见图4：

图4厚壁管焊道排列顺序示意图

3.7施焊过程中,焊接收弧时应将熔池填满，多层多道焊的焊接接头应错开30mm0

3.8施焊过程中除工艺和检验上的要求分次焊接外，应该连续焊接完成,若由于客观环

境的影响被迫中断时，应采取防止裂纹等缺陷产生的措施(如后热、缓冷、保温，防雨

等)，再次焊接时应仔细检查并确认无缺陷后，方可按焊接工艺的要求继续施焊.

3.9焊口焊接完成后应及时清理焊口周围的飞溅、熔渣等杂物并用油性记号笔写上施

焊人员的钢印代号。

3.10焊口经检验有超过标准的缺陷时应及时进行挖补，补焊时的焊接工艺应与正式焊接

的焊接工艺相同，需要进行热处理的焊口，返修后应重新进行热处理.同一位置上的挖补

次数一般不宜超过三次，耐热钢不宜超过二次。

3.11对于锅炉密封焊缝，为了保证焊缝表面工艺优良性、锅炉水压试验过程中无泄

露，按照要求采用双面焊接，并在焊接结束后将焊缝打磨清理干净，消除飞溅等缺陷。

4、小径管焊接工艺

本工程锅炉受热面管焊接工作量大，且受热面管排具有间距小、密集型布置等特

点，给施焊造成很大的更难，为保证锅炉小径管焊接质量，对水冷壁、包墙、再热

器、过热器焊口都采用全氨焊接工艺.工艺要求如下：

(1)对于困难位置焊口，视焊接操作方便可采用内、外相结合的填丝方法进行焊

接。焊接时从最困难的位置引弧，在障碍最少处收弧、封口。

(2)地面组合或困难位置、密集受热面管子焊接采取2人对称焊接。

(3)根层焊缝厚度为3mm。小径管焊接应一次完成，禁止氮弧焊打底过夜。氨弧

焊过程中，必须注意引弧、接头和收弧，防止产生焊接缺陷。

(4)在负温或潮湿天气施焊时，应用火焰对坡口区进行适当预热，去除水分或潮

气。

(5)施焊前焊工应了解焊口位置，数量及相互间隙，合理选择焊接顺序，避免由于

管排位置不好或对口顺序错误而增加焊接困难。

5、中、大径管焊接工艺

本工程大中径管具有管壁厚、直径大特点，焊接位置多样，焊接工艺采用

GTAW+SMAW,工艺要求如下：

(1)采用远红外电加热器进行预热。从点固、打底、填充到盖面整个焊接过程焊

口的温度均应维持在预热温度的下限至层间温度的上限之间。根据焊规GTAW打底，

预热温度可按下限温度降低50℃。

(2)点固焊时，焊接材料、焊接工艺、焊工及预热温度等应与正式施焊相同，点

固焊后应检查各个焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点固焊.如采用添加物方法

点固，当去除临时点固物时，不应损伤母材，应将残留疤痕清除，打磨修整干净。

(3)采用多层多道焊，各层道接头相互错开。GTAW打底层厚度不小于3mm每

层焊接厚度不大于焊条直径+2mm,单焊道摆动宽度不大于所用焊条直径的5倍。各

层道接头相互错开，注意引弧和收弧质量。

(4)每个层道都要仔细清理检查，自检合格后方可焊接次层，直至完成。

(5)严禁在被焊工件表面引燃电弧、试验电流或随意焊接临时支撑物，表面不得

焊接对口用卡具。

(6)在整个焊接过程中，热处理工一定要严格控制焊缝及其热影响区的温度,保证预

热温度和层间温度的正常,

(7)焊后及时进行热处理工作。

6、奥氏体不锈钢管道焊接工艺

奥氏体不锈钢具有良好的可焊性，但焊接材料或焊接工艺不正确时，会出现晶问

腐蚀、热裂纹、应力腐蚀开裂、焊缝成形不良等缺陷。焊接工艺采用GTAW和

SMAW,工艺要求如下：

(1)必须清除可能使焊缝金属增碳的各种污染.焊接坡口和焊接区焊前应用丙酮或

酒精除油和去水.不得用碳钢钢丝刷清理坡口和焊缝表面。清渣和除锈应用砂轮、不锈

钢钢丝刷等。

(2)焊条必须存放在干净的库房内。使用时应将焊条放在焊条筒内，不要用手直

接接触焊条药皮.

(3)焊接薄板和拘束度较小的不锈钢焊件,可选用氧化钛型药皮焊条。因为这种焊

条的电弧稳定，焊缝成型美观。

(4)对于立焊和仰焊位置，应采用氧化钙型药皮焊条。其熔渣凝固较快，对熔化

的焊缝金属可起到一定的支托作用.

