趙永發(fā)
摘要:
本文以我公司承擔(dān)的華能營口熱電廠2×330MW新建工程#2機(jī)組的汽機(jī)主蒸汽管道(Φ457×45,5G)施工為例,結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工作條件,對P91管的焊接從人員、工具、材料、環(huán)境、焊接性、熱處理等幾個(gè)方面進(jìn)行分析與探討。
關(guān)鍵詞: P91 焊接 焊后熱處理
在電建施工中,焊接工作是電站施工建設(shè)的重要環(huán)節(jié),在市場經(jīng)濟(jì)條件的推動(dòng)下,對火電焊接施工質(zhì)量提出了越來越高的要求,焊接質(zhì)量已成為施工中最重要的因素,它也已成為公司創(chuàng)信譽(yù)和站穩(wěn)電力建設(shè)市場的重要因素。P91 鋼是一種高合金高強(qiáng)度馬氏體耐熱鋼,它以其良好的高溫持久強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和高溫抗蠕變能力等性能,在電站中獲得越來越廣的應(yīng)用。
以下將由我公司承擔(dān)的華能營口熱電廠2×330MW新建工程#2機(jī)組的汽機(jī)主蒸汽管道(Φ457×45,5G)的焊接方法做一簡單介紹。
1.對作業(yè)人員要求
首先按考規(guī)規(guī)定,焊工應(yīng)具備BⅢ類材料焊接資質(zhì),中斷工作六個(gè)月以上者,必須重新復(fù)試,合格后方能上崗。焊工的培訓(xùn)必須按照合格的焊接工藝評定進(jìn)行培訓(xùn),提高嚴(yán)格執(zhí)行工藝的自覺性。焊工必須憑借焊材領(lǐng)用單領(lǐng)取焊接材料,避免焊接材料錯(cuò)用。焊后做好自檢和互檢工作,當(dāng)作業(yè)條件與作業(yè)指導(dǎo)書要求不符時(shí),停止或拒絕施焊,作業(yè)過程中出現(xiàn)重大問題時(shí),停止施焊并報(bào)告技術(shù)人員或班組長等相關(guān)人員,不得自行處理。
2.作業(yè)機(jī)械、工器具要求
(1)現(xiàn)場焊機(jī)為ZX7-400型。
(2)每名焊工需配備焊槍、焊帽、氬氣減壓流量計(jì)、氬氣帶、保溫筒、手錘、扁鏟、角向、鋼絲刷、白光鏡、絕緣鞋以及相應(yīng)勞動(dòng)保護(hù)用品等各一套。
3. 作業(yè)材料要求
(1)焊接材料入庫前要有合格證件。
(2)焊條存放要有焊條存放架,焊接材料存放于干燥、通風(fēng)良好的地方,室內(nèi)的溫度
不低于5℃,且空氣相對濕度低于60%。
(3)焊條使用前要按焊條說明書的規(guī)定進(jìn)行烘培,焊工領(lǐng)用時(shí)要有跟蹤記錄;使用時(shí)應(yīng)裝入保溫溫度為80℃-110℃專用保溫筒內(nèi),隨用隨取,且要接通電源,不同牌號的焊條不得放于同一個(gè)保溫筒內(nèi),重復(fù)烘焙不得超過兩次。
(4)焊絲在使用前,應(yīng)清除銹、垢和油污,露出金屬光澤。
(5)鎢極氬弧焊用的電極,宜采用鈰鎢棒,所用氬氣純度不低于99.99%,瓶內(nèi)壓力不得小于0.5Mpa。
4. 作業(yè)環(huán)境要求
施工場所應(yīng)具有防風(fēng)、防雨、等措施,位置應(yīng)適合焊接作業(yè)。夜間施工時(shí)要有足夠
的照明。焊接現(xiàn)場允許的最低環(huán)境溫度:B-Ⅲ為5℃。
5.工藝流程圖
對口檢查(預(yù)熱)點(diǎn)焊氬弧打底(預(yù)熱)
正式焊接 焊縫清理焊后自檢 (焊后熱處理) 無損檢驗(yàn) 資料保存
6.P91鋼的焊接
(1)點(diǎn)固
點(diǎn)固焊采用的焊接材料和焊接工藝與正式焊接相同。點(diǎn)固焊和施焊過程中,不得在管子表面引燃電弧試驗(yàn)電流??刹捎谩岸ㄎ粔K”法點(diǎn)固在坡口內(nèi),見圖l,點(diǎn)固焊不少于3點(diǎn),點(diǎn)固焊用的“定位塊”有廠家提供的就用廠家的,如果廠家沒有提供那么就選用含碳量小于O.15%鋼材為宜,并在“定位塊”表面用P91焊材進(jìn)行堆焊過度,使之與母材的材質(zhì)相同。焊接過程中,施焊至“定位塊”處時(shí),應(yīng)將“定位塊”除掉,并將焊點(diǎn)用砂輪機(jī)磨掉.不得留有焊疤等痕跡。并以肉眼或低倍放大鏡檢查,若有質(zhì)疑,可采用PT進(jìn)行驗(yàn)證,確認(rèn)無裂紋等缺陷后,方可繼續(xù)施焊。
(2)氬弧焊打底
為防止根部氧化或過燒,焊接時(shí)應(yīng)在管子內(nèi)壁充氬氣保護(hù),經(jīng)過分析和現(xiàn)場試驗(yàn)決定采取利用廢舊報(bào)紙制作氣室,這種方法既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠,做氣室要求以坡口中心為準(zhǔn)。每側(cè)各200—300mm處做成密封氣室,然后采用氣針從坡口間隙插入進(jìn)行充氬,采用多點(diǎn)充氬方法。氬氣純度應(yīng)不低于99.99%,充氬流量為8-10L/min,焊前預(yù)熱100-150℃,焊接電弧電壓為12-14V,焊接電流為120-130A,氬弧焊絲φ2.4mm,鎢極φ2.5mm,氬氣流量為9-11L/min,焊接速度90-120mm/min。采用氬弧焊打底層厚度控制在3mm左右,氬弧焊封底應(yīng)焊兩層,防止電焊擊穿根部. 封底過程中,未焊的對口間隙處也要進(jìn)行臨時(shí)封堵,隨時(shí)啟封,隨時(shí)焊接。第三層焊縫焊接結(jié)束前,不得停止充氬。