(5)气体保护焊和埋弧自动焊时，应选用铭锌含量比母材高的焊丝，以补偿焊接

过程中合金元素的烧损。

(6)在焊接过程中，必须将焊件保持较低的层问温度，最好不超过150ro不锈钢

厚板焊接时，为加快冷却，可从焊缝背面喷水或用压缩空气吹焊缝表面，但层问必须注

意清理，防止压缩空气污染焊接区。

(7)手工电弧焊时，由于不锈钢电阻值较大，靠近夹持端的一段焊条容易受电阻

热的作用而发红，在焊至后半段焊条时应加快熔化速度，使焊缝熔深减少，但熔化速

度太快乂会造成未熔合和熔渣等缺陷。从保证接头的耐腐蚀性考虑，也要求选用较小

的焊接电流，减少焊接热输入量，防止焊接热影响区的过热。

(8)在操作技术上采用窄焊道技术，焊接时尽量不摆动焊条，在保持良好熔合的

前提下，尽可能提高焊接速度。

7、钢结构及锅炉密封焊接工艺

结构焊接工艺采用焊接工艺采用SMAW,焊接过程中要防止应力集中导致的组件

变形，工艺要求如下：

(1)为减少焊接变形，采取偶数焊工对称施焊工艺。先焊横焊缝,再焊纵焊缝，如

同时遇有对接缝和角接缝，应先焊对接缝，后焊角接缝.超过1000mm以上的焊缝采用

分段退焊。

(2)水冷壁、包墙管纵向拼缝焊接，采用双面焊，拼缝间隙2—3mm,严禁无间隙

焊接.每一条焊缝都应采用分段退焊法焊接，一面焊好后，转到另一面以同样次序进行

焊接。包墙管焊口处、水冷壁焊口处密封应双面焊.

(3)焊口部位密封镶块的焊接，应分区跳开焊接，以减少内应力。在密封镶块端

部整个宽度上进行定位焊。焊接时从水冷壁或包墙管单元中间向两边进行，而且应该

依次交替地焊接，每次交替至少应跳开一个密封镶块，尽量用小电流焊接，以保证管

壁的熔深不超过2mm。

(4)施焊过程中，应尽量采取减少焊接变形和应力的焊接方向及顺序进行焊接。

发现变形量大或其他异常情况时，应立即停止焊接，采取相应措施。

(5)凡是用气割的工件或因对口切割的鳍片,焊接前必须将氧化铁渣清除干净.

8、低压缸焊接工艺

8.1排汽装置壳体焊接采用SMAW,工艺要求如下：

(1)对排汽装置外壳拼装焊接，为防止产生焊接变形，应采取反向逆焊法或分层

反向逆焊法，减少分层次数，断续焊接.焊接顺序见下图：

3,

注：焊接顺序从1到3〃

(2)排汽装置组装焊接时，未注明的焊缝高度按母材最小板厚算。

8.2低压缸排汽口与排汽装置上接颈焊接采用SMAW,工艺要求如下：

(1)施焊焊工应严格遵守作业指导书的各项要求，焊接过程中发现情况应及时报

告，不得擅自处理；

(2)正式施焊前应对施焊部件进行点固焊，点固焊顺序与位置：先点固四个角

部，然后点固四周端面。点固焊长度与间距为：100/200即每相隔200mm点焊

100mm;

(3)焊接采取多层焊，应先将第一层焊完后方准焊接其余层。第一层用03。2mm

焊条打底，其余各层用64。0mm焊条焊接；

(4)施焊时，应在汽缸台板四角架设百分表，并设专人监视台板四角的变形和位

移，当变化大于0.10mm时要暂时停止焊接,待恢复常态后再继续施焊，同时监视转子

扬度变化值，当变化达0。02mm/m时，应暂时停止焊接，找专职指挥人员查明原因，

采取适当措施后方可继续施焊；

(5)为防止焊接变形，焊接时八个焊工应按规定的焊接顺序同时进行对称焊接，

焊接时的焊接电流、焊接速度应保持一致；

(6)排汽装置接颈焊接应采用同步同规范的跳焊、对称焊法，以防止焊接应力过

大，产生焊接变形。跳焊、对称焊接方法如图所示：

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说明：

o将8个焊工分为四组，每边一组；

O将每道焊缝平均分为两部分，每部分10份，编号1〜10,箭头方向为焊

工的施焊方向；

O每个焊工分别从焊缝1到焊缝9依次按箭头所示方向施焊，之后每道焊

缝的两焊工再按箭头所示方向共同完成焊缝10；

◎焊接过程中进行变形控制监督，以便随时调整焊接规范及施工的同步

性。

(7)在每道、每层焊接结束时均应重新复查汽缸与台板之间的间隙，其间隙应基

本保持不变，如果变化较大，应找专职指挥人员明原因，进行处理；

(8)焊接完毕,应将焊缝四周药皮、飞溅清理干净，并认真进行外观检查。

(三)T/P91、T/P92钢焊接施工方案及工艺措施

1、概述

本机组为1000MW超超临界机组，过热系统、再热系统、主蒸汽管道及再热蒸汽

管道中大量采用了T/P91、T/P92钢材。T/P92在T/P91钢的基础上加入了1.7%的铛

(W),同时相(Mo)含量降低至Oo5%,用钿、铝元素合金化并控制硼和氮元素含量

的高合金铁素体耐热钢，通过加入W元素，显著提高了钢材的高温蠕变断裂强度。在

焊接方面，除了有相应的焊接材料，并由于W是铁素体形成元素,焊缝的冲击韧性有所

下降外，其余对预热、层间温度、焊接线能量，待马氏体完全转变后随即进行焊后热

处理以及热处理温度、恒温时间的要求都是比较相近的。

在施工过程中，我公司对T/P91、T/P92等特种钢焊接进行了严格的焊接工艺控

制及热处理控制，获得了良好的质量。由我公司承建的绥中发电厂二期工程(2X

1000MW机组)4号机组、铁岭发电厂二期5号机组、鹤壁鹤淇发电有限责任公司

2x660MW机组工程1号机组三台超超临界机组中，T91、T92小径管无损检测合格率

99.5%,P91、P92大径无损检测合格率100%。金相复膜试验，金相组织全部为回火马

氏体组织。硬度值均在HB200〜HB240之间，符合该钢材的最佳硬度值范围。

2、T/P91VT/P92钢焊接接头质量的各种影响因素的分析

主要影响因素主要内容主要引发产生的缺陷或结果

1.易引起冷裂纹缺陷；

2.S、P等杂质元素及一些合金元

素如Ni等易引起热裂纹缺陷、

碳(C)、锐(V)、铜(Nb)、镒

回火脆性以及蠕变脆化倾向增

(Mn)、硅(Si)、氮(N)、硫

加；

母材重要化学成分(S)、磷(P),鸨(W)铜

(Mo)元素而含量控制对焊接接3.一些沉淀强化元素，如Nb、

Al、N等可产生一定的再热裂纹

头有重要影响

问题

4,过量的鸨含景，使冲击韧性和蠕

变断裂强度大大降低

1.成分影响与母材化学成分影响效

果相同,,尤其是不同焊材中银的

成分不同，对AC1点影响较大；

焊接材料的合理选用及焊接材料

焊接材料2.冷裂纹、热裂纹、再热裂纹

中化学成分的有效控制

3.冲击韧性低

4.常温、时效后和高温力学性能达

不到要求

不同焊贬方法对接头的冲击韧性1.冲击韧性值偏低；

焊接方法

值及抗裂性有明显的差别2.各类裂纹的敏感性增加

选择合理的坡口形状及尺寸，调引起接头产生未焊透、未熔合、夹渣

坡口形状及尺寸

整焊缝成型系数等焊接缺陷

主要影响因素主要内容主要引发产生的缺陷或结果

预热与层间温度关系到冷裂纹的1.产生冷裂纹缺陷；

产生及焊缝冲击韧性的要求，应严2.冲击韧性值低，引起断裂；

预热温度及

格进行控制，避免高温及特定温3.焊缝接头组织的烧损，得不到正

层间温度

度点(如550C、475℃以及高温常情况下的回火马氏体或索氏体

时间的长时间停留等组织

为防止根层焊缝金属氧化，从而

根部接头发生氧化，使机械性能

保证根部焊接质量，提高冲击韧1.