(3) 焊條電弧焊填充、蓋面焊接
焊條在使用前要進(jìn)行350 ℃的烘培,恒溫1小時(shí)。由烘干箱內(nèi)取出的焊條應(yīng)放在保溫桶內(nèi),使用時(shí)隨用隨取且要接通電源。焊前預(yù)熱均采用電加熱方法進(jìn)行(焊前預(yù)熱的實(shí)質(zhì)是控制焊接區(qū)的氫的行為,降低焊接區(qū)的硬度和應(yīng)力峰值及改善韌性),預(yù)熱溫度為200-250℃,層間溫度控制在250-300℃(控制層間溫度一方面為防止焊縫過熱;另一方面是為了保持緩冷),為保證焊接質(zhì)量,降低焊接線能量,控制好層間溫度,禁止用φ4mm的焊條,全部用φ3.2mm焊條焊接。焊接過程中必須采用短弧焊接,采用“鋸齒形”運(yùn)條方式,焊條擺動(dòng)的幅度不超過4倍焊條直徑,每層厚度約為焊條直徑。采用多層多道兩人對稱焊接。每焊完一層后,必須將焊渣、飛濺徹底清理干凈,消除缺陷后再繼續(xù)焊接,施焊過程中應(yīng)特別注意接頭和收弧質(zhì)量,收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿,每層焊縫的接頭要錯(cuò)開,同一層的兩道焊縫的接頭也要錯(cuò)開。為保證層間溫度,整個(gè)焊接過程中要有專人對層間溫度進(jìn)行監(jiān)控,并附有遠(yuǎn)紅外電加熱器,封底焊時(shí),將加熱溫度設(shè)定在150 ℃,填充及蓋面焊時(shí),將加熱溫度設(shè)定在200℃,當(dāng)層間溫度低于200 ℃時(shí),加熱系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng),對試件進(jìn)行加熱。當(dāng)層間溫度高于300 ℃時(shí),應(yīng)停止施焊,待溫度降至300℃以下時(shí),方可繼續(xù)施焊。焊接應(yīng)由兩人對稱完成,無特殊情況應(yīng)連續(xù)施焊完成。如遇特殊情況,不得不中斷焊接,應(yīng)對接頭采取緩冷措施,重新施焊時(shí),應(yīng)重新進(jìn)行預(yù)熱。
焊接工藝參數(shù):
焊接層道布置示意圖:
共計(jì)16層33道
7.焊后熱處理
當(dāng)焊縫整體焊接完畢后,P91鋼焊接接頭冷卻到100-120℃時(shí),馬氏體鋼金相組織轉(zhuǎn)變穩(wěn)定后,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行焊后熱處理。及時(shí)有效的焊后熱處理確實(shí)能起到改善焊縫及其HAZ組織,提高接頭的韌性和高溫持久強(qiáng)度以及消除焊接內(nèi)應(yīng)力等作用;當(dāng)不能及時(shí)進(jìn)行熱處理時(shí),應(yīng)于焊后立即做加熱溫度為350℃,恒溫時(shí)間為1小時(shí)的后熱處理。焊后熱處理的升降溫速度以≤150℃/h為宜,降至300℃以下時(shí),可不控制,在保溫層內(nèi)冷卻至室溫。熱處理溫度為760℃±10℃,恒溫時(shí)間按壁厚1h/25mm計(jì)算,但不得少于4小時(shí)。熱處理時(shí)力求內(nèi)外壁和焊縫兩側(cè)溫度均勻,恒溫時(shí)在加熱范圍內(nèi)任意兩測點(diǎn)間的溫差應(yīng)低于50℃。
熱處理微機(jī)溫度控制裝置和熱電偶在使用前按計(jì)量的要求進(jìn)行校驗(yàn),熱電偶測溫點(diǎn)對稱布置在焊縫中心兩側(cè),且不得少于兩點(diǎn),水平管道的側(cè)點(diǎn)應(yīng)上下對稱布置。熱處理過程有完善的工藝記錄和自動(dòng)控溫曲線記錄。
熱處理后用HL-D型硬度計(jì)檢驗(yàn),均一次合格。
8.結(jié)論
由我公司承擔(dān)的華能營口熱電廠2×330MW新建工程#2機(jī)組的汽機(jī)主蒸汽管道的焊接,通過采用此工藝方法進(jìn)行施焊和處理,得到的焊接接頭經(jīng)過各項(xiàng)檢查、檢驗(yàn)均符合要求,焊口合格率100%,焊接質(zhì)量受到了業(yè)主單位和監(jiān)理公司的一致好評,為我們公司贏得了很好的信譽(yù)。同時(shí)我認(rèn)為對現(xiàn)場焊口的旁站監(jiān)督非常重要,有益于強(qiáng)化工藝紀(jì)律和對焊接工藝的嚴(yán)格執(zhí)行。我也深深感到自所掌握的知識、理論有限,對P91鋼焊接的理解仍停留在較淺階段,我真誠渴望能得到各位專家們的指導(dǎo)和幫助。
注:文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。