充氨保护值降低

性值，充氯保护应持续2-3层以

2.根部出现多种焊接缺陷

上

一个综合控制的焊接要素,从焊接

电流、焊接电压、焊接速度共同1.对冲击韧性影响极大；

焊接线能量

控制，以达到较高的冲击韧性值，2.产生冷裂纹及IV型裂纹

并有效地防止各类裂纹的产生

有效地控制内外壁温差，保证加

1.冲击韧性值偏低；

加热方法及热电偶热温度的均匀性，要求内外壁温

2.产生冷裂纹、再热裂纹、N型裂

的布置差控制在20C以内，从而提高冲

纹

击韧值与防止各类裂纹的出现

1.机械性能降低；

严格控制升降温速度，控制组织2,得不到回火马氏体组织或索氏体

焊后冷却温度与保

转变，以得到理想的金相组织，组织

温时间

从而保证机械性能3.残余奥氏体重新转变为脆硬的马

氏体组织

1.机械性能降低；

2.冲击韧性值偏低；

从焊接工艺上进行过程控制，严

3.金相组织不符合；

焊接操作工艺格按焊接工艺施工,从而保证机械

4.产生冷裂纹、弧坑裂纹

力学性能、防止各类裂纹的产生

5.产生多种其它常见的缺陷，如未

焊透、未熔合、夹渣等

3、焊接工艺措施

3.1T/P91>T/P92工艺评定试验钢材的要求

对T/P91、T/P92,目前进货渠道以进口管道为准，为确保母材的钢材质量，降低

热裂或冷裂倾向，提高冲击韧性，首先必须保证母材的化学成分在受控范围内.所以进货

时需严格把握材料进货关，必须提供钢材质量保证书，必要时进行相关的材料工艺试

验，进行母材化学成分分析等一系列金相理化试验分析及硬度测试，来保证供应商供应

的T/P91、T/P92材料的加工、热处理的正确性和均匀性。

3.2T/P91、T/P92工艺评定试验焊材的要求

(1)选取的焊接材料必须严格把握其化学成分及各项力学性能指标，有质量保证

书及使用说明书、焊条的烘干要求。限制各类杂质元素，如S、P的含量，及控制一

些再热倾向元素的含量，如Nb、Ni、Si等，保证焊接材料的化学成分与母材基本一

致。

(2)选用的氮弧焊焊丝、焊条应与母材相匹配，选用时应注意化学成分的合理

性，以获得优良的焊缝金属成分，组织和力学性能.

(3)焊缝金属的Ac1和Mf温度应与母材相当.

(4)首次使用的焊材应要求供应商提供详细的性能资料及推荐的焊接工艺(提供

熔敷金属的Ac1温度以及焊后热处理温度、恒温时间)，并提供常温、时效后和高温力

学性能曲线。

(5)做好电焊条的保管、烘干及使用管理工作.

3.3焊接方法的影响及选用

(1)鸨极氧弧焊GTAW是广泛应用于小径管焊接中及中、厚壁管的根层打底焊。

由于GTAW焊的惰性气体Ar保护，使焊缝金属中的有害杂质降低，使焊接性得到改

善，并使预热温度可降低50℃,改善焊接条件。

(2)SMAW(手工电弧焊)：焊接要控制所用焊条的药皮含水量，以防止氢致裂纹

的出现。其焊缝性能比GTAW要差，对焊接工艺措施要求需更严。

(3)根据电厂现场的焊接环境及结构，工艺采用GTAW和GTAW+SMAW的焊接

工艺，壁厚W6mm的小径薄壁管采用全息焊接；壁厚>6mm的小径管和大径厚壁管采

用GTAW打底，SMAW填充和盖面。

3.4坡口形状及尺寸

(1)T/P91、T/P92坡口尺寸推荐图见下图(A、B)(尺寸尽量符合施工现场焊口

坡口设计尺寸，P91、P92工艺评定坡口也可采用综合型。

(2)坡口加工时，钝边不易过大，一般为0.5-1.0mm,可有效地预防未焊透缺

薄壁管(66mm)坡口图A厚壁管(6>16mm)坡口图B

3.5预热温度及层间温度

(1)T/P91.T/P92钢种是低碳马氏体钢，在马氏体组织区焊接，其预热温度和层

间温度可以大大降低，据国外资料研究，通过斜Y型焊接裂纹试验法测定的止裂预热温

度为100—250C,考虑T/P91、T/P92钢焊接碳当量较高,焊接性较差，具有一定的冷

裂纹倾向，推荐工艺评定试验的GTAW预热温度150—200℃,焊条电弧焊填充并盖

面预热温度为200—250℃.

(2)T/P91.T/P92焊接过程中，层间温度对冲击韧性影响很大，过高的层间温

度，会使焊缝金属碳化物沿晶间析出并生成铁素体组织，使韧性大大降低。工艺评定试

验选择最佳的层间温度为200-300℃。

(3)T/P91、T/P92钢的焊接过程须严格监视和记录，对预热温度及层间温度的控

制要随时跟踪记录，便于分析处理一些异常情况。

(4)由于T/P91、T/P92热强钢焊接热影响区也有明显的软化带，易产生“IV型

裂纹”。软化带是接头的一个薄弱环节，软化带用热强系数(焊接接头软化带的高温持

久强度与母材同一温度的持久强度的比值称作热强系数)。热强系数的大小与材料有

关，也与试验温度及试验时间有关。合金成分愈复杂的钢，热强系数愈低。试验温度愈

高，试验时间愈长，热强系数愈低。故为了控制IV型裂纹，焊接时在保证焊接熔化良

好，不产生焊接冷裂纹的基础上，不采用过高的预热温度及层间温度，不采用过大的焊

接线能量，采取多层多道焊并避免过厚的焊道，努力使热影响区软化带变得窄一些，缩

小其影响.

3.6充氮装置的设计

3.6.1内充氧保护是防止根部氧化的重要措施，除GTAW焊充氮外，对T/P91.T/P92

钢种根部至少要经过SMAW焊2至3层的充氧。

3.6.2充版装置的制作

T/P91、T/P92钢焊接，要求焊缝背面充僦保护，以避免焊缝部氧化.在设计充僦装

置时考虑以下情况：

(1)需耐高温。充僦装置在对口前装入，要等焊接接头各项检验全部合格后才能

取出，中间要经受预热、焊接、热处理过程，因此，充氧装置要求能耐高温。充氮装

置在焊接及热处理过程中应保持完好，直至焊缝检验合格后才能取出。

(2)不仅打底时需做背面保护，焊条焊接第二、三层焊缝时,由于根部焊道仍保持

较高的温度，仍需进行根部保护。

(3)考虑到焊缝有可能出现经检验不合格的情况，如果缺陷出现在根部或近根部

位置，则焊缝进行返修焊接时，仍需充氧保护。

(4)在整个预热、焊接、热处理过程中，保留充僦装置，既可防止管内穿堂风，

又可在焊接区域形成封闭气室，起到保温和减小内外壁温差的作用。

(5)充氮装置要具有较好的密封性,这主要是由于主汽管道直径较大，管内穿堂风

也较大，如密封性不好，会影响保护效果并造成氧气浪费；另外，密封性越好，保温

作用也就越好：

(6)充氮装置要易于安装的取出，并能固定左固(尤其对横焊和斜焊匚特别重

要)；

(7)制作简单，材料易找，成本低廉。

363现场充量装置示意图：

岩格

君福板

软胡丝充蛆皮管

图A

岩棉或耐火材料

图B

图D

3.6.4若使用高温可溶纸,可在充氧范围内两侧250—300mm处贴两层溶纸，焊前要检验

管内氮气量是否足够，可用打火机引燃，如能自动熄灭，则证明充氮效果良好，可以

施焊。

3.6.5现场上蒸汽管道与末级过热器联箱联接的焊口考虑到氮气消耗量及封堵工作量

大，可采用局部充僦保护.可先在对口前，在焊口每侧使用贴粘两层易溶纸，焊口间隙用

耐高温胶带粘牢，充氨可使用66mm的钢管充氮.

3.6.6T/P91.T/P92钢GTAW焊氯气采用纯氮，鼠;气流量选择为8-15ml/min,内充氮

流量选择为15-25ml/min。

3.7焊接线能量参数

(1)焊接过程中采用较小的线能量，通过控制焊接熔池的体积和降低熔池温度来

减小一次结晶晶粒尺寸，继而达到细化晶粒的作用，以此来有效地提高焊缝金属的韧

性。从这个角度分析，脉冲GTAW焊有着明显的效果。

(2)控制焊接线能量，可以有效地提高冲击韧性值。

(3)小线能量使“IV型”区宽度降低，提高接头蠕变断裂强度，推迟因“IV型”区

存在而引起的“IV型”蠕变断裂。

(4)控制焊接线能量采用多层多道焊，严格控制焊层的厚度，一般规定不大于所

用的焊条直径，鸨极氮弧焊打底的焊层厚度控制在2.8—3.2mm范围内。尽量减小摆

动宽度(不超过4倍所用焊条直径).根据线能量公式Q=IU/V(J/mm)进行综合调整，经推

荐，任一焊道的焊接线能量控制在2000J/mm的范围内，能保证焊缝金属有较高的冲

击韧性值。

3.8焊后热处理工艺

3.8.1加热方法及热电偶布置

(1)P91、P92管材加热必须采取远红外电阻加热，T91、T92可采用炉式整体加

热或中频加热。

(2)焊前预热由热处理工实施.

(3)焊前预热可以防I上冷裂纹，减少焊接应力。

(4)预热采用电加热，加热器布置如图，加热器宽度，从对口中心算起，每侧不小

于管子壁厚的3倍。热处理保温宽度如图，应满足从焊缝中心算起，每侧不小于壁厚

的5倍。(符合DL/T819—2010标准要求)

(5)使用热电偶测温，预热时热电偶应放置在焊接坡口的边沿且数量不小于4个,

热电偶与加热器之间应有隔热装置，一个在高温点a和b,另一个在低温点c和d,这样

可以有效地控制内外壁温差的影响，保证内外壁温差在20℃之间,从而有效地预防冷裂

纹的产生以及保证冲击韧性的要求.

(6)用绳状或履带式加热器包孔时，空出焊缝部位，保温材料包扎时，也同样空出

焊缝部位，但必须覆盖整个加热面。如果采用绳状加热器，包扎缠绕时应当紧凑平齐,

以便加热均匀。加热器的安置包扎，上、下部应紧密。

(7)焊接接头预热时的升温速度应符合公式6250X25/壁厚C/h计算要求，且不

大于150℃/ho

3.8.2热处理过程

(1)后热处理

在焊接过程被迫停止或焊后未能及时进行热处理，应作后热处理，其温度为300-

350C,恒温时间不小于2h,其加热范围与热处理要求相同.以此确保扩散氢的充分逸

出.

(2)残余奥氏体完全转变的温度控制

P91、P92焊接完成后，不能快速冷却至室温，P92的Mf(马氏体终止转变温度)

点为120℃,因此设定在焊接完成后，焊缝金属缓冷至100-80℃,；这样可使残留的奥

氏体组织完全转变为马氏体组织。避免在热处理后这些残余奥氏体转变成脆而硬的未

回火马氏体组织。并且有利于释放焊接残余应力，避免氢致应力腐蚀裂纹的产生。小径

管T91、T92焊后允许缓冷至室温再进行热处理。

(3)焊后热处理温度、升降温速度和保温时间的影响与控制

a.回火参数：通过利用回火参数(P),它由热处理温度和保温时间按下式计算而

得：

P=T(20+logt)XW3

式中T为绝对温度(K)；t为保温时间(h)o

经试验证明，并综合考虑焊材的熔敷金属AC1点,T/P91、T/P92钢热处理温度选

择760±10℃.

b.热处理范围内，任意两点间的温差应小于20℃,以满足焊缝韧性要求.

C,升降温速度控制:热处理升降温速度不易太快，以免影响组织的转变。对

T/P91、T/P92钢一般控制在150℃/h以下。

d.热电偶的布置(5G、6G位置)。焊缝外壁12点、3点、6点、9点位置各布

置1支热电偶，其中12、6点两支为控温点，3、9两支为监控点，为控制内外壁温

差，建议在内部6点位置布置一支热电偶作监捽用。如下图：

4、焊接检验

根据《火力发电厂焊接技术规程》(DUT869-2012)、《电力建设施工质量验收及评

定规程第7部分：焊接》及招标文件的规定，P91/T9KP92/T92管道焊口检验方法

及比例为：

(1)焊工自检100%

(2)焊接专业组100%

(3)无损检验：母管安装焊口100%UT检查，相关支管(二次阀前)的安装焊口

100%RT检查.焊口热处理后焊缝及焊口二侧母材各200mm范围做100%MT或PT检

验.

(4)焊接热处理后进行100%硬度检验

(5)外观检查不合格的焊缝，不允许进行其它项目检查

(6)质检员根据焊工自检记录和自己复检情况以及无损检验结果，填写质量验收

单进行验收.

5、焊接返修

因焊缝质量或某种原因需要对焊缝进行返修时，挖补及切割应使用机械方法去

除。对于不合格的焊缝，施工班组按试验室指定位置挖掉缺陷，并且加工出符合要求

的坡口。挖补情况及坡口经焊接技术人员检查确认后，委托试验室对坡口进行MT或

PT检验，由技术人员通知热处理升温到预热温度开始补焊，补焊完毕后重新热处理和

无损检验。所有返修工艺按照正常焊接工艺进行.

(四)铝母线焊接施工方案及工艺措施

1、作业准备工作及条件

1.1技术准备

(1)施工图纸齐全，由焊接技术负责人组织技术员进行与封闭母线焊接施工相关

的图纸审核，并由项目部工程管理部门组织与该项焊接工作相关的专业人员进行图纸会

检，图纸经会检无误.

(2)技术措施已确定，经专业公司技术负责人、项目部专业技术负责人审核批准.

(3)焊接工艺规程按相应焊接工艺评定编制完毕，完成审批。

(4)施工记录图，焊口编号编制完成。

(5)焊接技术员按照工艺规程，已对施工人员进行技术、质量、安全交底,并进行

交底双签字.

(6)参加封闭母线焊接工作的焊工必须持有效证件，焊前仿形合格后按照合格项

目适用范围从事焊接工作.

1.2材料要求

(1)焊接材料供货及时，进入现场严格检查质量合格证书及出厂日期，经复查合格

后方可进入库存.

(2)鸨极氢弧焊应尽量使用铺锯极.

(3)氤气纯度要在99。99%以匕

(4)焊接材料存放在温度大于5℃,相对湿度不超过60%的专用库房内，并设专

人统一管理、发放。

(5)母线焊接所用的焊丝应符合《铝及铝合金焊丝》的规定并符合下列条件，其

表面应无氧化膜、水分和油污等杂物.

(6)焊丝的领用及发放严格执行焊条库管理制度，做好使用跟踪记录。

(7)输送氧气的胶管质地应优良柔软、无裂缝、漏气现象；连接电缆应有足够的

长度，接触良好，质地柔软、绝缘层耐磨、无漏电现象。

1.3加工坡口

铝母线对焊时焊口尺寸应按设计图纸规定加工.如无规定时，应按能保证焊接质

量，便于操作、减少焊接应力和变形、适应无损探伤要求等原则选用，常见的焊接接

头基本形式及尺寸见表。

焊接接头基本形式及尺寸(mm)

接头类厚度间隙钝边厚度坡口角度

焊口形式

型acba(c)

<50.5-2-——

对接接(///////,5〜122〜31〜270〜80

头t

)1

4‘aw’a>55〜61〜250〜60

角接接

3〜12———

头zzd

t

搭接接

dri)5搭接长度L>2a

头匚___u

t

2、焊接方法和工艺

2.1焊前准备

(1)文件准备：焊接开工前技术人员根据图纸、焊接专业施工组织设计和相应的

标准规并结合焊缝周围施工环境、状况编制安全交底和技术交底。

(2)焊工资质：焊工必须按照《铝母线焊接技术规程》(DL/T754-2013)附录A

的规定考试，取得相应项目的资格，并经过专门铝材焊接练习合格后方可上岗施焊。

(3)焊前练习：经资质审查合格后，焊工必须进行焊前练习考试合格，并由焊接

专业组核发“焊工上岗证”和“焊机使用证”.无“上岗证”和“焊机使用证”者不得

进行施焊.

(4)技术人员在项目开工前及时对焊工进行安全交底和技术质量交底，让每个焊

工都口述一遍交底内容，确认接受交底人员“接受交底，遵照执行”后进行交底双签

字。

2.2焊材发放、领用

(1)物资部门应对入库的焊丝的质保书、批号、数量、合金成分以及力学性能进

行验收。严禁不合格焊丝进入焊材库，严禁流入施焊现场。

(2)焊工到焊接技术人员处开焊材领用单，凭领用单到焊条库领取焊丝.焊工拿到

焊丝领用单后，应根据交底内容核实领用单是否填写正确，有疑问及时向技术人员反

映。如果焊丝领用单上有涂改或者不是技术员亲笔填写签字的，焊条库管理人员不许

发放焊丝.

2.3焊接方法和工艺

2.3.1对口前的清理

(1)坡口加工尺寸符合图纸要求;接头形式为角接。

(2)焊接前必须将母材焊缝坡口和焊丝表面的油污、氧化膜和其他杂质清除干净.

清理范围包括：坡口部位和其两侧.对接和角接接头清理范围为焊缝两侧各

30〜50mm,搭接接头除搭接面外还应向外延伸30〜50mm.清理方法和要求如下：

力除油污：用汽油或丙酮等有机溶剂清除表面的油污；

益除氧化膜：用用钢丝刷或刮刀等机械方法去除氧化膜；

4清理后的焊件应立即进行焊接工作，其间隔时间不应超过24小时。

232对口检查

(1)对口的接触面不得有氧化膜，加工必须平整，其截面减少不得超过原截面的5%.

(2)焊件下料时留有1-2mm的精加工余量。焊件切口应平整和垂直，坡口制备应

光滑、均匀、无毛刺。焊件组对时，应将焊件垫置牢固，以防止在焊接过程中产生变

形和开裂.

2.3.3点固

⑴点固焊的长度为30—50mm,厚度为焊件厚度的2/3切不小于4mm。

(2)点固数量为板件：焊件不大于500mm时，点焊2-3点；焊件超过500mm

时，每隔300mm进行点焊。

管件：直径不大于300mm时，不得少于3点；直径为300〜500mm时点固3〜5

点；直径大于500mm时，应沿圆周每隔600点固一处。

(3)点固焊是正式焊缝的一部分，施焊时不必铲除，但必须进行修理，经检查无

缺陷后，方可再行施焊.

(4)角接或搭接形式焊件点固时，为使其接缝处严密，可采取木槌敲击方法密合

后点固.

2.3.4焊接

(1)母线应在各段全部就位并调整好后，且误差值能够符合规定时，方可进行焊

接。

(2)严禁在非焊接区域引燃电弧、试验电流.

(3)铝母线材料厚度大于等于8mm时'采用分层焊接。

(4)为减少焊接变形和接头缺陷，直径大于300mm的管件对接接头宜采用对称

焊接。

(5)避免在拘束条件下进行焊接，以减少焊接应力，防止开裂。

2.3.5焊后自检

焊工的自检工作贯穿整个焊接过程，如打底、层间、盖面的检查.检查内容包括：焊

缝表面是否有未焊透、咬边、根部凸出、内凹缺陷，检查接头是否良好，填充金属与

母材融合是否良好等。每一层检查合格后才能进行次层焊接.如有问题，采用机械加工法

清除缺陷后，再进行补焊.焊工自检合格后，做出可追溯的永久性标识

236焊口返修

(1)焊接接头经检查有超出标准限制的缺陷时，应查明原因，制定措施，进行返

修。

(2)对于外观检验中发现的轻微的表面缺陷可采取打磨方式修整，对出现缩小导

电面积情况时应予以补焊C

(3)对于裂纹或内部缺陷，应采取挖补方式返修。补焊工艺与正式焊接的工艺一

致。

(4)补焊时应彻底清除缺陷，并向缺陷两端各延伸30mm-50mm,确认缺陷消除

后再进行补焊。返修中同一位置上的挖补次数一般不超过3次。

(5)焊接接头不得以任何形式进行矫正，如必须矫正时，应指定措施向质量部门申

报，待批准后，方可施工.

3、作业的质量要求

3.1外观检验

(1)焊工焊后对焊口进行认真的自检，发现咬边、气孔、未填满等外观缺陷即时

修补合格，并对当日所焊焊口按规定填写焊接自检记录表,并上报工地质检员。

(2)工地质检员对焊工当日所焊焊口按比例进行抽检，重点检查焊缝外观工艺，对

于不符合要求的焊口通知焊工进行处理直至合格。检查完毕后及时填写分项工程焊接

接头表面质量检验评定表，并上报项目部质量科。

(3)项目部焊接质检员根据工地上报的检验评定表按比例进行抽检，发现不合格

焊口通知工地进行处理，直至合格。

3.2质量标准

(1)铝母线焊口无损检验一次合格率298%；

(2)原始记录不丢失，焊口记录齐全；

(3)所有焊口及焊缝外观成型美观.

3.3质量保证措施

(1)作业前由技术员组织作业人员认真学习图纸、资料，了解作业技术要求，掌握作

业方法和作业要领.开展质量教育，提高职工质量意识加好焊工的技术教育和技术培训.

(2)贯彻以经济责任制为中心的质量责任制，设立焊□质量奖，奖优罚劣，把焊

口的质量和个人的收入挂钩，实施质量否决权。

(3)合格焊工在铝母线焊接前，进行和实际条件相适应的模拟练习，经检验合格后

方可正式焊接。

(4)技术管理、质量管理系统化、标准化、程序化。

(5)加强焊接材料管理.

(6)对作业中容易发生的质量问题，作业前做出预测，并采取有效的、可操作的

预防措施，消除质量缺陷，

(7)作业中发现设备缺陷或施工质量问题，及时向技术员提出并采取措施后进行

处理.重大质量问题必须停工，待提出处理意见或制定整改措施后方可进行整改。

(8)积极配合项目部工程管理部门和监理的质检工作，对查出的质量问题积极并

及时的进行处理。

3.4质量检验标准

(1)焊缝外形尺寸允许范围

焊健余高e焊缝宽度

焊缝余高差焊脚尺寸

*)(比坡口)

类型

其他其他两侧每侧

平焊平焊KK1尺寸差

位置位置增宽增宽

对接2〜42〜4<2<2(4(2———

角接-—<2<2——b+(2〜4)6+(2〜4)<2

搭接——<2<2——6+(2〜4)6<2

*)同时不小于焊件厚度的0.25倍.

(2)焊缝表面缺陷限制范围

缺陷名称限制范围

裂纹、未熔合、表面气孔、表面夹渣不允许

带垫焊缝不允许

单面焊缝深度不大于焊件厚度的5%且不大于1mm,

未焊透不带垫焊缝总长度不大于焊缝长度的10%且不大于

1mm,总长度不大于焊缝长度的20%

双面焊缝内部未焊透不允许

深度不大于焊件厚度的10%且不大于1mm、

咬边

长度不大于焊缝长度的20%

不带垫单面焊缝根部凸出不大于4mm，叫坑不大于2mm

根部凸出及凹坑可拆垫单面焊缝根